Особенности противоопухолевого иммунитета

     ВВЕДЕНИЕ 

     Онкопатология занимает второе место после сердечно-сосудистых заболеваний среди причин смерти в цивилизованных странах. Опухоли (новообразования) возникают, когда  по каким-либо причинам наблюдается  неконтролируемая избыточная пролиферация клеток. Обычно во всех органах и тканях поддерживается баланс между процессами гибели клеток и их новообразованием. Это обеспечивается механизмами контроля и регуляции гомеостаза тканей.

     Главной отличительной особенностью опухолевых клеток от нормальных является способность к неограниченному росту и потеря механизмов аутокринной и паракринной регуляции. Для злокачественных клеток также характерна инвазия окружающих тканей и метастазирование в отдаленные участки организма. Распространение опухолевых клеток происходит по лимфатическим путям и через кровоток.

     Опухоли способны возникать спонтанно, без  видимых на то причин, а также  могут быть индуцированы. У человека, как правило, появляющиеся опухоли  – это спонтанные, хотя отличить спонтанно возникшую опухоль  от индуцированной чрезвычайно трудно. Опухоли, искусственно вызванные, называются индуцированными. Индуцировать канцерогенез способны различные химические вещества (метилхолантрен, бензпирен, афлатоксин В1), физические факторы (ультрафиолетовый свет, ионизирующая радиация), вирусы (папова-, герпес-, адено- и ретровирусы). У человека 3 типа вирусов тесно связаны с опухолями, это вирус Эпштейна-Барр (лимфома Беркита), цитомегаловирус (саркома Капоши) и вирус папилломы.

     1.ОПУХОЛЕВЫЕ АНТИГЕНЫ 

     Иммунологические  исследования показали, что на опухолевых клетках могут быть представлены два вида антигенов: опухолеспецифические антигены и опухолеассоциированные антигены. Опухолеспецифические антигены являются уникальными молекулами для организма и не присутствуют ни в один из периодов развития, в том числе и эмбриональный, на нормальных клетках организма. Полагают, они являются результатом мутаций в геноме опухолевых клеток, приводящих к формированию новых клеточных белков, которые, подвергаясь процессингу в цитозоле клетки, дают начало опухолевым пептидам, представленным на клеточной поверхности в комплексе с молекулами HLA-1 класса. Опухолеассоциированные белки (антигены), в свою очередь, не являются строго специфическими для опухолевых клеток, и, как правило, являются белками, которые были экспрессированы на нормальных клетках в эмбриональный период или являются молекулами, которые экспрессированы обычно на нормальных клетках, но в очень малых количествах, а при злокачественной трансформации клеток экспрессируются в высокой плотности. Реэкспресия эмбриональных генов или чрезмерная активация регуляторных генов в нормальных зрелых клетках, вероятно, является результатом тех изменений, которые происходят в геноме при злокачественной трансформации клеток. Известные к настоящему времени некоторые опухолеспецифические антигены суммированы в таблицах. Некоторые опухолеспецифические антигены, экспрессируемые при онкопатологии приведены в таблице 1. 
 
 

Таблица 1 - Некоторые опухолеспецифические антигены, экспрессируемые при онкопатологии.

     Исследования  показали, что гены, кодирующие опухолеспецифические антигены, часто отличаются от нормальных генов только одной точечной мутацией. Преобладающее большинство опухолевых антигенов не являются мембранными белками клеток, а представляют собой пептиды, прошедшие процессинг в цитозоле клетки и представленные молекулами HLA- 1 класса

Специфические антигены вирусиндуцированных опухолей, как правило, представлены вирусными  пептидами. Это подтверждается множеством данных. Так, установлено, что отдельный  штамм вируса (например, SV-40)индуцирует одинаковые опухолевые антигены на различных тканях и у различных видов организмов. Эти антигены одинаковы для всех трансформированных клеток. Другой пример – мыши, которым были ранее введены убитые клетки из опухоли, индуцированной вирусом полиомы, при повторном введении им живых клеток любой другой опухоли, индуцированной этим же вирусом, способны элиминировать их с помощью иммунных механизмов. Более того, при переносе лимфоцитов от животных с вирус-индуцированной опухолью нормальным сингенным животным, у последних развивалась невосприимчивость к трансплантатам всех опухолей, индуцированных тем же вирусом. У человека клетки лимфомы Беркета экспрессируют ядерный антиген вируса Эпштейн-Барра, который, как полагают, является опухолеспецифическим для этого вида опухоли. На раковых клетках шейки матки более чем в 90% случаев выявляются белки Е6 и Е7 вируса папилломы человека (HPV).

