6 курс / Иммунология / Kazmirchuk_V_E_Kovalchuk_L_B_Maltsev_D_V_Klinicheskaya_immunologia

§8. Гуморальные факторы противоопухолевой защиты

Роль специфических антител. При взаимодействии антигенов опухоли и

В-лимфоцитов, содержащих соответствующие рецепторы, происходит отбор специфически реагирующих В-клеток. Они активируются и осуществляют захват и процессинг опухолевых антигенов. В дальнейшем активированные В-лимфоциты презентируют иммуногенный пептид, являющийся фрагментом антигена. Зрелый Т-хелпер, который уже прошёл антигенспецифическую активацию макрофагом, связывается с активированным В-лимфоцитом. Это приводит к выделению Т-хелпером интерлейкина-2, под действием которого В-клетка начинает делиться и дифференцироваться, превращаясь в плазматическую клетку. Зрелый плазмоцит секретирует антигенспецифические иммуноглобулины (антитела). Опухольспецифические антитела связываются с антигенами новообразования и визуализируют их для факторов врождённой резистентности.

Итак, на поверхности опухоли формируются многочисленные иммунные комплексы, что приводит к активации комплемента по классическому пути. При этом противоопухолевый эффект достигается за счёт образования мембранатакующих комплексов с последующим осмотическим лизисом клетки. Тем не менее, комплемент едва ли можно считать ключевым механизмом в борьбе с неоплазиями. Дело в том, что фоновый уровень комплемента человека является недостаточным для развития антителозависимого лизиса значительного количества клеток опухоли. Кроме того, комплекс антиген-антитело оставляет мембрану неопластической клетки раньше, чем происходит активация и полная полимеризация комплемента. Дело в том, что опухолевая клетка имеет интересную особенность — она может отсоединять свои поверхностные антигены при атаке со стороны антител, подобно ящерице, которая отбрасывает хвост в случае опасности. Это свойство значительно уменьшает эффективность иммунных реакций. Следует учитывать, что зачастую опухолевые клетки сохраняют экспрессию протективных мембранных молекул, которые препятствуют активации каскада комплемента.

Соотношение фиксированных на опухоли антител и циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), которые формируются за счёт отсоединения комплексов АГ-АТ от цитолеммы раковых клеток, влияет на прогноз заболевания. За счёт формирования ЦИК не только нейтрализуются противоопухолевые антитела, а и обеспечивается блокада рецепторов антигенного распознавания иммунокомпетентных клеток и опухолевых антигенов, что защищает неоплазию от цитолитического удара Т-киллеров.

§9. Иммунная реакция организма на опухолевые антигены

На антигены опухолевых клеток возникают оба типа иммунного ответа: гуморальный с появлением антител и клеточный с накоплением специфически реагирующих Т-киллеров. Противоопухолевые антитела не только защищают организм от опухоли, но и могут оказывать содействие ее прогрессированию в связи с так называемым эффектом усиления.

Механизй первичного распознавания опухолевых антигенов — наименее изученный момент противоопухолевой иммунной защиты. Считают, что первичное распознавание осуществляют антигенпрезентирующие клетки. Как известно, они способны активироваться при выявлении патоген-связанных молекулярных шаблонов микроорганизмов. Оказалось, что соответствующие молекулы имеются в составе поверхностных структур клеток человеческого организма, но они надёжно экранированы от распознавания. Считают, что при злокачественной трансформации часть таких молекул высвобождается, теряя экранирующие молекулы, и становятся мишенями для взаимодействия с рецепторами шаблонного распознавания АПК. Скорее всего, изменение поверхностных структур связанно с глубинными процессами злокачественной трансформации. В частности, установлена потеря экспрессии опухолевыми клетками поверхностных сиаловых кислот, что приводит к высвобождению остатков углеводов (галактозы, N-ацетилглюкозамина, маннозы), которые эффективно распознаются АПК. Активированные макрофаги или дендритные клетки благодаря процессингу захваченных антигенов и презентации иммуногенных опухолевых пептидов в составе молекул HLA II класса, привлекают к иммунному ответу "О" ("наивные") Т-лимфоциты, которые при дополнительном влиянии со стороны ИЛ-12 дифференцируются преимущественно в Т-хелперы I типа. За счёт презентации тех же пептидов в составе HLA I АПК активируют антигенспецифические, но "наивные" С08+Т-лимфоциты, которые в дальнейшем дифференцируются в иммунокомпетентные Т-киллеры. Поскольку опухолевые антигены мало отличаются от обычных аутоантигенов, часто не происходит надлежащей экспрессии костимуляторных молекул на АПК, что приводит к анергии CDS+клеток. В таком случае активированные Т-хелперы I типа высвобождают γ-интерферон, содействующий усилению экспрессии костимулирующих молекул В7 (CD 80 и CD86) на АПК. В то же время, Т-хелперы секретируют интерлейкин-2, являющийся индуктором пролиферации С08+клеток. В результате такого влияния CDS+T-лимфоциты самостоятельно начинают синтез ИЛ-2, вызывая собственное деление по аутокринному механизму. Формируется антигенспецифический клон иммунокомпетентных клеток, названных цитотоксическими Т-лимфоцитами. Образованные Т-киллеры повторно распознают и разрушают соответствующие опухолевые клетки. При этом распознавание мишеней происходит в упрощенном виде, поскольку не требует наличия костимуляторов. Каждый клон Т-цитотоксиков, являющихся специфически реагирующими клет-

