補體系統(tǒng)與腫瘤免疫

1、廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院科技文獻檢索與寫作綜述論文： 補體系統(tǒng)與腫瘤免疫 學(xué) 生 姓 名 熊淑嫻 學(xué) 生 學(xué) 號 學(xué) 生 班 別 12生物制藥4班 指 導(dǎo) 老 師 黃慧清 提交論文時間 2014.4.23 補體系統(tǒng)與腫瘤免疫Complement and tumor immunity 【摘 要】介紹了現(xiàn)有的補體系統(tǒng)在腫瘤發(fā)生與發(fā)展中的作用, 指出雖然過去的研究證明, 補體系統(tǒng)在對惡性腫瘤的免疫監(jiān)視中發(fā)揮作用, 然而, 最新的一項研究指出補體也能促進腫瘤生長。 【關(guān)鍵詞】補體;補體系統(tǒng)；激活；炎癥; 腫瘤; 單克隆抗體【前 言】過去關(guān)于腫瘤的研究更多地關(guān)注于腫瘤細(xì)胞個體或免疫細(xì)胞個體, 而現(xiàn)在逐漸認(rèn)識

2、到, 應(yīng)該將它們放在同一個微環(huán)境中來研究1 。慢性炎癥促腫瘤發(fā)生和生長的觀點最初由德國病理學(xué)家RudolfVirchow 在18世紀(jì)中期提出, 但這一理論很快受到Coley的發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。Coley在大量的病人中發(fā)現(xiàn), 當(dāng)急性炎癥存在時, 病人的腫瘤消退。Coley的炎癥殺傷腫瘤理論在很長一段時間里占有主導(dǎo)地位。作為機體重要的免疫效應(yīng)系統(tǒng)之一, 補體系統(tǒng)可通過許多途徑引起不同的炎癥, 且近年來隨著單克隆抗體在抗腫瘤免疫治療中的應(yīng)用, 補體系統(tǒng)在腫瘤免疫中的效應(yīng)開始被重視。而新近有研究發(fā)現(xiàn), 補體可引通過改變腫瘤微環(huán)境促進腫瘤生長, 這一進展使研究者們重新重視炎癥微環(huán)境對腫瘤發(fā)生與發(fā)展的影響。補體

3、 是存在于正常人和動物血清與組織液中的、一組經(jīng)活化后具有酶活性的蛋白質(zhì)。一般情況下在體液中呈無活性狀態(tài)。當(dāng)受到某種“ 激活劑” 的作用后, 補體按一定秩序活化, 發(fā)揮出一系列生物學(xué)活性。魚類補體由35 種以上蛋白質(zhì)裂解酶、酶抑制因子和受體構(gòu)成, 是機體內(nèi)最為復(fù)雜的限制性蛋白溶解系統(tǒng)。在魚類免疫系統(tǒng)進化中, 補體的出現(xiàn)比免疫球蛋白還要早。魚類補體系統(tǒng)在先天性和獲得性免疫起重要作用。2補體系統(tǒng) 是一系列呈鏈鎖反應(yīng)的酶反應(yīng)系統(tǒng)，是由30 多種可溶性蛋白、膜結(jié)合性蛋白和補體受體組成的，有著精密調(diào)控機制的復(fù)雜的反應(yīng)的多分子系統(tǒng)，在先天性免疫和適應(yīng)性免疫中均起著重要的作用，該系統(tǒng)可通過3 條既相對獨立又相

4、互聯(lián)系的途徑被激活，從而發(fā)揮調(diào)理、吞噬、裂解細(xì)胞、介導(dǎo)炎癥、免疫調(diào)節(jié)和清除免疫復(fù)合物等多種生物學(xué)效應(yīng)。從血清中分離出一類與抗體不同、能溶解細(xì)菌的成分(即補體) , 對補體的研究已有近120 年歷史。3補體系統(tǒng)的激活 有3條途徑: 經(jīng)典途徑、凝集素途徑（MBL）途徑及旁路途徑。3條途徑共有的步驟為中心產(chǎn)物C3的活化, 但它們的啟動激活物不同。由抗原-抗體復(fù)合物結(jié)合C1q啟動激活的途徑為經(jīng)典途徑; 由MBL結(jié)合至細(xì)菌啟動激活的途徑為MBL途徑; 由病原微生物等提供接觸表面而從C3開始激活的途徑稱為旁路途徑。此外, 3條激活途徑還有共同的末端通路, 即于細(xì)胞膜表面組裝攻膜復(fù)合物(MAC)介導(dǎo)溶細(xì)胞效

