【doc】MHCI类抗原在肿瘤生长及转移中的作用

【doc】MHCI类抗原在肿瘤生长及转移中的作用 MHCI类抗原在肿瘤生长及转移中的作用 鱼壁塞查】_年笙!堂堡期 MHCI类抗原在肿瘤生长及转移中的作用 57 赵春华马布仁.综述蒋本荣审校(军事医学科学院附属医院北京100850) 主要相容性复合休(MHC)是一组连 锁基因区,包含I,11,?类分子.多数肿瘤特 异CTL反应受I类抗原限制.体内,外实验 证实肿瘤细胞I类抗原表达低下,逃避宿主 免疫系统监督作用,易生长及转移.肿瘤治 疗关键在于使肿瘤细胞易于表达,或增强免 疫系统有效识别肿瘤细胞的能力. 一 ,MHCI类抗原的性质 早在1937年Snell等人提出了主要组织相 容性基因的概念,并认为这些基因与组织移 植和肿瘤移植的急性排斥反应相关,称该基 因产物为主要组织相容性复台物.1958年 Dausset发现了人类白细胞抗原(HLA),后 来证实HLA~0人类主要组织相容性复合物. MHC基因位于人类第6号染色体短 臂,小鼠第17号染色体.根据其产生的抗原 在细胞上的分布不同,化学结构及功能的差 异,可分为I,?,?三类分子.I类抗原 分子由二条多肽链组成,分别为重链(0链)' 轻链(13m).轻链是由MHC基因区外其它 的染色体上的基因编码.分子量为l1600, 9:m肽链不穿过膜,其氨基酸顺序比较保 守,在人类中顺序保持不变. 重链与轻链分子以共价键方式相联,重 链的分子量为44O0O,羧基末端穿过细胞膜, 伸入胞质中,膜外部分肽链分为a,a:,a. 三个结构域,a,a各有一对链内二硫键,在 维系键的空间构象中起重要作甩.氨基酸顺 序变化较大的是第65—80和第l05一l16残 基,分别位于at和at结构域. 多次试验证实,在基因组内不同I类基 因区间DNA基因区互换是造成基因表达多 样性的主要原因.I类基因区多基因性及多 样性,引起个体间组织不完全相容,从而发生 区总医院临寐检 移植物排斥反应,提示在细胞外区,单一氨 基酸替代使能引起移植排斥反应").T细胞 在识别MHC编码自身抗原基础上识别 异己"抗原,尤其可直接识~IICTL介导肿 瘤和感染细胞,视为现代免疫学中重要概念 之一.. =,MHCI类抗原与肿瘤细胞? 肿瘤特异移植抗原呈广泛多态性,诱导 肿瘤细胞大多具有特异性抗原,即使在同鼠 系相同器官,相同化学致癌原条件下,诱导 肿瘤仍呈多态性.而宿主免疫系统能识别该 特异性抗原并发生相应抗肿瘤反应,在体内 尤其T细胞介导免疫反应在消除肿瘤过程中 作用重大口). 在化学和病毒诱导的肿瘤模型中,T细 胞具有识别肿瘤抗原及自身MHC分子双特 异性,肿瘤特异CTL反应多受I类抗原分子 限制,,如在鼠体SV40转化细胞产生的特异 性抗原,其特异CTL受MHC限制.K,D基 因产物特异性地调节其反应在低CTL反应 簇观察到SV40转化细胞易生长成为肿瘤J在 裸鼠体内适应后瘤体生长迅速.由此推出 SV4o抗原CTL反应特异性在肿瘤生长,机 体免疫中起一定作甩【3. NK细胞是一类具有直接溶解,杀伤各 种肿瘤细胞的淋巴效应细胞,不需致敏而大 量存在于体内,其个体发育及其靶细胞识别 机制仍然不清.近来Karre等已建立了抗原识 别模型,发现在MHC抗原缺如条件下可检 出NK细胞,认为I类分子自身信号表达抑 制了NK激发反应和继发溶解过程,其他 作者也证实MHC表达与NK细胞敏感性成反 比关系(". 