ками, содержит рецепторы антигенного распознавания исключительно против определенного опухолевого антигена и потому обладает прицельным действием. Количество лимфоцитов клона обычно коррелирует со степенью экспрессии соответствующего опухолевого антигена. Всё это обеспечивает наиболее адекватную противоопухолевую защиту.

Поскольку активированные опухолевыми клетками АПК синтезируют преимущественно ИЛ-12, иммунный ответ разворачивается по клеточному типу, но не исчерпывается им. Образованные Т-хелперы I типа синтезируют γ-интерферон, факторы некроза опухолей α и β, а также интерлейкин-2, каждый из которых оказывает известное противоопухлевое действие. Эти клетки повторно привлекают макрофаги к иммунному ответу против опухоли (в данном случае макрофаги функционируют уже как эффекторные клетки).

Известно, что опухолевые клетки для избежания цитотоксического действия Т-киллеров часто прекращают экспрессию молекул HLA I. В таком случае они становятся мишенями для естественных киллеров, восприимающих отсутствие молекул HLA I как сигнал для реализации киллингового эффекта. Действие ЕК состоит в запуске апоптоза скомпроментованной клетки или в разрушении её путём осмотичного лизиса. Распознавание опухолевых клеток и эффекторная реакция при этом неспецифичны — они идентичны и относительно вирусинфицированных клеток. Вследствие функции ЕК и Т-киллеров высвобождаются фрагменты погибших опухолевых клеток, которые захватываются дендритными клетками или фагоцитуются макрофагами, что обеспечивает поддержание иммунной реакции.

Кроме того, в некоторых случаях ЕК расценивают неестественно повышенную экспрессию нормальных поверхностных молекул как сигнал к осуществлению киллингового эффекта. Скорее всего, этот механизм активации ЕК играет не менее важную роль в противоопухолевой защите, чем нарушение экспрессии молекул HLA I класса.

Морфологические проявления иммунной реакции на антигены опухоли выражаются в накоплении в строме и по периферии опухоли имунокомпетентных клеток: Т- и В-лимфоцитов, а также плазматических клеток и макрофагов.

Клинико-морфологические наблюдения указывают на то, что в случаях выраженной клеточной инфильтрации стромы опухоли, наблюдается сравнительно медленное развитие новообразования. Опухоли же с полным отсутствием в строме иммунокомпетентных клеток растут быстрее и раньше дают метастазы.

На начальных стадиях развития опухоли, ещё до возникновения метастазов, в регионарных лимфатических узлах отмечаются признаки антигенной стимуляции. Они состоят в гиперплазии лимфатических фолликулов с увеличением размеров центров размножения и в гиперплазии ретикулярных и гистиоцитарных элементов по ходу синусов (так называемый синусовый гистиоцитоз). Указанные признаки рассматриваются как проявление противоопухолевой защиты и благоприятный прогностический признак относительно метастазирования. Клиническая манифестация опухоли возможна в случае несостоятельности иммунного ответа. Выделяют следующие причины этой ситуации (по Р.В. Петрову):

1)усиливающее рост опухоли действие циркулирующих противоопухолевых антител (см. выше);

2)блокада специфических "противоопухолевых" рецепторов на поверхности лимфоцитов циркулирующими в крови опухолевыми антигенами и иммунными комплексами.

Сегодня не исключается влияние иммунной толерантности на эффективность противоопухолевого иммунитета, поскольку клетки опухоли обычно сохраняют большинство нормальных антигенов исходной ткани, к которым эффективно поддерживается иммунная толерантность. Благодаря синтезу опухолевый растворимых антигенов возможна индукция "низкодозовой" толерантности. Кроме того, установлено, что с увеличением размеров новообразования происходит постепенное сворачивание иммунных реакций против него, что также расценивается как своеобразное проявление толерантности.

