Иммунология опухолевого роста

Разрушение опухоли  натуральными киллерами, Т-клетками/ натуральными киллерами и лимфокинактивированными киллерами

Натуральные киллеры (NK) являются отдельной субпопуляцией лимфоцитов, которые без предварительной сенсибилизации или MHC-рестрикции могут убивать определенные опухолевые клетки. Клетки опухоли, не способные экспрессировать по крайней мере одной из молекул МНС I класса, являются мишенями для NK-клеток. Эти клетки могут лизировать различные клетки-мишени, такие как клетки, инфицированные вирусом, клетки, покрытые антителами, недифференцированные клетки и клетки некоторых опухолей. Натуральные киллеры обладают рецепторами для Fc-фрагмента IgG (CD16) и могут участвовать в АЗКЦ. Как и активированные макрофаги, NK-клетки секретируют фактор некроза опухоли α (TNFα), который вызывает кровоизлияние и некроз опухоли. Однако, точный механизм с помощью которого NK-клетки распознают и убивают клетки опухоли, до сих пор неясен. Недавно были получены свидетельства, указывающие на то, что NK/Т-клетки составляют особую популяцию клеток естественного иммунитета, важную для элиминации опухоли из организма.

Лимфокинактивированные киллеры (ЛАК) являются опухольспецифичными клетками, полученными от пациента. Клетки культивируют in vitro в присутствии IL-2, а затем адаптивно переносят обратно в организм больного. Лимфокинактивированные киллеры представлены гетерогенной популяцией лимфоцитов, в которую входят NK-клетки. Однако их активность не может быть связана исключительно с NK-клетками, поскольку они способны убивать опухолевые клетки in vitro, даже если NK-клетки их не убивают. Хотя естественная биологическая функция ЛАК до сих пор не очень ясна, в настоящее время они тестируются на предмет эффективности в процессе иммунотерапии людей, больных раком. Существуют современные подходы, касающиеся использования Т-клеток, выделенных из опухоли, выращенных и активированных в присутствии IL-2. Было показано, что эти лимфоциты, инфильтрующие опухоль, обладают выраженной специфичностью.

Разрушение опухолевых клеток активированными макрофагами и нейтрофилами

Макрофаги и нейтрофилы обычно не цитотоксичны по отношению к клеткам опухолей in vitro. Но если они активированы in vitro бактериальными продуктами, то могут обеспечивать селективный цитостаз или цитолиз злокачественных клеток. Макрофаги могут также становиться высокотоксическими (приложение 3 и 4), если они активированы цитокинами, что наиболее заметно при использовании IFNγ (принимает участие в регуляции активности цитотоксических Т-лимфоцитов), вырабатываемого популяцией активированных Т-лимфоцитов, которые сами по себе не являются цитотоксическими. Эти CD4⁺ - Т-клетки являются опухольспецифичными: они секретируют IFNγ после активации опухолевыми антигенами. Другие цитокины, высвобождаемые такими Т-лимфоцитами, активированными антигеном, привлекают макрофаги к участку нахождения антигена. Помимо этого IFNγ также предотвращает миграцию макрофагов от антигена. Механизм активации макрофагов Т-клетками специфичен по отношению к опухолевому антигену и приводит к разрушению опухолевых клеток подобно механизму, действующему при реакциях гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) при отторжении аллотрансплантата или уничтожении микроорганизмов: антигенспецифичные Т-клетки активируются антигеном и высвобождают цитокины, которые привлекают и активируют макрофаги. Такие активированные макрофаги цитотоксичны по отношению к микроорганизмам, опухолям и даже «своим» клеткам, расположенным вблизи активированных макрофагов. Повреждающее и разрушающее действие активированных макрофагов обусловлено несколькими высвобождаемыми ими продуктами, наиболее активными из которых являются лизосомальные ферменты и TNFα.