三,MHCI类分子与肿?移擅 58 MHCI类分子在免疫反应中起重要作 用,它由三种不同基因区a,az,aa组成, 其中n位于浆膜近端.从突变或杂交I类抗 原分析得出,a,n:基因区与CTL识别的主 要决定簇关系密切.虽异物与自体差异大于 同种与自体,但异物免疫反应比同种免疫反 应弱.种属特异性与I类抗原之间是否存在 某种关系尚不请楚.KM~nke等在鼠H一2K 和人HLA—A:间抗原杂交,在细胞表达中发 现a.区种属特异性在CTL反应中起重要作 用.上述杂交抗原肿瘤细胞致敏后出现CTL 反应,溶解表达杂交抗原另一1MHC单倍型 靶细胞.单纯HLA-A致敏细胞【起CTL反 应,仅在同基因转染体中识别HLA—A:, 同种属基因转染体不被识别,但CTL反应特 异性涉及何种蛋白有待进一步探讨. 免疫组织学研究表明.较多结肠癌的肿 瘤细胞HLA—A,B,C抗原均缺乏,甩兔抗 血清识J]~IHLA—A,B,C游离重链,检查了 15例结肠癌组织切片,结果发现在肿瘤细胞 群全部或部分抗原(HLA-AB,C:B.Ill 和Il1)表达呈阴性,而非肿瘤组织基质细胞 抗原表达呈阳性.在冰冻切片,I粪抗原 (B.m)阴性的肿瘤细胞群游离重链极易表 达.观察其中三种杂交肿瘤能否在转录和翻 译水平阻断p:nl表达,以s标记RNA作探 针,追踪发现在Bm和HLA-Bs杂交肿瘤细 胞中,B2IllmRNA表达障碍"'. MHCI类分子重链与Bm结合为细胞表 面表达所必需,IFN-r可诱导纤维肉瘤BC. 和肺癌CMT04.5,引起I类蛋白表达(仅限 细胞内表达),尽管细胞内有大量B:m,但 未见转染I类重链与Bzm之间存在关系. IFN—r诱导,激发,结合及表面表达说明: I类重链与B:m不是自法结合,而是需调节 的.I类分子表达缺陷细胞可能是由于缺乏 IFN—Y诱导结合的必需因子所致…,. 鼠胚胎瘤(EC)细胞起源于早期的胚 胎多能细胞,许多作者报道EC细胞MHC抗 原不能表达,在移植过程中同源宿主清除多 数H一2阳性EC细胞.也有作者认为在移植排 斥反虚中,H一2I类抗原或Q8编码抗原构成抗 原决定簇,不排除次要组织抗原的参与". 四,肿囊细胞的I娄抗原性质改变 许多文献报道:MHC抗原肿瘤特异表 达与生成肿瘤的鼠系抗原表达不同n"】. 应用相直抗血清鉴别MHC单倍型以确定肿 瘤细胞系的特异MHC抗原.以往由于肿瘤 细胞表面低水平表达,使用相应抗血清后出 现许多抗病毒抗体和与活性细胞接触部分特 异性呈现表达短暂等,影响了对变异分子性 质的了解,应用单抗和免疫鉴定的方法证实 至少有几类肿瘤其变异分子具其生化特性. Schmidt等认为来自AKR(H一2)鼠系 的变异K36.16胸腺瘤细胞具有类似D同种 特异性.根据K36.16细胞与AKR细胞簇同 工酶标志一致,可确立这些肿瘤细胞起源. 近来以单抗替代血清学方法,发现抗DCTL 可特异溶解K36.16细胞,进一步说明;相 异的细胞均具有类肽链结构.用免疫沉 淀方法作tryptic肽链分析:证实变异I类 抗原仍含有D特异肽链部分,另外在不含前 代细胞AKRDNA的K36.16DNA中,可用 特异I类DNA探针来鉴定新限制酶片断". 在紫外线诱导纤维肉瘤1591中也发现变 异I类抗原分子,Schrier等分析了C3H衍 生肿瘤株以确定新生肿瘤特异性抗原".