机体抗肿瘤的免疫学效应机制课件.ppt
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- 机体 肿瘤 免疫学 效应 机制 课件
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1、第十九章第十九章 肿瘤免疫肿瘤免疫 2 2 主要内容v概述v第一节 肿瘤抗原v第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制v第三节 肿瘤的免疫逃逸机制v第四节 肿瘤的免疫学诊断与免疫学治疗 3 3 v 肿瘤免疫学(tumor immunology)是研究肿瘤相关分子的抗原性、机体免疫功能与肿瘤发生、发展的相互关系以及肿瘤的免疫学诊断、防治的科学。v 20世纪50年代初期,在近交系小鼠移植瘤实验中证实,甲基胆蒽(methylchoanthrene,MCA)诱发的小鼠肉瘤表达肿瘤特异性移植排斥抗原,此类抗原可诱导荷瘤小鼠产生适应性免疫应答。v l957年,Burnet提出“免疫监视”(immunosurve
2、illance)学说,认为正常机体的免疫“监视”功能可有效识别清除肿瘤细胞,若肿瘤逃逸机体的免疫监视,则会在临床上引起肿瘤的发生。概述 4 4 v Schreiber及Old等人提出了肿瘤发生发展的“免疫编辑理论”(immuno-editing),认为在肿瘤发生、发展的过程中,肿瘤与机体免疫系统之间存在复杂的相互作用,可包括三个阶段:(1)免疫监视阶段,免疫系统对早期肿瘤进行有效识别和攻击;(2)免疫相持阶段,免疫系统对肿瘤的杀伤和肿瘤生长处于动态平衡状态;(3)免疫逃逸阶段,肿瘤借助不同机制逃避机体免疫系统的攻击。近年来,随着肿瘤相关研究的不断深入,在肿瘤相关基因、肿瘤抗原、机体抗肿瘤免疫效
3、应、肿瘤逃避机体免疫监视的机制、肿瘤相关物质的检测以及肿瘤的免疫学防治等方面取得了快速进展,促进了免疫学理论与技术在肿瘤发生机制、诊断和防治研究中的应用。概述 5 5 v 肿瘤抗原(tumor antigen)是指细胞在癌变过程中所出现的与肿瘤关联的抗原物质的总称。肿瘤抗原与肿瘤发生、发展密切相关,在诱导机体抗肿瘤免疫效应中起重要作用,也是肿瘤免疫诊断和免疫治疗的靶分子。第一节 肿瘤抗原 6 6 一、肿瘤抗原产生的分子机制v 肿瘤抗原产生的分子机制极其复杂,概括起来主要有以下六个方面:(1)细胞在癌变过程中形成的癌基因相关蛋白质分子,如癌基因异常表达或致癌性病毒感染并转化细胞过程中产生的某些物
4、质;(2)由于理化因素或生物因素(如病毒等)导致的基因突变或重排使正常蛋白质分子的结构发生改变;(3)由于糖基化等原因导致异常的细胞蛋白及其产物;(4)正常情况下处于隐蔽状态的与肿瘤关联的抗原表位暴露出来;(5)多种膜蛋白分子的异常聚集;(6)胚胎抗原或分化抗原的异常表达。第一节 肿瘤抗原 7 7 二、肿瘤抗原的分类(一)根据肿瘤抗原的特异性分类1.肿瘤特异性抗原(TSA):只在肿瘤组织中表达而不存在于正常组织的抗原。TSA可表达于不同个体的同一组织学类型的肿瘤中,如黑色素瘤相关排斥抗原(MARA)可见于不同个体的黑色素瘤细胞上。TSA也可同时表达在不同组织学类型的肿瘤组织,如突变的ras癌基
5、因产物可表达在消化道癌、肺癌等组织,其氨基酸顺序与正常原癌基因ras表达产物不同,并能被机体免疫系统识别。2.肿瘤相关抗原(TAA):在正常机体中有表达,但在肿瘤发生时其表达部位改变或表达量异常升高,如胚胎性抗原、某些糖蛋白等,其中胚胎抗原最常见的有甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)。第一节 肿瘤抗原 8 8(二)根据肿瘤抗原分布及表达特点分类1.突变基因编码抗原 由基因突变导致1个或数个氨基酸残基表达异常,由此形成新的表位或导致与MHC分子结合的亲和力发生改变,从而成为新抗原,如catenin、p53。2.病毒基因编码抗原 如肾癌中所发现逆转录病毒H编码的env蛋白和HOM-RCC-l、