Появляется все больше свидетельств того, что активированные макрофаги разрушают опухолевые клетки in vitro. Например, резистентность опухоли может быть нарушена при специфическом удалении макрофагов. Кроме того, при увеличенном количестве активированных макрофагов отмечается повышенная сопротивляемость к опухолям. Наконец, активированные макрофаги часто обнаруживаются в месте регресса  опухоли. Однако взаимоотношения между опухолью и связанными с нею макрофагами достаточно сложны. С одной стороны, макрофаги способны и действительно убивают опухолевые клетки. С другой – макрофаги и опухолевые клетки способны, что было доказано, продуцировать поддерживающие друг друга факторы роста, что приводит почти к симбиотическим взаимоотношениям. Таким образом, изменения хрупкого баланса между макрофагами и опухолевыми клетками может коренным образом повлиять на судьбу опухоли.

Цитокины

Как указывалось раньше, цитокины могут обладать вспомогательными функциями, которые усиливают иммунные эффекторные механизмы противоопухолевого иммунитета. Важно отметить, что в зависимости от того, какие цитокины продуцируются, эффекторные иммунные механизмы либо стимулируются, либо подавляются. Соответственно, результатом может быть или стимуляция, или подавление роста предраковых или раковых клеток механизмами приобретенного и/или врожденного иммунитета. Некоторые опухолевые клетки вырабатывают цитокины, являющиеся их ростовыми факторами (аутокринная стимуляция), и реагируют на них, что обеспечивает эффект усиления роста опухоли. Таким же образом продукция TGFβ некоторыми опухолевыми клетками усиливает рост опухоли, что связанно с ангиогенной активностью этого цитокина.

Цитокины, такие как TNF и IFNγ, обладают противоопухолевым действием, поскольку помимо других функций они способствуют увеличению количества молекул МНС I и II классов на некоторых опухолевых клетках. Уменьшение экспрессии МНС-детерминант позволяет опухолевым клеткам избегать действия цитотоксических Т-лимфоцитов и NK-клеток. Увеличение числа молекул МНС цитокинами, таким образом, способствует усилению клеточно-опосредованных эффекторных механизмов. Эффект длительного повышения уровня определенных цитокинов изучался путем трансфекции опухолевых клеток генами цитокинов. Трансфекция генов, кодирующих цитокины IL-1, IL-7 и IFNγ, с последующим адоптивным переносом таких клеток мышам с опухолями оказывала выраженное подавляющее действие на рост опухоли.

Ограничение эффективности  иммунного ответа на опухоли

Не возникает сомнения, что против опухоли может быть вызван иммунный ответ. Почему же тогда, несмотря на иммунный ответ, опухоль  продолжает расти? Для этого могут  быть задействованы несколько возможных механизмов, как по отдельности, так и в сочетании друг с другом. Как показано в приложении 5, факторы, связанные как с опухолью, так и с организмом, могут влиять на способность опухолевых клеток избегать разрушения иммунной системой. Среди факторов, относящихся к опухоли, есть факторы, связанные с изменением чувствительности к иммунному воздействию, варьирующиеся от отсутствия антигенного до устойчивости опухолевых клеток к туморицидному эффекторному действию. Избежать иммунного разрушения опухоли также помогает ее низкая иммуногенность. В данном случае список возможных дйствующих механизмов опять возглавляет отсутствие антигенного эпитопа. В неспособность опухолевых клеток вызывать иммунные ответы вносят свой вклад и несколько других механизмов, включая отсутствие экспрессии костимулирующих молекул (Участвуют в активации Т-лимфоцитов после взаимодействия с антигеном) на клетках опухоли, а также сбрасывание (шеддинг) опухолевых антигенов с последующей индукцией толерантности. Наконец, решающее значение в предотвращении или разрешении иммунной деструкции (нарушение или разрушение нормальной структуры чего-либо) опухолевых клеток имеет окружающая строма. В определенных условиях строма является местом образования паракринных стимуляторных петель, которые вызывают быстрый злокачественный рост и таким образом препятствуют иммунной деструкции.