Определенное значение придают генетически детерминированной слабой реакции на определенные опухолевые антигены, а также недостаточности иммунного надзора со стороны тимуса.

§10. Факторы иммунорезистентности опухолевых клеток

1. Низкая иммуногенностъ антигенов опухоли. Поскольку опухолевые клетки происходят из собственных клеток макроорганизма, они сохраняют большинство аутоантигенов, к которым эффективно поддерживается иммунная толерантность.

2.Дисбаланс между скоростью пролиферации опухолевых и иммунокомпетентных клеток. Вполне реальна такая ситуация, когда интенсивность опухолевой пролиферации превышает скорость накопления противоопухолевых иммунных факторов, что непременно приведёт к несостоятельности иммунного ответа.

3.Изменение антигенов при опухолевой прогрессии. В результате опухолевой прогрессии накапливаются генетические отличия опухолевых клеток, находящихся в разных условиях пролиферации. Это связано с усиленным мутагенезом неоплазии и приводит к появлению новых поверхностных антигенов, которые не в состоянии распознать имеющиеся Т-киллеры. Время, расходуемое для иммунологического распознавания новых антигенов, пролиферации и созревания антигенспецифических цитотоксических лимфоцитов, используется опухолью для активной пролиферации и экспрессии новых антигенных субстанций.

4.Селекция иммунорезистентных клеток опухоли. Те опухолевые клетки, которые наиболее чувствительны к эффекторным механизмам иммунного ответа, уничтожаются еще на ранних этапах опухолевого роста. С увеличением срока

существование опухоли уменьшается эффективность иммунных реакций, направленных против нее, поскольку сам иммунный ответ оказывает содействие селекции иммунорсзистснтных неопластических клеток.

5.Прекращение экспрессии молекул гистосовместимости I класса на поверхности клеток опухоли. Это явление наиболее часто является результатом селекции иммунорезистентных опухолевых клеток. Клетки, прекратившие экспрессию указанных молекул, становятся нечувствительными к цитотоксическому действию Т-киллеров, поскольку не распознаются ими.

6.Появление растворимых антигенов, ассоциированных с опухолью. Некоторые молекулы опухолевых антигенов способны оставлять мембрану клетки и циркулировать в свободном состоянии. Они распознаются иммунной системой, "отвлекая" иммунный ответ от опухоли-продуцента.

7.Быстрый катаболизм антител на мембране опухолевых клеток. Антитела, фиксированные на мембране опухолевых клеток, "визуализуют" неоплазию для факторов врождённой резистентности (макрофагов, комплемента, естественных киллеров). В то же время, благодаря продукции протеолитических ферментов опухолевые клетки отсоединяют иммунные комплексы от своей поверхности раньше, чем антитела успевают выполнить свою биологическую функцию.

8.Продукция опухолью иммуносупрессорных веществ. Одим из таких веществ является трансформирующий фактор роста β (ΤΦΡ-β), угнетающий реакции клеточного иммунитета.

9.Появление клеточных рецепторов к разным ростовым факторам и стимулирующим рост цитокинам. Огромное количество рецепторов к факторам роста (тромбоцитарному, эпидермальному, фибробластическому) и к стимулирующим деление цитокинам (например, ИЛ-1 или ИЛ-2) позволяют опухолевой клетке поддерживать чрезвычайно высокий темп пролиферации.

10.Способность индуцировать апоптоз цитотоксических Т-лимфоцитов. Известно, что активированные Т-клетки экспрессируют молекулы Fas, являющиеся рецепторами апоптоза. Гибели Т-лимфоцитов не происходит, поскольку при взаимодействии с другими клетками они получают сигналы, временно отменяющие апоптоз. Некоторые опухоли начинают экспрессию FasL, который способней индуцировать апоптоз в Fas-положительных клетках. В связи с этим опухольспецифичные Т-киллеры не только не повреждают злокачественные клетки, но и сами гибнут при взаимодействии с ими.

11.Экспрессия опухолевыми клетками рецепторов-ловушек. Такие рецепторы (например, TRAIL-3, TRAIL-4) по структуре соответствуют молекулам, инициирующим апоптоз в клетке. Тем не менее, их цитоплазматический участок лишён домена смерти. Более того, их активация сопровождается синтезом белков, стимулирующих деление клетки. Активация этих рецепторов осуществляется лимфоцитами с целью уничтожения опухолевых клеток путем апоптоза, но, как и следовало бы ожидать, в результате подобных воздействий злокачественные клетки не только не гибнут, но и получают возможность усилить темп собственной пролиферации.

