第四节　肿瘤的免疫监视

20世纪初，欧洲一名反复复发的滑膜肉瘤患者在接受最后一次手术治疗后出现了严重的局部感染，经过治疗后感染得以控制，此后局部滑膜肉瘤始终未出现复发迹象，当时Ehrlich首先提出炎症反应可能对肿瘤有一定的抑制作用，机体能保护自己抵抗癌变的细胞，建立了肿瘤免疫的概念。

20世纪50年代，Prehn和Klein等发现肿瘤表面确实存在特异性移植抗原，机体的免疫系统能识别并对它们产生免疫应答，从而使免疫学在肿瘤的诊断和治疗中的作用引起重视。20世纪70年代，Burnet提出“免疫监视”理论，认为机体的免疫系统能够通过细胞免疫机制识别并清除癌变的异常细胞。如果此种免疫监视功能不足或缺如，就可能形成肿瘤。此后，对于肿瘤与免疫关系的研究不断深入，发现免疫系统对肿瘤存在特异性和非特异性应答，其机制十分复杂，涉及多种免疫细胞及其分泌的产物，包括T淋巴细胞、NK细胞、巨噬细胞等免疫细胞所介导的特异或非特异的细胞免疫以及抗体介导的体液免疫以及补体、细胞因子的抗肿瘤作用，它们相互影响，相互调节，共同完成免疫监视功能。一般认为，细胞免疫是抗肿瘤免疫的主要方式，体液免疫通常仅在某些情况下起协同作用。对于免疫原性强的肿瘤，特异性免疫应答是主要的;而对于免疫原性弱的肿瘤，非特异性免疫应答可能具有主要的意义。

一、肿瘤抗原

肿瘤抗原大多是蛋白质、糖蛋白、蛋白多糖或糖脂，通常呈异质性表达，是细胞在癌变过程中出现的新抗原及过度表达的抗原物质的总称。它是肿瘤免疫的核心，对阐明肿瘤免疫的分子机制和建立新的肿瘤免疫学诊断和防治方法奠定基础。根据其特异性可分为两大类:

1.肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen，TSA)是指仅表达于某种肿瘤细胞而不存在于正常细胞的新抗原。此类抗原可存在于不同个体同一组织类型的肿瘤中，也可为不同组织学类型的肿瘤所共有。物理或化学因素诱生的肿瘤抗原、病毒诱导的肿瘤抗原及自发性肿瘤抗原多属此类。

2.肿瘤相关抗原(tumor associated antigen，TAA)指既存在于肿瘤组织或细胞也存在于正常组织或细胞的抗原物质，只是其在肿瘤细胞的表达量远超过正常细胞，无严格的肿瘤特异性。胚胎抗原、分化抗原等均属于此类。

机体产生肿瘤抗原的机制主要包括:①基因突变;②细胞中原本不表达的基因被激活;③抗原合成过程的某些环节发生异常(30糖基化异常导致蛋白质特殊降解产物的产生);④胚胎时期抗原或分化抗原的异常、异位表达;⑤某些基因产物尤其是信号转导分子的过度表达;⑥外源性基因(如病毒基因)的表达。

肿瘤抗原可通过CTL筛选法、重组cDNA表达文库的血清学分析、多肽洗脱法、cDNA示差分析技术、表位预测法、组合肽库技术等方法进行筛选，一些潜在的肿瘤抗原被陆续发现，为肿瘤的免疫治疗奠定基础。

二、体液免疫机制

抗肿瘤抗体虽然可通过以下几种方式发挥作用，但总体来说，抗体并不是抗肿瘤的重要因素。

(一)激活补体系统溶解肿瘤细胞

某些IgG亚类(IgG1、IgG3)和IgM与肿瘤表面抗原结合后，可在补体参与下溶解肿瘤细胞。

(二)抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用

NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞通过其表面FcγR与抗肿瘤抗体(IgG类)结合，借助ADCC效应杀伤肿瘤。该类细胞介导型抗体在肿瘤形成早期即可在血清中检出。

(三)抗体的调理作用

吞噬细胞表面FcγR结合IgG类抗肿瘤抗体，增强吞噬细胞的吞噬功能，可吞噬结合了抗肿瘤抗体的肿瘤细胞。此外，抗肿瘤抗体与肿瘤抗原结合能活化补体，借助所产生的C3b与吞噬细胞表面CRl结合，促进其吞噬作用。