     Опухолеассоциированные  белки (антигены) не являются уникальными  для опухолевых клеток. Они представлены антигенами двух типов. Представителями  первого типа являются раково-эмбриональные антигены. Из них наиболее изучены альфа-фетопротеин (АФП) и раковоэмбриональный антиген (РЭА). Эти антигены (белки) появляются в норме в эмбриональном периоде развития индивидуума и участвуют как регуляторные белки в дифференцировке тканей и развитии органов.

Альфа-фетопротеин  впервые был обнаружен в фетальной  сыворотке теленка. Он вырабатывается преимущественно гепатоцитами, а  также клетками желудочно-кишечного  тракта. Представляет собой гликопротеин м.м. 70 кD. У плода человека его  концентрация составляет 3000 мкг/мл, у взрослого 0,02 мкг/мл. Повышение содержания АФП в сыворотке больного в 80 % случаев свидетельствует о первичном раке печени. Повышение концентрации АФП может также выявляться у 20% лиц, страдающих гепатитом и циррозом печени. Повышение его количества во время беременности может служить сигналом нарушения развития плода.

     Раково-эмбриональный  антиген (РЭА) является мембранным гликопротеином. Экспрессируется в норме на гастроинтестинальных клетках и клетках печени плода  на 2-6 месяце внутриутробного развития. У взрослых в норме не выявляется. Его появление в сыворотке свидетельствует с 90% вероятностью о карциноме толстой кишки, а также карциноме поджелудочной железы.

     Другая  категория опухолеассоциированных белков, как правило, представлена факторами роста и рецепторами для этих факторов. Известно, что рецепторы к факторам роста в повышенной плотности почти всегда экспрессированы на опухолевых клетках. Например, различные опухолевые клетки экспрессируют в 100 раз больше рецепторов к эпидермальному фактору роста, чем нормальные клетки. Клетки рака груди человека в повышеном количестве продуцируют белок HER2, кодируемый онкогеном Neu, являющийся структурным компонентом рецептора эпидермального фактора роста. На нормальных клетках этот белок экспрессируется в следовых количествах. Клетки меланомы экспрессируют порядка 50 000 – 500 000 молекул белка р97, участвующего в транспорте железа в клетку. На обычной клетке этих молекул содержится порядка 8000.

     Следует заметить, что тип опухолевых антигенов определяет иммуногенность и антигенность опухолей.

     2.ТРАНСФОРМАЦИЯ НОРМАЛЬНЫХ КЛЕТОК В ОПУХОЛЕВЫЕ 

     В основе злокачественной трансформации  клеток лежат изменения в их геноме. К озлокачествлению клеток могут  приводить мутации, изменяющие генетический материал, либо реактивация «молчащих» эмбриональных генов, усиление или подавление функционирования «нормальных» генов, ответственных за пролиферацию и дифференцировку клеток, а также появление новых генов, как это наблюдается при вирусной индукции канцерогенеза. Гены, связанные с опухолевой трансформацией клеток, получили название онкогенов; в нормальных клетках они представлены в виде проонкогенов. Проонкогены в нормальных клетках функционируют как важные регуляторы их жизнедеятельности. Они кодируют молекулы, контролирующие и регулирующие клеточный рост, дифференцировку клеток, процессы проведения регуляторных (активационных и супрессирующих) сигналов внутрь клетки, процессы трансляции, нуклеинового обмена, апоптоза.

     Известные к настоящему времени проонкогены  и кодируемые ими молекулы приведены  в таблице 2. По своим функциональным особенностям они могут быть разделены на три категории:

     1) гены, индуцирующие клеточную пролиферацию;

     2) гены, подавляющие клеточную пролиферацию, опухолесупрессирующие гены;

     3) гены апоптоза.