§11. Иммунодиагностика опухолей

Существенным достижением современной онкологи является внедрение в практику методов иммунодиагностики опухолей, к которым принадлежат серологическое выявление растворимых опухольспецифических антигенов в сыворотке крови и визуализация опухолей путём введения меченых радиоизотопами специфических моноклональных антител. В табл. 52 приведены основные растворимые специфические опухолевые антигены, используемые на практике для скринйнгового выявления тех или иных опухолей и мониторинга эффективности лечения (хирургических вмешательств, лучевой и химиотерапии).

Таблица 52. Основные специфические антигены, использующиеся с целью иммунодиагностики опухолей

Для выявления растворимых опухольспецифических антигенов используют диагностические сыворотки из специфических антител. Преимуществом метода является возможность выявления опухоли ещё на доклиническом этапе её развития. Однако он имеет и существенный недостаток, связанный с невозможностью определения точного расположения опухоли, её размеров и формы. Например, выявление раково-эмбрионального антигена позволяет заподо-

зрить наличие рака толстой кишки, однако не даёт информации о том, в каком именно отделе colon содержится опухоль. Эта проблема решается при помощи метода визуализации неоплазии за счёт специфических моноклональных антител, меченых радиоизотопами. Введённые антитела распознают и связывают антигены опухоли, благодаря чему избирательно накапливаются в очаге роста неоплазии. Собственно визуализационный эффект достигается путём применения методов сцинтиграфии или сканирования, которые регистрируют излучение радиоизотопов, фиксированных к антителам.

§12. Иммунотерапия опухолей

Современная иммунотерапия включает широкий спектр средств, основные группы которых представлены микроорганизмами и их компонентами, препаратами тимуса, препаратами цитокинов (естественными и рекомбинантными), полисахаридами и пептидами. Всё шире внедряются методы генной инженерии.

Моноклональные антитела стремительно вошли в иммунологию в конце 70-х годов. Предполагали, что разработанная технология получения так называемых иммунотоксинов для прямого и непрямого влияния на опухоль или для активации Т-киллеров должна обеспечить специфическую иммунотерапию опухолей на основе антител. Однако лишь некоторые антигены клеточной поверхности опухолей могут служить более или менее специфическими мишенями для антител. К ним относятся, например, раково-эмбриональный антиген при опухолях толстой кишки или идиотипические антигенные детерминанты иммуноглобулинов при В-клеточных лимфомах. Поэтому применение моноклональных антител и антител-иммунотоксинов в иммунотерапии рака пока что очень ограничено (табл. 53).

Таблица 53. Применение моноклональных антител в онкологи

Тем не менее, моноклональным антителам принадлежит главная роль в иммунофенотипировании гемобластозов. Настолько же эффективно они используются и в иммунодиагностикумах на серологические маркеры опухолей. Существуют работы по выявлению локализации опухолей и метастазов с помощью моноклональных антител или их активных фрагментов, меченых радиоактивными изотопами. Этим способом можно обнаружить небольшие метастазы в организме, а в некоторых случаях сосредоточить терапевтические дозы радиоизотопа в опухоли или метастазах. В качестве мишени в этих ис-

следованиях использовался раково-эмбриональный антиген. Наиболее богаты им злокачественные опухоли толстой кишки и щитовидной железы. Однако, эти работы, несмотря на их серьезный научный характер, еще не получили достаточного практического воплощения.

Т-лимфоциты, инфильтрирующие опухоль. Иммунотерапия опухолей на основе Т-клеточного звена получила мощный стимул к развитию в работах С. Розенберга, котрый доказал терапевтический эффект ростового фактора Т-клеток — интерлейкина-2 при метастатических меланомах и других опухолях. Он использовал Т-лимфоциты, инфильтритующие опухоль (ЛИО, или англ. tumor infiltrating lymphocytes, ΤΙ L), активируя их ИЛ-2, и вместе с этим цитокином вводил больным. ЛИО являются ни чем иным, как активированными цитотоксическими Т-лимфоцитами и естественными киллерами, которые на момент забора материала из донорского организма уже поступили в ткань опухоли и осуществляют разрушение её клеток. Подходы, предложенные Розенбергом, используют в клинике, хотя и очень ограничено, в связи с высокой токсичностью ростового фактора и непредсказуемостью эффекта в конкретных ситуациях. Однако эти работы стали началом для применения цитокинов с терапевтической целью, а также для поисков противораковых вакцин на основе цитокинов.