(四)抗体封闭肿瘤细胞上的某些受体

抗体封闭肿瘤细胞表面某些受体可影响肿瘤细胞生物学行为。例如转铁蛋白可促进某些肿瘤细胞生长，其抗体可通过封闭转铁蛋白受体，阻碍其功能，从而抑制肿瘤细胞生长，某些抗肿瘤抗原p185的抗体能与瘤细胞表面p185结合，抑制肿瘤细胞增殖。

(五)抗体干扰肿瘤细胞黏附作用

抗体与肿瘤细胞抗原结合后，可修饰其表面结构，阻断肿瘤细胞表面黏附分子与血管内皮细胞或其他细胞表面的黏附分子配体结合，从而阻止肿瘤细胞生长、黏附和转移。

(六)其他机制

抗肿瘤抗体可与相应肿瘤抗原结合而形成免疫复合物，其中IgG Fc段可与APC表面FcγR结合，从而富集抗原，有利于APC向T细胞呈递肿瘤抗原。此外，抗肿瘤抗体的独特型可发挥“内影像组”作用，模拟肿瘤抗原而激发和维持机体的抗肿瘤免疫。

三、细胞免疫机制

细胞免疫比体液免疫在抗肿瘤效应中发挥着更重要的作用。除了T细胞、NK细胞、巨噬细胞等几种起主要作用的效应细胞外，目前认为中性粒细胞、嗜酸性粒细胞也参与了抗肿瘤作用。此外，DC细胞作为一种专职的抗原呈递细胞，在机体抗肿瘤免疫中也发挥了重要的作用。

(一)T细胞

1.αβT细胞

在机体抗肿瘤过程中，αβT细胞介导的免疫应答反应起重要作用。其识别肿瘤抗原受MHC限制，包括MHC-Ⅰ类抗原限制的细胞毒性T细胞(CTL)和MHC-Ⅱ类抗原限制的辅助性T细胞(Th)。若要诱导、激活T细胞介导的抗肿瘤免疫反应，肿瘤抗原须在细胞内加工处理成肿瘤抗原肽，然后与MHC-Ⅰ类分子结合共表达于肿瘤细胞表面，从而被CTL识别;或者先从肿瘤细胞上脱落下来，然后由抗原递呈细胞(APC)摄取，加工成多肽分子，再由细胞表面的MHC-Ⅱ类抗原分子呈递给Th细胞。

目前认为，激活T细胞需要双重信号刺激: T细胞抗原受体与肿瘤抗原肽-MHC分子复合物结合后，提供T细胞活化的第一信号;由APC上的某些分子如细胞间黏附分子(ICAMs)、淋巴细胞功能相关抗原-3(LFA-3)、血管细胞黏附分子(VCAM-1)、B7等与T细胞上相应的受体结合，向T细胞提供活化的第二信号。在提供T细胞活化第二信号的膜分子中，B7分子研究得较清楚。B7可与T细胞上的相应受体CD28/CTLA-4结合，起到与抗原共同刺激T细胞的作用。某些肿瘤细胞虽可表达MHC-Ⅰ类抗原分子，但缺乏B7分子，故不能有效地激活T细胞介导的抗肿瘤免疫。CTL杀伤肿瘤细胞的机制有两方面:一是通过其抗原受体识别肿瘤细胞上的特异性抗原，并在Th细胞的辅助下活化后直接杀伤肿瘤细胞;二是活化的CTL可分泌淋巴因子如IFN-γ、淋巴毒素等间接地杀伤肿瘤细胞。细胞活化后，可分泌IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IFN-γ和TNF等多种细胞因子增强CTL的功能并可激活巨噬细胞或其他APC，从而参与抗肿瘤作用。其中IL-2为CTL活化所必需; IL-2和IFN-γ能够激活和增强CTL、NK细胞和巨噬细胞的杀瘤效应; IFN-7还可以促进肿瘤细胞表达MHC-Ⅰ类分子，有助于肿瘤抗原的呈递和激活CTL; TNF能直接杀伤肿瘤细胞; IL-2、IL-4、IL-5和IL-6等可促进B细胞活化、增殖、分化和分泌抗体。另外，体内还存在CTL，也具有直接杀伤肿瘤细胞的作用。