5、應(yīng)4。同時, 補體激活過程中可產(chǎn)生多種裂解片段,通過與細(xì)胞膜表面相應(yīng)受體結(jié)合而介導(dǎo)多種生物功能。如補體活化過程可產(chǎn)生多種具有炎癥介質(zhì)作用的活性片段C3a, C4a 和C5a等, 其又被稱為過敏毒素, 它們作為配體與細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合, 激發(fā)細(xì)胞脫顆粒, 釋放組胺之類的血管活性介質(zhì), 從而增強血管通透性, 并刺激內(nèi)臟平滑肌收縮。過敏毒素也可與平滑肌結(jié)合并刺激其收縮。C5a還是一種有效的趨化因子, 刺激中性粒細(xì)胞循C5a的濃度變化作定向移動。這些效應(yīng)的總后果是導(dǎo)致急性炎癥反應(yīng)。正常情況下炎癥反應(yīng)僅發(fā)生在外來抗原侵入的局部, 但某些情況下補體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)也可能對自身組織成分造成損害4 。（1）經(jīng)

6、典途徑 經(jīng)典途徑是第一個被發(fā)現(xiàn)的補體激活途徑, 由結(jié)合在細(xì)胞表面的抗體激活, 其作用具特異性且同時需要Ca2+ 和M g2+ 參與。替代途徑不依賴于抗體, 可直接由C3 或微生物表面的特定結(jié)構(gòu)激活, 只需要Mg2+ 。1995年后才明確了通過MBL識別的凝集素途徑, 此途徑也不依賴于抗體且僅需要Ca2+ 。經(jīng)典途徑的激活過程可分為3 個階段: 識別階段、啟動階段、活化和膜攻擊階段。補體成分C1 是一個Ca2+ 依賴蛋白復(fù)合體, 由2 分子的Clr、2 分子的Cls 和1 分子的Clq 組成。當(dāng)抗體結(jié)合抗原時, 抗體構(gòu)型改變, 暴露Clq 結(jié)合位點, 激活C1。進入活化階段, 形成經(jīng)典途徑C3

7、轉(zhuǎn)化酶, 在C3 轉(zhuǎn)化酶的作用下形成C5 轉(zhuǎn)化酶進入膜攻擊階段。在C5 轉(zhuǎn)化酶與補體成分C6-C9 等物質(zhì)的一系列作用下, 形成膜攻擊復(fù)合物, 導(dǎo)致細(xì)胞溶解破裂。（2）旁路途徑( ACP) 旁路途徑激活是由少量的C3 水解為( C3( H2O) ) 激活Bf, 在Df 的作用下形成C3 裂解酶( C3bBb) 激活途徑( 圖1) 。旁路途徑使機體在初次接觸抗原時, 即可活化補體發(fā)揮其殺滅作用, 表明了補體系統(tǒng)在非特異性免疫中的重要性。旁路途徑在細(xì)菌感染早期, 機體尚未產(chǎn)生抗體時就被激活。其激活可分為3 個步驟, C3 有限裂解和C3bB 復(fù)合物的形成, C3 轉(zhuǎn)化酶的形成和C3b 的正反饋途徑

8、和C5 轉(zhuǎn)化酶與膜攻擊復(fù)合物的形成。魚類旁路途徑的補體活性是哺乳動物的5 10 倍 。七鰓鰻 只具有旁路途徑, 當(dāng)其血清中存在其它因子時, 七鰓鰻的C3 可以與酵母聚糖結(jié)合或溶解兔紅細(xì)胞 。旁路途徑的C3 溶解酶的關(guān)鍵因子Bf 的基因位于MHC- Ó 中。無頜類等古老的脊椎動物具有旁路途徑和C3/ B 因子, 但缺少經(jīng)典途徑和膜攻擊復(fù)合物(MAC) 。與CCP 比較, ACP 直接由病毒、細(xì)菌、真菌或腫瘤細(xì)胞激活, 不依賴抗體的存在 。（3）凝集素途徑（LCP) LCP 是由結(jié)合在微生物蛋白表面的蛋白質(zhì)復(fù)合體( 甘露糖結(jié)合凝集素MBL) 、與MBL 相關(guān)的蛋白酶MASP- 1、MAS

