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2卡介苗抗肿瘤机制
卡介苗医治肿瘤的确切机制尚不完全清楚,有研究证明卡介苗抗肿瘤是通过局部而起作用,但也有研究证明,机体完整的免疫系统是其发挥作用所不可缺少的。
Ratliff等[2]研究发觉卡介苗在去除胸腺的大鼠体内不能起到抗肿瘤作用,因此以为卡介苗是通过激活机体免疫性能而起到抗肿瘤作用的。
目前通常以为卡介苗抗肿瘤机制有4种。
卡介苗具有纤维连接蛋白(fibronectin,FN)受体
卡介苗具有高亲和力的FN受体,FN是一种大分子非胶原蛋白,存在于血浆和各类体液、细胞表面及基质中。
卡介苗通过FN结合在膀胱壁上,这是卡介苗发挥抗肿瘤免疫效应所必需的第一步。
当正常上皮被完整破坏时,基膜及黏膜基层暴露,卡介苗上的FN受体与局部损伤处膀胱壁表面的FN结合,从而启动了机体免疫反映来杀灭肿瘤细胞。
全身或膀胱内利用改变纤维蛋白稳固性的药物可阻碍卡介苗与膀胱壁的结合及卡介苗灌注医治成效。
卡介苗与肿瘤或黏膜上皮细胞FN结合,不仅是卡介苗黏附的分子生物学基础,也是卡介苗介导局部细胞免疫和直接细胞毒作用的中心环节。
卡介苗对肿瘤细胞的直接作用
卡介苗不仅能够诱导肿瘤细胞表达能激发特异性免疫应答的抗原——肿瘤相关抗原和交叉反映抗原(如热休克蛋白),还可诱导肿瘤细胞表达黏附分子(如ICAM-1)和Fas受体,从而增强免疫活性效应细胞与肿瘤细胞的结合[3],通过Fas-fasl和穿孔素等作用使肿瘤凋亡或死亡。
在膀胱腔内灌注卡介苗医治后,肿瘤细胞能够表达要紧组织相容性复合体-Ⅱ类分子(MHC-Ⅱ)[4],MHC-Ⅱ可通过与巨噬细胞的结合,激活CD4+T细胞。
卡介苗能够增进肿瘤细胞HLA-DR抗原的表达,从而增强肿瘤细胞的免疫原性,提高肿瘤细胞对免疫细胞的易感性、免疫细胞的识别与杀伤活性。
Ikeda等[5]报导,卡介苗可诱导鼠膀胱癌细胞株MBT-2和人膀胱癌细胞株T24,T28等增加表面抗原MHC-II,CD1,CD80和I2CAM-1等分子的表达,而且卡介苗作用过的MBF-2细胞能刺激经卡介苗激活的淋巴细胞产生IL-2和IFN-γ。
膀胱内灌注卡介苗后,可诱导肿瘤细胞产生IL-1,IL-6,IL-8,IL-2,IL-12,INF-γ等细胞因子,发挥直接抗肿瘤作用、免疫细胞网络调剂效应和放大免疫细胞抗肿瘤活性。
另外卡介苗能够增强膀胱黏膜上皮细胞和肿瘤细胞B7抗原的表达。
B7属于共刺激因子中的一种,在肿瘤抗原作为第一信号、共刺激因子作为第二信号的刺激下,T淋巴细胞活化、增殖,产生细胞因子,并激活NK细胞,提高了卡介苗局部抗肿瘤的免疫效应。
卡介苗的胞壁成份能够激活TLRs(Toll-likereceptors)钟样蛋白受体,该受体属于人类IL-1受体家族,有9个亚型。
在人类膀胱癌上皮细胞株和人类尿路感染模型上皮细胞也检测到TLRs-2和TLRs-4的表达,卡介苗的胞壁成份激活肿瘤细胞表面的TLRs-2和TLRs-4,使肿瘤细胞产生细胞因子和表面分子,如INF-γ,IL-8,IL-2,IL-12,GM-CSF,ICAM-1,,等,这些少量的细胞因子和分子能够增进Th0细胞向Th1细胞转化。
李响等[6]报导,经卡介苗刺激诱导后,人膀胱癌细胞株TLR-2和TLR-4分子的表达水平增强,且经卡介苗刺激后,T24细胞的培育上清液中IL-12水平升高,而且与卡介苗呈剂量效应关系。
IL-12的分泌增加与TLR-2和TLR-4表达水平的增强有量效关系,二者具有一致性,而卡介苗刺激后人膀胱癌细胞株培育上清液中IL-4的分泌量并无明显增加。
卡介苗对专职抗原提呈细胞的作用
树突状细胞(DC)是目前发觉的最有效的抗原提呈细胞,未成熟的DC能够通过吞噬颗粒物质经加工处置后由MHC-Ⅰ类分子呈递给CD8+T,细胞由MHC-Ⅱ类分子呈递给CD4+T细胞。