     Первая  категория проонкогенов и их онкогенных копий кодирует белки, которые функционируют как факторы роста (тромбоцитарный фактор роста (PDGF) или рецепторы к факторам роста (рецептор колониестимулирующего фактора 1 (R-СSF1)), рецептор эпидермального фактора роста (R-EGF), рецептор тиреоидного гормона). Обычно одна популяция клеток продуцирует ростовые факторы, а другая экспрессирует рецепторы к ним. В нормальных условиях эти процессы тщательно регулируются и тонко сбалансированы. Установлено, что повышенная продукция факторов роста или повышенная экспрессия рецепторов, их воспринимающих, способны приводить к повышенному и неконтролируемому клеточному росту.

     Другие  продукты, кодируемые этой категорией проонкогенов, участвуют в трансдукции  сигнала с поверхности внутрь клетки (тирозинкиназы, ГТФ-связанные белки с ГТФ-азной активностью) и в процессах транскрипции (ДНК-связанные белки). Повышенная активность каждого из названных проонкогенов способна стимулировать клеточный рост.

     Вторая  категория проонкогенов – антионкогены кодируют белки, подавляющие клеточный рост. Инактивация этих генов приводит к развитию опухоли. К ним относятся гены Rb, p53, DCC, APC, NF1. Например, известно, что инактивация гена Rb приводит к развитию у детей редкого наследственного заболевания, такого, как ретинобластома. Опухоль развивается из предшественников нервных клеток сетчатки. Мутация в гене р53, который кодирует ядерный фосфопротеин, приводит к развитию в 90% случаев мелкоклеточного рака легкого и более чем в 50% случаев рака груди и рака толстой кишки.

     Третья  категория проонкогенов кодирует белки, регулирующие запрограммированную клеточную смерть (подавляющие или индуцирующие апоптоз). В этой категории генов хорошо изучен ген bcl-2. Установлено, что bcl-2 является важным регулятором продолжительности жизни гемопоэтических клеток, Т- и В-лимфоцитов. Интересно, что вирус Эпштейна-Барр также содержит ген, подобный bcl-2, и через инкорпорацию этого гена способен вызывать супрессию апоптоза в инфицированных клетках и тем самым нарушать баланс между процессами естественной гибели клеток и их новообразованием.

     Также онкогены были выявлены у ряда вирусов. Так, у вируса саркомы Роус был  идентифицирован онкоген, названный v-src, который кодирует протеинкиназу 60-кD, которая катализирует присоединение  фосфата к остаткам тирозина на белках. При переносе этого онкогена в нормальные клетки последние подвергаются злокачественной трансформации.

     Превращение нормальных клеток в опухолевые может происходить в результате хромосомной транслокации.

     При лимфоме Беркита ген c-myc (клеточный проонкоген) перемещается со своего нормального положения в хромосоме 8 в кластер гена тяжелой цепи иммуноглобулина на хромосому 14. В результате этой транслокации происходит активация этого гена и усиление синтеза кодируемого им с-белка, который, как известно, функционирует как фактор транскрипции. При хронической миелоидной лейкемии клетки больных содержат филадельфийскую хромосому, которая образуется в результате транслокации генов между 9 и 22 хромосомами.

     Суммируя  накопленный к настоящему времени  материал, можно заключить, что трансформация нормальных клеток в опухолевые может происходить в результате встраивания вирусных онкогенов в геном клетки, хромосомных транслокаций проонкогенов, что приводит к их активации и трансформации клеточных проонкогенов в онкогены под влиянием химических канцерогенов, физических факторов, вирусной инфекции. Все эти процессы сопровождаются нарушением нормального функционирования генов, которые в нормальных условиях выполняют важные регуляторные функции. В результате изменения функциональной активности генов происходит изменение количества (увеличение или снижение) регуляторных молекул и их активности, что в итоге приводит к расбалансировке между процессами размножения клеток и их гибелью.

     Приведенное заключение подтверждается тем, что во многих опухолевых клетках, в отличие от нормальных, содержатся множественные копии клеточных онкогенов, ответственных за клеточную пролиферацию, что в свою очередь способно приводить к увеличению продукции молекул, усиливающих клеточный рост. Так, во многих раковых клетках выявляется повышенная экспрессия рецепторов к эпидермальному фактору роста, который кодируется геном c-erbB, а при раке груди наблюдается усиленный синтез рецепторов к фактору роста, кодируемого c-neu.