9、P- 3 和與MBL 相關(guān)的小蛋白質(zhì), 以碳水化合物群的形式結(jié)合在細(xì)菌表面, 絲氨酸蛋白酶(MASPs) 和葡萄糖結(jié)合凝集素(GBL) 替代抗原抗體復(fù)合物, 在不依賴抗體的情況下, 激活凝集素途徑 。MBL/MASP 與C1r/C1s的功能一樣, 裂解C2 和C4 形成C3 轉(zhuǎn)化酶, 導(dǎo)致途徑形成。5 補體系統(tǒng)抑制腫瘤的生成、發(fā)展 補體系統(tǒng)在抗體介導(dǎo)的對腫瘤的殺傷作用中發(fā)揮著輔助作用。在APC 參與的CD4+ T 細(xì)胞輔助下, B 細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞分泌的可溶性抗原或膜表達抗原產(chǎn)生應(yīng)答, 并產(chǎn)生抗瘤抗體, 此抗體可激活補體系統(tǒng)溶解腫瘤細(xì)胞。這一作用與補體在體液免疫中發(fā)揮的輔助作用一致6 。IgM

10、抗體引起的補體經(jīng)典活化途徑對有效啟動CD8+ T 細(xì)胞免疫應(yīng)答有著關(guān)鍵作用。另外, C3裂解產(chǎn)物能與CR3( CD11b /CD18) ,CR4( CD11c /CD18) 及CD46, CD55 結(jié)合, 其活化可以直接影響T 細(xì)胞的啟動或間接增強抗原遞呈細(xì)胞( APC )遞呈的Ag 的消除。事實上, C3在腹膜巨噬細(xì)胞上的沉積加強了抗原特異性T 細(xì)胞的增殖 。CD46信號影響獲得性免疫的結(jié)果是復(fù)雜的。CD4+ 和CD8+ T 細(xì)胞上CD46的活化可以提供共刺激活化信號, 或促進T細(xì)胞增殖加強其功能, 或抑制T 細(xì)胞活化7 。而CD3 /CD46 在CD4+ T 細(xì)胞上的交聯(lián)能誘導(dǎo)一種產(chǎn)生IL

11、-10 的T 調(diào)節(jié)細(xì)胞。除了CD46, CD55 /DAF(衰減加速因子) 也在近年被發(fā)現(xiàn)對T 細(xì)胞功能有調(diào)節(jié)作用。與CD46的復(fù)雜作用相對, CD55只單獨作為CD4+ T細(xì)胞的負(fù)調(diào)控因子。DAF缺陷小鼠表現(xiàn)出強的T細(xì)胞活化作用, 表現(xiàn)為大量的IFN-和IL-2分泌8 。補體系統(tǒng)促進腫瘤生長補體系統(tǒng)是一類炎癥反應(yīng)必不可少的血清蛋白的集合, 也參與機體對感染的天然免疫應(yīng)答過程。C5a同時是一種過敏毒素, 由C5 裂解得到。C5裂解酶的成分包括C3 的裂解產(chǎn)物C3a。C5a和C3a都是趨化因子和促炎介質(zhì)。在流行病學(xué)和實驗數(shù)據(jù)對慢性炎癥與腫瘤發(fā)病及進展的聯(lián)系的基礎(chǔ)上, Mark iew sk i等

12、假設(shè)補體的炎癥效應(yīng)實際上可能保護了既有的腫瘤, 并促進其生長。通過建立子宮頸癌小鼠模型, 以及多種補體成分缺陷的基因敲除小鼠模型, 他們證明了這一假設(shè), 表明C5a在腫瘤脈管系統(tǒng)的沉積能吸引表達C5a受體的髓源抑制細(xì)胞, 并通過促進其產(chǎn)物活性氧簇、活性氮簇以及精氨酸來加強這些細(xì)胞的活力, 這些都符合了髓源抑制細(xì)胞介導(dǎo)的免疫抑制作用。此外, 一個多肽C5a受體拮抗劑加強了CD8+ T 淋巴細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng), 且其與抗瘤藥物紫杉醇對腫瘤的阻滯作用相同9 。補體在單克隆抗體介導(dǎo)的腫瘤治療中的作用1.單克隆抗體激活補體及誘導(dǎo)的補體依賴性細(xì)胞毒作用 由單克隆抗體活化的補體可以直接引起腫瘤細(xì)胞溶解或加強抗