抗 纤维肉瘤1591单抗可特异结合于该肿瘤细 胞,而不与同源纤维肉瘤胚胎或成熟正常同 源细胞结合,与正常C3H细胞无交叉反应, 但这些单抗与某些同基因I类抗原有交叉, 抗L单抗和抗LCTL与肿瘤1591有弯叉反 应m).tryptlc肽链图析l新抗原具有类似结 构,区别于C3H鼠I类产物,而且该抗原仅 具有一种类Ld表位结构'j.Goodenow等进 而将编码这些新抗原基因克隆化,加入正常 I类抗原复合体C3H鼠系肿瘤1591细胞中, 证实至少有3种新I类抗原分子不能表达, 其中2种基因与BALB/c鼠的Ld基因呈高度 相似性,另一种基因与K基因3'区相当类 似,且用上述三种任意一种基因转染成纤维 细胞分析表明t同种单抗及CTL克隆识别的 序列编码产物可与原始肿瘤1591反应【l. 上述研究提示肿瘤细胞新生I类序列产 生机制为多基因重组形成新r类基因,如果 移入前代c3Hf鼠体内的c3Hf行化肺癌系 L7—85,体内迅速清除.生化方法分析肿瘤 表达的类K分子,发现编码该产物基因由突 变所致,如在K位点序列交换等.均表明不 同鼠系MHC抗原之间差异明显,同样在肿 瘤中也具相异的特异性. 五,肿瘤细胞I类抗原数量政变 病毒感染细胞表面常出现病毒特异抗 原,与宿主免疫系统反复接触,产生I类限 制性CTL反应而被清除.许多病毒感染的 细胞上,I类抗原低承平表达,从而逃避免 疫监督.多种鼠变异病毒可导致I类分子下 调,诱发自血病. Lilly在鼠抗变异病毒诱发肿瘤过程中 首次发现肿瘤的控制基因,Frieod鼠自血病 病毒(F-muIv)的抗病毒位点位于MHC H一2D区,现已明确抗病毒癌基因与宿主 CTL反映的关系.Schmidt等最早观察 到上述自血病K抗原选择性表达映失.多种 自血病均有该现象,而AKR自血病细胞 抗原一般正常或偏高.说明K抗原减弱与体 外抗CTL杀伤作用呈正相关,Kt抗原(非 )在限~iAKRmu【v特异CTL反应中起一 定作用. K36,16是一类特殊AKR肿瘤细胞系,其 细胞表面不表达K抗原,在其免疫活性AKR 鼠内形成肿瘤.为进一步研究其特性,Huj 等应用DNA介导基因转移方法,克隆K 基因以弥~bK36.16细胞I类分子表现型基 因缺如,从而测得K转染K36.16细胞不同 的亚克隆不能在AKR和AKR×BALB/eF 鼠系中形成肿瘤,与前代K36.16细胞相反. 证实了表达K抗原的转染克隆在免疫活性 机体内不能诱发肿瘤,转染体K抗原承平 与肿瘤发生呈反比,表明AKR鼠体内K抗 原的生物学意义在于控制肿瘤生长. MerueIo等'研究证实I类抗原在监督 T细胞介导放射性自血病病毒(Radlv)转 化中起一定作用.在非易感株,胸腺内接种 Radlv,胸腺细胞D抗原水平增加,病毒抗 原表达低下,易感株抗原表达与之相反.在 感染细胞上I类抗原表达缺如是鼠系自血病 生成特征.一般讲CTL反应程度与抗肿瘤能 力呈正比.有关Radlv诱导I类抗原表达调 节机制尚不清,近来报道证实Radlv转化胸 腺细胞MHC,其DNA重排和甲基化增加, 认为病毒结合于MHC附近可能有调节作 用. I类抗原表达与肿瘤形成关系取决于不 同DNA病毒诱导的转化细胞.SV40感染的鼠 转化细胞具有免疫原性,在免疫活睦嗣基因 宿主中程少形成肿窟.SV40肿窟特异K限制 性CTL反应与清除肿瘤细胞有关.