6、14等。3.肿瘤共享抗原 可同时表达在多种肿瘤组织中,但在正常组织(除睾丸外)无表达,如MAGE家族等。4.过量表达的抗原 在肿瘤组织表达量远远高于正常组织,如galectin-9和HER2neu等。过量表达抗原可打破机体自身耐受而诱发免疫应答。第一节 肿瘤抗原 9 9 v 5.不同剪切所致变异体或融合蛋白抗原 肿瘤细胞的正常基因常出现不同mRNA剪切体,成为新的变异体或融合蛋白,可诱导机体产生应答,如Hodgkin病中的restin和LDLR/FUT。v 6.肿瘤相关的自身抗原 如HOM-MEL-2等。此类抗原在正常组织和肿瘤组织中表达量相当,但只诱导肿瘤患者产生抗体应答。v 7.组织特异性
7、分化抗原 在特定组织肿瘤中高表达,但在相应的正常组织中仅低表达,在其他正常组织或其他肿瘤中不表达,如表达于黑色素瘤的tyrosinase和MART-1/MelanA等抗原。第一节 肿瘤抗原 10 10 三、常见的人类肿瘤抗原(一)癌基因和抗癌基因突变所编码的蛋白质 v 当原癌基因活化为癌基因时,其基因突变产物表达于胞核或胞膜,成为肿瘤相关抗原,例如表达在许多肿瘤细胞表面、具有共同点突变的基因产物,以及染色体易位或内部缺失所形成的融合蛋白等。导致恶性肿瘤的最常见的基因突变有ras原癌基因和p53抑癌基因点突变。突变癌基因编码的肿瘤抗原可表达于多种类型肿瘤细胞,一般存在于细胞内。诸如EGFR突变融
8、合蛋白等表达于肿瘤细胞表面的癌基因突变蛋白可激发机体产生有效的抗瘤免疫应答,但游离于胞外的突变蛋白仅能激发机体产生有限的抗体效应。第一节 肿瘤抗原 11 11 v(二)转化病毒癌基因编码的蛋白质 v 已知EB病毒、人乳头状瘤病毒(human papilloma virus,HPV)、单纯疱疹病毒和乙肝病毒等分别与人类Burkitt淋巴瘤、鼻咽癌、宫颈癌、皮肤癌和肝细胞性肝癌相关。在这些肿瘤细胞的胞核、胞浆内和胞膜表面不仅检出由病毒基因编码的肿瘤标志物和病毒癌基因所编码、可影响宿主基因组转录的新蛋白,还检出病毒启动子如乙型肝炎病毒C启动子、LTR启动子、CMV启动子、SV40启动子等。此类抗原具
9、有病毒特异性,但无种属或器官特异性,可介导MHC类分子限制性的特异性CTL效应。第一节 肿瘤抗原 12 12(三)异常表达的自身成分 1.组织特异性抗原:组织特异性抗原或分化抗原是特定组织细胞在正常分化、成熟某一阶段的特征性标志。由于这些抗原是正常细胞组分,故不能刺激机体产生免疫应答,但可作为免疫治疗的靶分子和肿瘤组织来源的诊断标志。如各种类型细胞分化抗原均可作为白血病分型标志。2.胚胎抗原:正常情况下,胚胎抗原仅表达于发育中的胚胎组织,出生后在成熟组织中几乎不表达。目前研究最为深入的胚胎抗原有甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等。一般情况下,宿主已耐受胚胎抗原,故不对其产生免疫应答。胚胎
10、性抗原对异种动物具有强免疫原性,可借此制备抗体,用于临床诊断。第一节 肿瘤抗原 13 13(四)共同肿瘤抗原(shared or common neoantigen)v 在不同个体中,由相同或具有相同组织起源的瘤细胞所表达的肿瘤抗原,这些抗原在所诱导产生的CTL效应具有交叉反应性。体外实验显示,黑色素瘤、结肠癌、膀胱癌、神经母细胞瘤、乳腺癌等肿瘤均表达此类抗原。(五)体细胞突变产生的独特型决定簇 v 是指正常情况下表达在TCR和BCR可变区的独特型决定簇抗原异常表达在某些瘤源细胞表面。如T细胞白血病和慢性B细胞白血病的恶变细胞分别表达相同的TCR和BCR独特型决定簇,临床可作为诊断标志和治疗的
11、靶分子。第一节 肿瘤抗原 14 14 一、机体固有免疫的抗肿瘤作用(一)补体的溶细胞作用 v 通过巨噬细胞途径产生或肿瘤细胞自身分泌IL-6、C反应蛋白(C-reaction protein,CRP)等炎症介质,经MBL途径激活补体而发挥溶解肿瘤细胞。第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 15 15(二)NK细胞的杀瘤效应v NK发挥杀瘤效应时无需抗原致敏,且不受MHC限制,故被视为机体抗肿瘤的第一道防线。NK细胞的杀瘤效应机制:(1)通过粘附分子介导与瘤细胞直接接触而发挥杀伤效应;(2)由于某些肿瘤细胞表面MHC-I类分子表达降低或缺失,细胞表面自身抗原肽发生改变,不能与NK细胞表面杀伤抑制受
