卡介苗免疫治疗肿瘤的研究进展一

1、卡介苗免疫治疗肿瘤的研究进展 (一)【关键词】卡介苗；肿瘤，细胞免疫；体液免疫 近年来，分子生物学的迅猛发展使得肿瘤的免疫治疗成为继手术、放 疗及化疗之后的第 4 种治疗模式。卡介苗成功治疗膀胱癌的经验，使 得卡介苗成为肿瘤免疫治疗的热点，本文就卡介苗的抗肿瘤机制与研 究进展作一综述。1 卡介苗治疗肿瘤的历史 卡介苗(BacilleCalmette-Guerin,BCG是) 强毒的牛型结核杆菌经过 13 年传 种 230 代所得的减毒牛型结核杆菌悬液制成的活菌苗 ,最早用于结核病 的预防。直到 1935 年,Holmgrea 首次报道用卡介苗治疗癌症。到了 20 世纪 5060 年代，曾有研究

2、报道卡介苗对白血病、结肠癌、肝癌、肺 癌和黑色素瘤等都有治疗作用。 1976 年 Morales 等首先报道将卡介苗 用于治疗膀胱癌。 2002 年，Bassi总结了 1496 例患者的临床研究资料， 证明卡介苗治疗膀胱原位癌的完全缓解率为 60 79 1。目前认 为卡介苗治疗膀胱癌是肿瘤免疫治疗最为成功的范例之一。2 卡介苗抗肿瘤机制 卡介苗治疗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研究发现卡介苗在去除胸腺的大 鼠体内不能起到抗肿瘤作用，所以认为卡介苗是通过激活机体免疫机

3、能而起到抗肿瘤作用的。目前通常认为卡介苗抗肿瘤机制有 4 种。2.1 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 浆和各种体液、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 , 基膜及黏膜下层暴露 ,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应来杀灭肿瘤细胞。 全身或膀胱 内使用改变纤维蛋白稳定性的药物可影响卡介苗与膀胱壁的结合及卡 介苗灌注治疗效果。 卡介苗与肿瘤或黏膜上皮细胞 F

4、N 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。2.2 卡介苗对肿瘤细胞的直接作用 卡介苗不仅可以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应抗原（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治疗后 ,肿瘤细胞可以表达主要组织相容性复合体 -类分子（MHC-）4,MHC-可通过与巨噬细胞的结合 ,激活 CD4+T 细胞。卡介苗可以促进肿瘤细胞 HLA-

5、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报道 ,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-。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-等细胞因子 ,发挥直接抗肿瘤作用、 免疫细胞网络调节效应和放大免疫细胞抗肿瘤活性。此外卡介苗可以 增强膀胱

6、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。卡介苗的胞壁成分可以激活 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 ,卡介苗的胞壁成分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-，IL-8，

7、IL-2， IL-12，GM-CSF，ICAM-1，B7.1，B7.2 等,这些少量的细胞因子和 分子可以促进 Th0细胞向 Th1细胞转化。 李响等6报道,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细胞的培养上清液中 IL-12水平升高 ,并且与卡介苗呈剂 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 ,两者具有一致性 ,而卡介苗刺激后人膀胱癌细胞株培养上清液中 IL-4的分泌量并无明显增加。2.3 卡介苗对专职抗原提呈细胞的作用 树突状细胞 (DC)是目前发现的最有效的抗原提呈

8、细胞 ,未成熟的 DC 可 以通过吞噬颗粒物质经加工处理后由 MHC-类分子呈递给 CD8+T细, 胞 由 MHC-类分子呈递给 CD4+T 细胞。在抗原提呈这一反应过程中 ,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促进成熟， 可分泌炎性细胞因子并上调其表面和 MHC-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。新的研究表明 , 卡介苗的细胞壁骨架

9、（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 ,其效果同 TNF-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 要成分之一， 可以使 DC诱导同种异体淋巴细胞转化能力增强， 淋巴细 胞增殖加快，从而促进 DC 成熟，增强其抗原提呈能力 8。2.4 卡介苗对抗肿瘤效应细胞的作用2.4.1 卡介苗对 T 细胞的作用抗肿瘤免疫是以细胞免疫为主 ,卡介苗主要 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 免疫反应 ,使Th0细胞向 Th1型细胞转化 ,诱导 T

10、细胞活化和增殖 ,介导细 胞免疫反应。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-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 B7.1和 B7.2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， 发现患者外周血 CD3+,CD4+T细胞亚群的比例增加显著， 血清及尿液中 IL-2,IFN,TNF水平较治疗前明显提高。卡介苗还能激活 T 细胞产生一氧 化氮(NO)并促进合成酶 (NOS)的表达增加 ,卡介苗灌注 4 周

11、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。2.4.2 卡介苗对 NK细胞的作用卡介苗可以直接通过 TLRs激活 NK细胞, 也可以通过激活单核细胞释放细胞因子 IL-12 和 IFN-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 细胞还可通过多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过程，除以上的细胞免疫途径，还激活 了体液免疫途径。研究发现卡介苗灌注膀胱后膀胱壁有 B

12、 淋巴细胞浸 润，提示体液免疫反应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间较短，通常认为处于次要地位。此外还 认为卡介苗可克服膀胱肿瘤的免疫逃避。3 卡介苗治疗的副反应 由于卡介苗是活菌制剂 ,因此有其特有的副反应 ,其并发症包括高热、 血 尿、肝炎 ,有的患者出现全身各系统并发症，表现为体温 39.5持续超 过 12h；体温38.5持续超过 48h；肺炎；肝炎；泌尿生殖系统以外的 器官衰竭，而且穿刺活组织检查证实为肉芽肿性炎症、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报道,80例肿瘤患者接受卡介苗腔内灌注治疗后 ,有 90%患者有 中度血尿、发热和尿路刺激症状。这些严重并发症的发生限制了卡介 苗的广泛应用。4 卡介苗抗肿瘤有效成分由于毒副作用较大 ,人们开始从卡介苗里分离有效成分来替代卡介苗。 BCG-CW是从卡介苗提纯的卡介苗细胞壁 ,腹腔注射 BCG-CW可以明显 提高荷瘤小鼠 N