在抗原提呈这一反映进程中,卡介苗感染细胞的强烈抗原信号可诱导大量免疫细胞趋向卡介苗抗原部位,在免疫细胞识别、吞噬与清除卡介苗感染细胞的同时其自身进一步被卡介苗抗原激活,使相关静止的NK细胞直接或通过细胞因子激活,后者可直接杀伤多种变异细胞。
DC吞噬活化的分枝杆菌后可增进成熟,可分泌炎性细胞因子并上调其表面和MHC-Ⅰ类分子的表达。
因此,非成熟DC通过摄取卡介苗显示出潜在的抗原提呈能力。
新的研究说明,卡介苗的细胞壁骨架(BCG-CSW)可介导人成熟的树突状细胞(DC)表面的CD40,CD80,CD83,CD86表达增高,其成效同TNF-α,热灭活卡介苗后刺激结果相似[7]。
卡介苗热休克蛋白70(HSP70)是卡介苗细胞质的重要成份之一,能够使DC诱导同种异体淋巴细胞转化能力增强,淋巴细胞增殖加速,从而增进DC成熟,增强其抗原提呈能力[8]。
卡介苗对抗肿瘤效应细胞的作用
卡介苗对T细胞的作用抗肿瘤免疫是以细胞免疫为主,卡介苗要紧活化的是CD4+和CD8+的细胞毒性T细胞。
卡介苗和肿瘤细胞的特异性免疫反映,使Th0细胞向Th1型细胞转化,诱导T细胞活化和增殖,介导细胞免疫反映。
卡介苗灌注膀胱后,专职抗原提呈细胞和肿瘤细胞上表达的MHC-I或MHC-Ⅱ类分子增高,T细胞受体TCR和CD3复合物识别之,并在共刺激分子和的参与下活化T细胞。
李晓强等[9]以卡介苗为佐剂用膀胱肿瘤可溶性抗原诱导人外周血单个核细胞成为细胞毒性T细胞,并用其对膀胱癌切除术后患者进行膀胱腔内灌注,发觉患者外周血CD3+,CD4+T细胞亚群的比例增加显著,血清及尿液中IL-2,IFN,TNF水平较医治前明显提高。
卡介苗还能激活T细胞产生一氧化氮(NO)并增进合成酶(NOS)的表达增加,卡介苗灌注4周后膀胱组织一氧化氮合成酶的表达明显增加,尿中NO水平比灌注前增加45%,而NO对肿瘤细胞具有直接的细胞毒作用。
卡介苗对NK细胞的作用卡介苗能够直接通过TLRs激活NK细胞,也能够通过激活单核细胞释放细胞因子IL-12和IFN-α而诱导激活NK细胞[10],使其直接对肿瘤细胞进行杀伤。
NK细胞通过识别肿瘤抗原与靶细胞结合,结合后微管插入细胞膜,释放NK细胞溶瘤因子(NKCF),NK细胞还可通过量次接触多个肿瘤细胞放大杀伤效应。
卡介苗抗肿瘤是个复杂的免疫进程,除以上的细胞免疫途径,还激活了体液免疫途径。
研究发觉卡介苗灌注膀胱后膀胱壁有B淋巴细胞浸润,提示体液免疫反映机制可能包括在其中,但由于卡介苗灌注后浸润的淋巴细胞太少及持续时刻较短,通常以为处于次腹地位。
另外还以为卡介苗可克服膀胱肿瘤的免疫逃避。
3卡介苗医治的副反映
由于卡介苗是活菌制剂,因此有其特有的副反映,其并发症包括高热、血尿、肝炎,有的患者显现全身各系统并发症,表现为体温&
gt;
℃持续超过12h;
体温&
℃持续超过48h;
肺炎;
肝炎;
泌尿生殖系统之外的器官衰竭,而且穿刺活组织检查证明为肉芽肿性炎症、脓毒血症、循环系统衰竭、急性呼吸窘迫综合征、播散性血管内凝血[11]。
Librenjak等[12]报导,80例肿瘤患者同意卡介苗腔内灌注医治后,有90%患者有中度血尿、发烧和尿路刺激病症。
这些严峻并发症的发生限制了卡介苗的普遍应用。
4卡介苗抗肿瘤有效成份
由于毒副作用较大,人们开始从卡介苗里分离有效成份来替代卡介苗。
BCG-CW是从卡介苗提纯的卡介苗细胞壁,腹腔注射BCG-CW能够明显提高荷瘤小鼠NK细胞的杀伤性,且能增进胸腺细胞的增殖能力[13]。
胞壁酰二肽(MDP)是卡介苗细胞壁骨架中具有免疫活性的最小结构单位,有很强的免疫调剂功能,而罗莫肽(romurtide,RM)是新发觉的MDP衍生物,其免疫活性比MDP更高,能够诱导人外周血单个核细胞(HPBMCs)分泌高水平的IL-12和GM-CSF,而对Th2型细胞因子IL-4产生的阻碍很小[14]。