在竟癀 功能低下动物体内,由于sV40反复诱导产 生不同细胞变异体,在竟疫活性同源受体中 具有高度肿瘤原性,与其前体细胞不同,该 免疫选择细胞在SV40免疫动物体内能逃避 监督及清除,在体外不被CTL介导细胞溶 解.Gooding将非肿瘤原与高度肿瘤原SV40 转化细胞变异体对比分析;发现肿瘤原细胞 始终不表达KI类分子,从而逃脱CTL杀 伤作用.同时说明CTL是清除肿痛主要因 素.Roges等追踪观察免疫选~SV40转化细 胞中K表达缺失与基因位点及附近的重 排关系,提出SV40在诱导DNA重排中起一 定作用. 有关人类腺病毒调节宿主I类抗原表达 方面已广泛研究.依据其在啮齿动物中诱发 肿瘤的能力,可将人类腺病毒分为非癌基因 原性或癌基因原性.由非癌基因原的血清型 转化细胞包括Ad:和Ad,在同基因的具有 60 竟疫活性宿主中呈非致癌性,但在免疫抑制 体内可形成肿瘤;癌基因原性血精型转化细 胞(Ad:),在免疫话性啮齿动物中呈高 度肿瘤原性,Schrier等.报道Ad5早期Ia (AdEIa)与AdEIa血请型癌基因原件 存在明显差异.与AdEr8转染相比,Ad EIa转染I类抗原量急剧下降,对同基因 CTL褡解作用易感性低下.提示Ad转化 细胞逃避CTL免疫监督.若AdEIa与Ad EIa区同时转染细胞,其I类抗原水平无明 显减低.说明AdEta基因的产物能阻止 Ad.:EIa产物的抑制I类抗原表达. 研究小鼠Ad转化的缺乏I类抗原细 胞与肿瘤原挂的关系,发现AdEIa区转染 初级鼠肾细胞,在同基因免疫活性成鼠中呈 高度癌基因原性,该细胞I类基因单克隆的 转染和表达,是以消除自身肿瘤原性.支持 Ad.:转化缺乏I类抗原表达的细胞具有肿 瘤原性是逃脱免疫监视的结果. Hayathi等证实n'渗入IFN的Adl:转 化细胞引起I类基因的表达,成年鼠细胞肿 瘤原性的降低.体内Ad.:转化细胞加入肿 瘤诱导接种物,再应用IFN,仍能完垒消除 组织肿瘤原性. AdEIa介导I类基因的抑制作用发生 在mRNA水平,Adt转化细胞明显减低了 H一2I类转录稳态水平.观察IFN对Ad.t 转化细胞I类基因抑制作用,可知突变,删 除不能持久地使I类基因失活.在适当活化 条件下,能恢复表达.近来研究表明Ad 与Ad?抑制I类基因转录率无显着差异?", 可能是Ad-l抑制作甩影响了I类mRNA转录 后过程或稳定性. I类抗原表达受干扰不能完全说明不同 辣病毒血清型的肿瘤原性存在差异,Ad.转 化体能抵抗NK细胞溶解作用,可能是不被清 馀的重要因素,在免疫活性宿主体内并非所 有Ad.转化细胞系均能诱发肿瘤.M~llow 等在体外未能观察到肿瘤原性与异体基 因T细胞杀伤呈相关性. 其他病毒也可调节I类抗原表达,水泡 状口炎病毒和Herpes单纯病毒感染细胞表面 MHC抗原水平表达低下,上述过程机制不 清.非癌基因原性腺病毒也能改变感染细胞 表面I类抗原水平,Ad产生糖蛋白(El9) 可以阻止新生I类分子转移到细胞表面". 六,肿瘤免疫调节 业已明确,转染克隆I类基因,可使缺 乏I类基因的细胞表达而具有免疫原性.近 来已观察到特发性黑色素瘤有类似现象,由 于I类分子缺乏而诱发肉瘤生成.但现代基 因转移技术尚不能将特异基因转入体内肿癌 细胞,这极大限制了该方法的临床应用. 目前其他增加肿瘤细胞免疫原性方法可 能更有效,在体外加入IFNAdt转化细胞 和椰入N一甲基N'硝基亚硝基胍的BL6黑色 素瘤细胞,不仅诱导I类抗原表达,且减低 体内该细胞肿瘤原性.