Связанные с организмом механизмы, помогающие опухоли избежать иммунного  разрушения, также представлены в  табл. 3. Подавление иммунитета, недостаточность презентации опухолевых антигенов АПК и неспособность эффекторных механизмов организмов воздействовать на опухоль из-за стромального барьера или ее возможного привилегированного местоположения могут способствовать тому, что опухоль уклонится от иммунного ответа. Наконец, опыты показали, что экспрессия иммунодоминантного опухолевого антигена имеет тенденцию предотвращать сенсибилизацию к другим опухолевым антигенам, таким образом прекращая иммунную атаку на разновидности опухолевых клеток.

Неспецифическое подавление со стороны опухолевых клеток также  может позволять опухолям избегать иммунного разрушения. Некоторые  виды опухолей синтезируют различные  соединения, такие как простагландины, которые угнетающе действуют  на многие звенья иммунитета. Однако роль этого механизма до сих пор  неясна.

Наконец, иммунный ответ  и его различные компоненты имеют  конечную способность к эффективному разрушению опухоли (и кстати, проникших микроорганизмов). Поэтому если иммунизация может приводить к эффективной защите против летальной при других условиях дозы опухолевых клеток, то этот способ неэффективен, когда доза опухолевых клеток существенно больше. Развитие опухоли в организме с сохранным иммунитетом в условиях наличия иммунного ответа может быть связано с быстрым увеличением опухолевой массы, которое превышает возможности усиления иммунного ответа до тех пор, пока не подавляет все виды иммунного ответа.

Иммунодиагностика

Иммунодиагностику опухолей проводят для двух целей:

1. иммунологического выявления антигенов, специфичных для опухолевых клеток;
2. определения иммунного ответа организма на опухоль.

Иммунодиагностика основывается на иммунологической перекрестной реактивности. Иммунологические методы можно использовать для определения опухолевых антигенов и других маркеров в тех случаях, когда у разных больных с одним и тем же типом опухоли опухолевые антигены имеют существенное сходство.

Наличие иммунологической перекрестной реактивности предполагает, что антитела или лимфоциты больных с одним  и тем же типом опухоли будут  реагировать с опухолевыми антигенами вне зависимости от индивидуальных особенностей больного, у которого они были получены. Однако несмотря на то, что мониторирование уровня опухолевого маркера успешно используется у больных с целью раннего выявления рецидива опухоли после лечения, пока не найдено каких-либо онкологических маркеров, обладающих несомненной специфичностью или чувствительностью, что позволило бы использовать их для ранней диагностики онкологических заболеваний или массового обследования с целью их обнаружения.

Опухолевые  маркеры (опухолеспецифические антигены)

К маркерам злокачественного роста относятся вещества разной природы: антигены, гормоны, ферменты, гликопротеины, липиды, белки, метаболиты. Синтез маркеров обусловлен особенностями метаболизма раковой клетки, которые обеспечивают ее автономность, агрессивность роста, способность к метастазированию. Анормальная экспрессия генома - один из основных механизмов продукции маркеров опухолевыми клетками, который обусловливает синтез эмбриональных, плацентарных и эктопических ферментов, антигенов и гормонов. Известен широкий спектр маркеров при различных локализациях рака, однако лишь единичные могут в какой-то мере соответствовать понятию “идеальный маркер”.

Диагностическая значимость опухолевого маркера зависит от его чувствительности и специфичности. Пока не существует опухолевых маркеров, отвечающих определению идеальных, то есть маркеров с почти 100% специфичностью (не обнаруживающихся при доброкачественных заболеваниях и у здоровых людей) и 100% чувствительностью (обязательно выявляемых даже на ранних стадиях развития опухоли). При исследовании онкомаркеров большое значение имеет такое понятие как “Cut-off” (контрольный уровень). “Cut-off”, представляет собой допускаемую верхнюю границу концентрации опухолевого маркера у здоровых людей и у пациентов с доброкачественными опухолями. “Cut-off” не имеет фиксированного значения и может изменяться в соответствии с назначением теста. Если ставится задача выявить как можно больше пациентов с опухолями, сut-off должен быть установлен на низком уровне для увеличения чувствительности, ценой неизбежного увеличения процента ложноположительных результатов (уменьшения специфичности). Если необходимо увеличить вероятность соответствия положительного результата теста наличию опухоли, сut-off следует установить на высоком уровне для повышения специфичности за счет увеличения процента ложноотрицательных результатов (уменьшения чувствительности).