2.γδT细胞

αβT细胞成为特异性免疫应答的重要执行者，而γδT细胞参与构成免疫系统的第一道防线，主要在固有免疫应答中发挥作用。γδT细胞在抗肿瘤免疫治疗中具有独特的作用，它主要以MHC非限制性方式识别抗原;其抗原识别谱广泛，如肽类、非肽类、醇类等，并且可识别αβT细胞不能识别的抗原，因此，在功能上可作为αβT细胞免疫监视的重要补充;此外，γδTIL细胞表达Fc受体，在TCR-CD3复合体的表达或(和)组装上有缺陷时仍可传递信号，是αβT细胞所不具备的。γδT细胞杀伤肿瘤细胞的机制与αβT细胞相同，既可通过释放颗粒酶、穿孔素直接裂解靶细胞，还可以通过分泌细胞因子如IFN、TNF等间接杀伤肿瘤细胞。

(二)NK细胞

NK细胞是细胞免疫中的非特异性成分，它不需要预先致敏即能杀伤肿瘤细胞，其杀伤作用无肿瘤特异性和MHC限制性。NK细胞是一类在肿瘤早期起作用的效应细胞，是机体抗肿瘤的第一道防线。其主要通过诱导靶细胞凋亡、释放效应细胞因子、抗体介导细胞依赖的细胞毒(ADCC)作用等途径杀伤肿瘤细胞。

NK细胞的识别和杀伤主要通过膜表面2种受体即活化性受体(KAR)和抑制性受体(KIR)之间的作用和平衡。NK的激活和靶细胞表达MHC-Ⅰ类分子密切相关，因为MHC-Ⅰ类分子是KIR的配体，两者相互作用产生的抑制性信号可抑制NK细胞激活。由于肿瘤细胞MHC-Ⅰ类分子表达缺失或低下，缺乏抑制信号，导致NK细胞激活，发挥杀伤效应。此外，肿瘤细胞表面某些糖类配体可与NK细胞表面KAR结合，使NK细胞活化并发挥细胞毒效应。NK细胞表面可表达FasL，且分泌细胞毒性蛋白，通过类似于CTL的机制杀伤肿瘤细胞。

(三)自然杀伤性T细胞

自然杀伤性T细胞(nature killer T cells，NKT细胞)是免疫细胞中一类具有NK细胞特定标志的T细胞亚群。其表面既表达T细胞表面标志，又表达NK细胞的表面标志，是联系固有免疫和获得性免疫的桥梁之一。NKT细胞只能识别由CD1d分子递呈的特异性糖脂类分子，而不能识别由MHC分子递呈的多肽。NKT细胞既可直接作为抗肿瘤效应细胞发挥杀伤作用，又可以通过激活其他免疫效应细胞如NK细胞而间接实现抗肿瘤作用。研究证实，经IL-12或α-GalCer活化的NKT细胞对多种肿瘤细胞具有显著的杀伤作用。目前认为，NKT细胞主要通过Fas/FasL途径、穿孔素途径以及TNF-α发挥其细胞毒作用。活化后的NKT细胞还可以分泌大量的IL-4、IFN-γ、GM-CSF、IL-13和其他细胞因子和趋化因子，从而发挥免疫调节作用。

但是在某些情况下，NKT细胞下调机体的免疫监视功能，导致肿瘤的发生。可能是NKT细胞分泌IL-13，导致IL-12分泌量的减少或增加TGF-β的产生，通过IL-4R-STAT6途径抑制CTL介导的肿瘤免疫耐受，进而下调对肿瘤的免疫监视。NKT细胞对免疫反应的作用是促进还是抑制，与NKT细胞活化时微环境中所存在的细胞因子类型、抗原呈递细胞递呈给NKT细胞抗原信号的强弱等有关。

(四)巨噬细胞

巨噬细胞在抗肿瘤免疫中不仅是作为呈递抗原的APC，而且也是参与杀伤肿瘤的效应细胞。巨噬细胞杀伤肿瘤细胞的机制有以下几方面:①活化的巨噬细胞与肿瘤细胞结合后，通过释放溶细胞酶直接杀伤肿瘤细胞;②吞噬肿瘤细胞或肿瘤抗原-抗体复合物，经加工处理后呈递给T细胞，激发特异性T细胞免疫应答;③巨噬细胞表面上有Fc受体，可通过特异性抗体介导ADCC效应杀伤肿瘤细胞;④活化的巨噬细胞可分泌TNF等细胞毒性因子直接杀伤肿瘤细胞，还可通过释放细胞因子如IL-1等，刺激T细胞增殖分化，增强NK细胞活性，间接杀伤肿瘤细胞。