13、體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的毒性作用。大多數(shù)單克隆抗體在介導(dǎo)ADCC 的同時也激活了補體系統(tǒng)。對于被單抗包被的腫瘤細(xì)胞, 補體可以啟動3種機制對其產(chǎn)生作用。第1種是利膜攻復(fù)合物對腫瘤細(xì)胞進行直接殺傷, 這一過程通常稱為“補體依賴性細(xì)胞毒作用”( CDC )。mAbs結(jié)合的靶抗原可以被表達在免疫細(xì)胞( 如粒細(xì)胞、NK 細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)上的Fc受體( FcR s)識別, 導(dǎo)致抗體依賴的細(xì)胞毒作用。mAbs也可以通過其Fc段與C1q結(jié)合來活化補體系統(tǒng)。補體系統(tǒng)活化的結(jié)果為: C3b沉積在腫瘤細(xì)胞表面, 并在隨后轉(zhuǎn)化為iC3b, 促進膜攻復(fù)合物的形成, 導(dǎo)致補體依賴性細(xì)胞毒反應(yīng)(complemen-t

14、 dependentcy totoxicity, CDC )。第2種機制是補體受體以來的增強ADCC。例如, CR3 與iC3b 結(jié)合促進了通過FcR 介導(dǎo)的效應(yīng)細(xì)胞與靶細(xì)胞的粘附。第3種機制稱為CR3依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用( CR3-DCC) , 用于殺傷微生物, 通常不被激活。然而, 在特殊物質(zhì)的介入下, CDC和CR3-DCC都是重要的抗腫瘤機制10 。人類粒細(xì)胞上的C3受體、CR1和CR3 并不直接對被其配體C3b 和iC3b包被的腫瘤細(xì)胞造成殺傷。但是,表達在吞噬細(xì)胞和NK 細(xì)胞上的CR3( CD11b-CD18)可以觸發(fā)被iC3b包被的腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒作用。CR3-DCC 通常

15、是機體抵抗真菌的防御機制。要發(fā)揮CR3-DCC 作用需要CR3 與iC3b和細(xì)胞壁上的-葡聚糖二元聯(lián)結(jié)。與微生物不大相同的是, 腫瘤細(xì)胞及其它宿主細(xì)胞沒有含-葡聚糖的細(xì)胞壁, 所以即便有很多iC3b覆蓋在表面也不能觸發(fā)CR3-DCC。可溶性-葡聚糖與CR3結(jié)合可以使缺乏內(nèi)源性-葡聚糖與被iC3b包被的腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性脫顆粒。-葡聚糖要達成這一效應(yīng)需要腫瘤細(xì)胞被iC3b 包被且抗腫瘤抗體能夠激活補體系統(tǒng)。鼠類IgG1單抗不能使-葡聚糖發(fā)生這一輔助效應(yīng), 因為它不能激活補體, 而鼠類Ig M 卻可以, 因為可以激活補體。同樣, C3或者CR3缺乏也不能發(fā)生抗腫瘤效果, 由此可見, 要發(fā)揮CR3

16、-DCC 作用, -葡聚糖、iC3b及其受體CR3三者缺一不可11 。2.腫瘤細(xì)胞上的補體調(diào)節(jié)雖然補體可以通過多種途徑殺傷腫瘤細(xì)胞,但是激活補體系統(tǒng)并不是單抗發(fā)揮抗腫瘤功效的重要機制, 這是由于細(xì)胞表面有膜補體調(diào)節(jié)蛋白( mCRPs)的表達, 所以無論正常細(xì)胞還是腫瘤細(xì)胞都對同源補體的攻擊高度抵抗。mCRPs在腫瘤細(xì)胞發(fā)生的免疫逃避現(xiàn)象中起著重要的作用, 研究表明腫瘤細(xì)胞常過度表達一種或多種mCRPs12 。對于多種癌細(xì)胞的廣泛研究表明, mCRPs有保護腫瘤細(xì)胞免受補體介導(dǎo)的抗腫瘤作用的功能。這些研究提示mCRPs對單抗誘導(dǎo)的C3b 的沉積、C5a的生成以及MAC 介導(dǎo)的細(xì)胞溶解有著有力的抑