Характеристика  основных онкомаркеров:

Альфа-фетопротеин (АФП) - онкомаркер, гликопротеин, вырабатываемый желточным мешком эмбриона. АФП имеет два основных клинических применения: во-первых, выявление и мониторинг первичной гепатоцеллюлярной карциномы, которая возникает, как правило, в цирротической печени; во-вторых, мониторинг эффективности терапии этого заболевания.

Повышенный уровень АФП  обнаруживается при гепатитах различной  этиологии, однако повышение носит  временный характер.

Применение: Определение АФП используется для диагностики, мониторинга лечения гепатоцеллюлярного рака, диагностики герминогенных опухолей, метастазов любой опухоли в печень, скрининга в группе высокого риска (цирроз печени, гепатит, дефицит альфа-1-антитрипсина), диагностики зародышевых опухолей (тератом), эмбриональной карциномы, хориокарциномы, опухолей желудка, пищевода, подже-лудочной железы, пренатальной диагностики (пороки развития нервного канала, синдром Дауна у плода), раннего обнаружения метастазов гепатокарциномы.

Референтые величины АФП в сыворотке крови: у взрослых – до 10МЕ/мл; у беременных с 8-ой недели его содержание повышается и составляет во II-III триместрах 28-120 МЕ/мл; у новорожденных в первые сутки жизни – до 100 МЕ/мл. период полужизни – 3-6 дней.

Раково-эмбриональный  антиген (РЭА) - гликопротеин, формируемый при эмбриональном развитии в желудочно-кишечном тракте. На уровень РЭА влияет курение и, в меньшей степени, прием алкоголя. Небольшое повышение уровня РЭА наблюдается у 20-50% больных с доброкачественными заболеваниями кишечника, поджелудочной железы, печени и легких. Основное применение РЭА - мониторинг развития заболевания и эффективности терапии у больных с колоректальной карциномой.

Применение: Определение  уровня РЭА в сыворотке крови  используется для диагностики, мониторинга  лечения и течения рака прямой кишки (повышение концентрации до 20 нг/мл - диагностический признак злокачественных опухолей различной локализации), диагностики опухолей желудочно-кишечного тракта, легких, молочной железы, диагностики метастазов в печень, мониторинга в группах риска (цирроз, гепатит, панкреатит).

Уровень РЭА повышается при  хронических заболеваниях легких, аутоиммунных заболеваниях, однако, после выздоровления  уровень РЭА в крови возвращается к нормальным величинам.

Референтные значения РЭА в сыворотке крови 0-5 нг/мл, у страдающих алкоголизмом – 7-10 нг/мл, у курящих – 5,0-10,0 нг/мл. Период полужизни – 14 дней.

Карбогидратный антиген СА 19-9 - гликолипид, обнаруживаемый в фетальном эпителии поджелудочной железы, желудка, печени, тонкой, толстой кишки и легких. СА 19-9 выводится исключительно с желчью, поэтому даже незначительный холестаз может быть причиной значительного повышения его уровня в крови. Повышение уровня СА 19-9 может наблюдаться также при доброкачественных и воспалительных заболеваниях желудочно-кишечного тракта и печени (до 500 Ед/мл, но чаще до 100 Ед/мл), при муковисцидозе (поражением желез внешней секреции, тяжёлыми нарушениями функций органов дыхания и желудочно-кишечного тракта.). Имея чувствительность 82%, СА 19-9 является маркером выбора при карциноме поджелудочной железы.

В настоящее время СА 19-9 является вторым по значимости маркером (после РЭА) для диагностики карциномы  желудка. Его повышение наблюдается  у 42-62% больных раком желудка.

Применение: Диагностика, мониторинг лечения рака поджелудочной железы. Диагностика гепатобиллиарной карциномы. Раннее обнаружение метастазирования опухоли поджелудочной железы. Злокачественные опухоли толстой кишки, желудка, желчного пузыря и желчных протоков, рак легкого.

Референтные величины СА 19-9 в сыворотке крови до 37 МЕ/мл. Период полужизни – 5 дней.