12、体(KIR)结合,同时肿瘤细胞表面某些糖类配体可与NK细胞表面杀伤活化受体(KAR)结合,最终使NK细胞活化并发挥杀细胞效应;(3)通过类似于CTL的效应机制杀伤肿瘤细胞。第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 16 16(三)M的杀瘤效应v M是机体发挥杀瘤效应的重要免疫细胞,其杀瘤机制包括:(1)M活化并分泌TNF、蛋白水解酶、IFN和氧自由基等细胞毒性分子,直接发挥杀瘤作用;(2)M活化并分泌IL-I等细胞因子,直接或间接杀伤肿瘤细胞;(3)通过非特异性吞噬作用杀伤肿瘤细胞;(4)借助其非特异性膜受体直接与瘤细胞结合,发挥杀瘤效应。(四)T细胞的杀瘤作用v T细胞可不受MHC限制而直接杀伤肿
13、瘤细胞,还可通过分泌多种细胞因子发挥抗肿瘤作用。v 此外,中性粒细胞和多种细胞因子也可通过其固有免疫效应而发挥抗肿瘤作用。第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 17 17 二、机体适应性免疫的抗肿瘤作用(一)抗肿瘤的细胞免疫机制v T细胞免疫在机体抗肿瘤效应中起到重要作用。1.CD4+T细胞:被APC摄取、加工的从瘤细胞表面脱落的肿瘤抗原,以肿瘤抗原肽-MHC类分子复合物的形式表达在APC表面,被肿瘤抗原特异性CD4+T细胞识别,后者活化并分泌多种细胞因子,参与B细胞、巨噬细胞、NK细胞和CTL的活化和抗瘤效应。近年发现,体内存在一类CD4+CTL,能直接杀伤肿瘤细胞,其效应受MHC分子限制。第
14、二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 18 18 2.CD8+T细胞:CD8+T细胞是机体抗肿瘤效应的关键细胞。CD8+T细胞识别肿瘤细胞表面的肿瘤抗原肽-MHC类分子复合物,进而被激活并增殖分化为具有特异性杀伤活性的CTL,介导肿瘤细胞坏死或凋亡。v 此外,M、DC等APC可摄取、加工处理和递呈肿瘤抗原,通过激发特异性T细胞免疫而发挥抗肿瘤效应。第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 19 19(二)抗肿瘤的体液免疫机制v 免疫系统产生的抗肿瘤抗原的特异性抗体通过不同机制发挥体液免疫效应,但不是机体抗肿瘤的主要机制。1.补体溶细胞效应 特异性抗体与肿瘤细胞表面抗原结合,通过经典途径激活补体而形成膜攻
15、击复合物(MAC),发挥溶解肿瘤细胞的作用,即补体依赖的细胞毒作用(complement dependent cytotoxicity,CDC)。2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC)NK细胞、M和中性粒细胞表面具有R,可与抗肿瘤抗体(IgG)Fc段结合,进而发挥针对肿瘤细胞的ADCC效应。第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 20 20 3.抗体的免疫调理作用:抗肿瘤抗体与吞噬细胞表面FcR 结合,进而促进吞噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用;抗肿瘤抗体与肿瘤抗原结合,活化补体,进而借助所产生的C3b与吞噬细胞表面CR1结合,促进吞噬。4.抗体的封闭作用:抗肿瘤抗体可通过封闭肿瘤细胞表面某些抗
16、原性受体而干扰肿瘤细胞的生物学行为。例如,抗肿瘤抗原P185的抗体能与瘤细胞表面P185 结合,可抑制肿瘤细胞增殖。5.抗体干扰黏附作用:某些肿瘤抗体可阻断肿瘤细胞与血管内皮细胞(或其他细胞)表面黏附分子间的相互作用,从而阻止肿瘤细胞的生长、黏附和转移。第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 21 21 一、肿瘤抗原的免疫刺激效应异常(一)肿瘤抗原的免疫原性弱:(1)肿瘤特异性抗原与正常细胞表面物质之间差异很小,有的甚至只有个别氨基酸不同,且表达量较低;(2)肿瘤细胞所表达的TAA,因在正常机体也存在,机体已形成免疫耐受;(3)在某些情况下,肿瘤抗原可发生表位减少或丢失,从而逃逸免疫系统的识别和杀
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