卡介苗多糖核酸(BCG-PSN)是从卡介苗的核酸还原糖等有效活性成份中提取制成,它除去了原卡介苗中异种蛋白成份,保留了卡介苗的免疫调剂作用。
实验证明BCG-PSN能够激活淋巴细胞,抑制IL-4的产生,增进INF-γ的产生,使处于平稳状态的Th1/Th2向Th1转化[15]。
CPG序列(CPGmotif)是卡介苗菌DNA所含的非甲基化胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸序列,通过激活NK细胞、巨噬细胞和DC细胞来发挥抗肿瘤活性[16]。
CPG-ODNS是具有CPG序列的寡核苷酸,一样具有调剂Th1型细胞免疫反映的功能,而且在不同的肿瘤模型中证明了其抗肿瘤活性。
苏昀等[17]用CpG-ODN2006在体外刺激HPBMCs产生了高水平的IL-12。
5以卡介苗为主的联合医治
联合用药是为了克服以往单用免疫药物或化学药物疗效不佳的缺点,从而进一步降低肿瘤术后复发的一种新的医治方式。
最近几年来卡介苗的联合医治已成为又一热点,人们发觉用某些毒副反映小的抗癌药物和小剂量的卡介苗联合医治肿瘤,不仅能够取得类似或更好的疗效,而且大大减轻了其副反映。
卡介苗膀胱灌注时加用IL-2可提高后者膀胱内浓度,而且IL-2能够增强卡介苗的免疫作用,同时减少卡介苗的用量及并发症的发生。
李伟东等[18]用卡介苗加IL-2行膀胱灌注来医治膀胱肿瘤,发觉其复发率及副反映发生率明显低于单用卡介苗。
临床上单独应用IFN-α有效率和复发率两项指标不如卡介苗,但毒副作用小。
杜信毅等[19]联合应用IFN-α和卡介苗,对56例浅表性膀胱癌术后患者行膀胱灌注,平均随访月,发觉复发率仅为7%。
细胞化疗药物是通过细胞毒性来抑制和破坏肿瘤细胞DNA,RNA及蛋白质合成,而卡介苗能提高机体对肿瘤细胞的免疫力,并通过各类免疫细胞因子解决杀伤肿瘤细胞,二者作用机制不同,可彼此扬长避短。
Lamm等[20]对膀胱癌术后患者别离应用卡介苗或丝裂霉素进行膀胱灌注医治,平均随访27个月,377例肿瘤患者复发率别离为%和%。
谭政等[21]用吡揉比星联合卡介苗对膀胱癌术后患者行膀胱灌注,平均随访11个月,发觉其复发率仅为%。
6重组卡介苗的研究
重组卡介苗(rBCG)是应用基因工程技术,将卡介苗改造成具有携带和表达外源基因的能力。
最近几年来,各国学者致力于从事重组卡介苗的研究,使卡介苗能够高效表达IL-2,TNF,IFN等细胞因子,以求进一步提高卡介苗的抗肿瘤活性,同时降低其毒副作用。
rBCG对膀胱癌、黑色素瘤、肾癌、肺癌等都显示出较好的疗效。
临床研究说明,重组卡介苗的高效低剂量能够降低毒性,同时对以前卡介苗医治失败的病例,仍能够选择重组卡介苗医治[22]。
Dhar等[23]报导用rBCG表达结核杆菌的抗原Ag85B,能够提高Th1型细胞免疫反映,而且能够通过rBCG来提高表达抗原,降低活卡介苗的剂量,提高其免疫成效,降低副反映。
Anold等[24]构建了可分泌IFN-α的重组卡介苗,并做体内外实验检测其免疫刺激能力。
体外实验说明,重组卡介苗能够上调MB49细胞MHC-Ⅰ分子的表达。
重组卡介苗体内灌注后,CD4+T细胞及IL-2,IL-4均较野生型有明显升高,较低剂量的重组卡介苗能够显著提高膀胱癌患者生存率。
随着研究的深切,卡介苗的免疫调剂机理将取得更充分的揭露。
分子生物学、生物工程、免疫学基础理论的进展,为卡介苗医治肿瘤奠定了坚实的基础。
不久的以后,具有良好抗肿瘤成效,又无副作用的卡介苗生物制剂将成为肿瘤免疫医治的一种新途径。
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