同时有必要鉴定化疗 药物能否激活体内肿瘤细胞内源性I类基 因 感染或激活I类基因,使肿瘤细胞免瘙 原性增加,免疫识别和清除I类分子低表达 的肿癌细胞.Tanaka等证实该方法切实可 行,激活免疫系统趸有效识别靶细胞. 七,人体肿囊缺乏I娄抗藤 显然免疫识别变异细胞需I类抗原表 达,肿瘤细胞表面I类抗原水平变化具有显 着临床意义,许多人体肿瘤,尤其邵些上皮 分化肿瘤,表面I类分子水平表达明显低 下,包括小细胞肺癌,基底细胞肉癌,磷状 细胞内瘤,外分泌骨肉瘤,乳腺癌,黑 色素瘤. 15侧人基底细胞肉瘤皮肤活检,免疫组 化染色所有标本都缺乏HLAI类抗原.而 良性表皮损害,包括皮脂溢性疣,表皮样囊 肿,毛发囊肿,角化棘皮病未见I类抗原表 达缺乏.免疫组化分析磷状细胞肉癌和恶性 上皮损害前斯存在细胞p:m缺乏;l5例外分 泌骨肉瘤8D3缺乏,与』瞄床有相关性,8:111 表达映乏其组织学恶性程度及临床转移率均 高. 用免疫沉淀或mRNA蓄积方法分析人体 细胞系衍化小细胞肺癌发现细胞表面I类抗 原缺乏,而腺肉瘤,表皮样瘤和间皮瘤衍化 的肺癌细胞其I类抗原水平正常.小细胞肺 癌较其他肺部恶性瘤生长迅速,转移早用 免疫组化方法直接取小细胞肺癌活捡分析t I类抗原表达低下,其他型肺癌I类抗原表 达尚正常.证实I类抗原表达低下并非细胞 培养过程中的人为假象. 与骨髓转移成神经细胞瘤一样,成神经 细胞系HLAI类抗原水平低下'?,且出现 癌基因myc扩增b".近来有报道成神经细 胞I类基因表达下调影响了N-myc基因产 物,在兔成神经细胞瘤模型中,Bernardn 等?证实N—myc基因过度表达导致I类抗 原下调,该细胞体内生长率和转移率也增高. 随着对多种肿瘤I类抗原表达的分析研 究,更加明确了I类抗原表达缺乏与恶性程 度的关系. 综上所述,肿瘤发生可以认为是由于某 种转化细胞的影响使免疫监督系统引起免疫 失调所致.免疫治疗前景主要着眼于使肿瘤 细胞易于表达或增强免疫系统有效识别肿瘤 细胞能力.现有直接证据表明tMHcI类抗 原受抑制,引起一些肿瘤细胞逃脱免疫监 督,通过DNA介导基因转移产生外源性'I 类基因表达|或者在干扰素作用下激活内源 性I类基因,来获得癌细胞免疫原性,使免 疫系统很快清除变异细胞.T细胞生长因子 (IL一2)也可进一步增强肿瘤细胞免疫反应 的敏感性. ?考空一 1.NathensonSG.etalAnnRevImmunol 1986:{'4T1 61 2DohertyPG.etHlAdvCancerRes 1984:42:卜65 3GoodlngLRetd1JImmunol1983: 139:1305 4KarreKetdlNature】986:319;675 5SternP.etalNature1080;2旺:341 6PiontekGEetitlrImmunol19旺:l如 . 42捌 TPatekPQetdl:Jlmmunol1985.136:T41 8LjunggreoHG.etdl:JExpMedlg赫: 162:1745 口Ka?tnkeU.etalImmunob-0IogY1998: IT8:124 l0.MomburgF.etd1. 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