17、制作用。腫瘤細(xì)胞也可以通過與血清中的可溶性補體抑制因子聯(lián)結(jié)以保護自己, 如補體因子H, 這與微生物的保護機制相同13 。mCRPs包括: CD46, 干擾激活的C3 沉積作用; CD55, 控制C3轉(zhuǎn)化酶調(diào)節(jié)補體激活; CD59, 阻止C9聚合成最終復(fù)合物并阻斷它的溶細(xì)胞活性。這些mCRPs可變的表達在不同腫瘤細(xì)胞上, 它們被特異性抗體中和可以增強腫瘤細(xì)胞對CDC 的敏感性?？朔@些對補體作用效果的限制可以很大提高mAbs的治療效果。盡管在體外試驗中揭示了mCRPs有降低單抗免疫治療療效的作用, 但是只有少數(shù)的研究調(diào)查了關(guān)于mCRPs在適當(dāng)?shù)脑囼瀯游锬Ｐ椭械淖饔谩Ｒ驗閙CRPs作用于一個物種是

18、有選擇的。異源性動物模型涉及不同種類的補體和mCRPs,這就可能造成試驗與臨床關(guān)聯(lián)不上。比如說, 一個抗腫瘤單抗在試驗中可能對鼠類模型中的人類癌癥有效, 因為表達在腫瘤細(xì)胞上的人類mCRPs對鼠類的補體是無效的。這樣就可以解釋為什么相同的抗體在老鼠身上有效而在床(同源)應(yīng)用卻無效的現(xiàn)象了。所以要調(diào)查mAb的療效以及mCRP表達的效果, 一個同系基因型的試驗?zāi)Ｐ蛯⒏信R床關(guān)聯(lián)性10 。3.通過加強補體介導(dǎo)的效用機制增強單抗免疫治療的療效 單抗免疫治療的療效可以通過調(diào)節(jié)mCRP或輔以-葡聚糖佐劑以增強補體效應(yīng)機制來加強。有如下方法:1) 基因工程改造以增強補體活化特性。2) 用直接針對腫瘤抗原和一

19、個mCRP 的雙特異性單抗來阻斷mCRP的效應(yīng)。3) 克服mCRP的作用: 單克隆抗體與一個補體活化蛋白連接, 如眼鏡蛇蛇毒因子或C3b;針對腫瘤相關(guān)抗原的多個表位的抗體; 用針對腫瘤特異性mAb的第二單抗; 直接針對補體沉積片段iC3b的mAbs。4) 用可溶的􀀁-葡聚糖加強沉積有iC3b的腫瘤的CR3依賴性細(xì)胞毒效應(yīng)。5) 通過細(xì)胞因子或基因方法下調(diào)mCRP的表達或加強腫瘤相關(guān)抗原的表達11 。結(jié)束語目前對補體的研究表明補體系統(tǒng)與腫瘤之間存在許多內(nèi)在的聯(lián)系。補體與腫瘤的聯(lián)系, 一些與傳統(tǒng)理解的補體在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮的作用一致, 而另一些則顯著不同。補體系統(tǒng)在抗體介導(dǎo)的、對腫

20、瘤細(xì)胞的殺傷作用中的支持作用屬于前者, 與補體在體液免疫中發(fā)揮的輔助作用一致; 而對C5a 促進腫瘤生長的發(fā)現(xiàn)則向傳統(tǒng)的觀點, 即補體活化對腫瘤病人有益發(fā)出挑戰(zhàn)。因此,補體系統(tǒng)對腫瘤病人有害還是有益,依舊有待討論。另外,由于一些其它的補體蛋白參與調(diào)節(jié)許多免疫細(xì)胞活化的過程,這些蛋白在腫瘤生長中的作用也待發(fā)現(xiàn),盡管目前很難預(yù)測這些蛋白是促進還是抑制惡性組織的生長。參考文獻1 曹雪濤. 炎癥、微環(huán)境對腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用J .醫(yī)學(xué)研究雜志, 2008, 37( 12): 1- 2.2 萬金娟，劉波，戈賢平，謝駿，徐跑.硬骨魚補體系統(tǒng)的研究進展J.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011， 23( 11) : 159 1643 王志平，張士璀，王光鋒.魚類補體系統(tǒng)成分及補體特異性和功能的研究進展J.水生生物學(xué)報，2008，32（5）：760 7604 龔非力. 醫(yī)學(xué)免疫學(xué)M. 北京: 科學(xué)出版社, 2000.5 張靜，詹勇，蘇彬.魚類補體系統(tǒng)的研究進展J中國伺料，2008，5：8 106 寧波. 腫瘤免疫與腫瘤免疫逃逸機制J . 中國實用婦科與產(chǎn)科雜志, 2000, 16( 6): 339- 340.7 Marie JC , Astier AL, RivaillerP,等.鏈接先天免疫和獲得性免疫：CD46的