Цитокинотерапия опухолей. В современной онкологической практике ведущим методом иммунотерапии является цитокинотерапия с применением препаратов интерферона (ИФН), интерлейкина-2 и фактора некроза опухолей-α.

Препараты интерферонов:

—лаферон — рекомбинантный ΗΦΗ-α2β (ИМБИГ, "Биотехнолог", Украина);

—велферон — ИФН-а2 ("Welcome");

—реаферон и реальдирон — оба ΙΦΗ-α2β (Россия);

—роферон А, - ИФН-а2 ("Roche");

—интрон А - ΗΦΗ-α2β ("Shering Plough").

Анализ результатов применения ИФН у онкологических больных обнаружил его эффективность при метастатическом раке почки, меланоме, гемобластозах и других опухолях. Клиническая эффективность применения препаратов ИФН объясняется их имунокорригирующим действием. Так, все используемые для лечения препараты ИФН (нативные и рекомбинантные) повышают цитотоксическую активность естественных киллеров, а также увеличивают экспрессию молекул HLA I класса на поверхности опухолевых клеток. Кроме того, имеются данные, что интерфероны способны повышать готовность клеток новообразований к апоптозу.

Кроме интерферонов, для иммунотерапии опухолей можно использовать препараты интерлейкина 2. Как известно, этот цитокин активирует клеточное звено иммунитета, что повышает противоопухолевую иммунную защиту. В литературе есть сообщения об успешном применении ИЛ-2 при лечении рака почки, меланомы и некоторых других опухолей. При этом препарат применяется как в отдельности, так и в комбинации с лимфокинактивированными киллерами и с лимфоцитами, инфильтрирующими опухоль (TIL), активированными in vitro ИЛ-2. Есть сообщения о совместном применении препаратов интерлейкина-2 и ИФН α/β у больных с опухолями. Кроме того, открытие

цитокина ИЛ-2, способного в присутствии антигена поддерживать рост и размножение антигенспецифических Т-клеточных клонов, дало исследователям объективный тест для определения опухолевых антигенов, которые способны вызвать специфический Т-клеточный иммунитет.

Для лечения меланомы используются регионарные перфузии или местное введение фактора некроза опухоли-α. Механизм действия цитокина связан с индукцией апоптоза клеток опухоли путём воздействия на специфический рецептор.

Генная терапия опухолей. В последнее время большие успехи генной инженерии привели к развитию нового направления — генной терапии опухолей. В основе ее лежит создание так называемых противораковых вакцин. Они могут быть получены с помощью введения в геном опухолевой клетки новых генов:

генов противоопухолевых цитокинов и их рецепторов, опухольассоциированных

антигенов, суицидных генов, чужеродных антигенов, вирусов.

Одим из основных направлений генной терапии является создание вакцин, в которых опухолевые клетки сами продуцируют цитокины, способствующие угнетению опухолевого роста. Таким образом создается высокая концентрация протективных цитокинов в зоне опухоли и значительно уменьшается токсичность последних для организма. За последние годы появились десятки работ, где приводятся экспериментальные данные о противоопухолевом действии рекомбинантов, продуцирующих практически все цитокины.

Перспективным подходом к созданию противораковых вакцин является получение гибридных белков, состоящих из опухольассоциированных антигенов и цитокинов. Известно, что иммуногенность опухольассоциированных антигенов низкая, так как это в основному нормальные белки, продукция которых лишь увеличивается в опухолевых клетках. Цитокины могут усиливать иммуногенность последних и повышать чувствительность опухолевых клеток к цитотоксическому действию Т-киллеров.

Другим направлением является использование так называемых суицидных генов, например, гена тимидинкиназы вируса простого герпеса. Благодаря последнему, опухолевые клетки приобретают способность фосфорилировать ациклический нуклеозид ганцикловир, используемый для лечения герпетических инфекций, вследствие чего эти клетки гибнут под действием противогерпетичного препарата, к которому в обычных условиях являются нечувствительными.

В случае, когда собственные антигены опухоли имеют низкую иммуногенность, в неоплазию можно вносить гены, кодирующие структуру чужеродных антигенов, которые достаточно эффективно распознаются иммунной системой. Есть предварительные данные об эффективности препарата,, содержащего иммунодоминантный пептид меланомного антигена и цитокины. На этот антиген может развиваться достаточно эффективный иммунный ответ. Таким образом, эта терапия позволяет усилить распознавание тех опухолей, которые продуцируют специфические антигены в слишком малых количествах. Так, показано, что применение иммунодоминантного пептида меланомного антигена при иммунизации онкологических больных значительно увеличивает количество противоопухолевых цитотоксических клеток среди циркулирующих лимфоцитов.