(五)中性粒细胞

中性粒细胞(polymorphonuclear neutrophils，PMN)是循环白细胞中最多的成分，也是一线抗感染、抗炎症的成员。尽管PMN的许多生物学特性已十分清楚，但其潜在的抗肿瘤作用直到近年才逐渐引起重视。新生的PMN能够产生若干种细胞毒性介质，包括反应性氧元素、蛋白酶、膜孔因子和杀伤细胞的可溶性介质，如IL-1和TNF。此外，PMN还可以通过ADCC效应杀伤肿瘤细胞。对皮下注射IL-2、IL-4、IL-10、IL-12、TNF的动物进行若干免疫组织化学试验和PCR分析显示，所有上述细胞因子均能引起快速和有效的PMN抗肿瘤活性。

(六)嗜酸性粒细胞

嗜酸性粒细胞主要介导抗寄生虫感染和超敏反应。近年研究表明，嗜酸性粒细胞在多种肿瘤组织浸润，在肿瘤患者外周血中数量增多，具有抗肿瘤活性。动物实验发现嗜酸性粒细胞可以抑制肿瘤生长和破坏肿瘤细胞。嗜酸性粒细胞通过Fas/FasL途径、释放穿孔素和颗粒酶B等杀伤和溶解肿瘤细胞，或通过释放某些活性介质间接抑制肿瘤生长。嗜酸性粒细胞还可以作为抗原递呈细胞将抗原递呈给T淋巴细胞，并表达多种协同刺激分子促进T细胞活化。嗜酸性粒细胞自身可以产生一系列的细胞因子，如IL-3、IL-4、IL-5、IL-10、IL-12、GM-CSF、TNF等参与免疫调节。此外，嗜酸性粒细胞及分泌的细胞因子还可以通过调节肿瘤细胞黏附分子表达而抑制肿瘤的转移。

四、补体与细胞因子

(一)补体

肿瘤细胞能分泌IL-6、C反应蛋白等炎症介质，这些介质可激活补体MBL途径，从而溶解肿瘤细胞。

(二)细胞因子

由免疫效应细胞和相关细胞如成纤维细胞和内皮细胞产生的具有重要的生物活性的细胞调节蛋白统称为细胞因子。其范围包括以往由淋巴细胞产生的淋巴因子和由单核、巨噬细胞产生的单核因子等。这些细胞因子在介导机体抗肿瘤免疫反应过程中发挥重要的作用。

1.主要通过调节免疫功能发挥抗肿瘤作用的细胞因子

包括有IL-2、IL-12、IFN-γ等。IL-2能促进T细胞的增殖及B细胞的增殖和分化，诱导LAK细胞生成，促进NK细胞增殖，增强NK细胞的杀伤能力。IL-12由吞噬细胞、B淋巴细胞和其他抗原呈递细胞产生，能够通过增强NK细胞和LAK细胞的细胞毒活性、促进特异性细胞毒淋巴细胞反应、诱导NK细胞和T淋巴细胞分泌IFN-7发挥抗肿瘤作用。IFN-γ是一种很强的免疫调节剂，它主要通过调节机体的免疫功能来发挥作用。IFN-γ可促进MHC-Ⅰ类分子的表达，增强NK细胞的活性，并可以通过诱导凋亡来发挥抗肿瘤作用。

2.主要通过直接抗肿瘤作用发挥功能的细胞因子

包括有IL-4、IFN-α、IFN-β、TNF等。IL-4是由T辅助细胞分泌、主要对T细胞起作用的一类细胞因子。它可以促进淋巴细胞的生长，刺激胸腺细胞增殖、分化为细胞毒T淋巴细胞。在肾癌和恶性黑色素瘤细胞株中，已观察到IL-4直接抗肿瘤增殖的作用。α、β干扰素主要通过抑制肿瘤细胞增殖和分化，促进部分恶性细胞表型的逆转发挥抗肿瘤作用。α、β干扰素在临床上对各类肿瘤都有作用，而以血液系统恶性肿瘤最为显著。TNF来源于巨噬细胞和淋巴细胞，对肿瘤具有直接溶解作用，在体内引起肿瘤坏死，使肿瘤体积缩小甚至消失。另外，TNF还能增强NK细胞活性，刺激T细胞增殖。

(王跃　郝鹏)