1、广东食品药品职业学院科技文献检索与写作综述论文： 补体系统与肿瘤免疫 学 生 姓 名 熊淑娴 学 生 学 号 112520104038 学 生 班 别 12生物制药4班 指 导 老 师 黄慧清 提交论文时间 2014.4.23 1补体系统与肿瘤免疫Complement and tumor immunity【摘 要】介绍了现有的补体系统在肿瘤发生与发展中的作用 , 指出虽然过去的研究证明, 补体系统在对恶性肿瘤的免疫监视中发挥作用, 然而, 最新的一项研究指出补体也能促进肿瘤生长。【关键词】补体;补体系统；激活；炎症; 肿瘤; 单克隆抗体【前 言】过去关于肿瘤的研究更多地关注于肿瘤细胞个体或免疫
2、细胞个体, 而现在逐渐认识到, 应该将它们放在同一个微环境中来研究 1 。慢性炎症促肿瘤发生和生长的观点最初由德国病理学家RudolfVirchow 在18世纪中期提出, 但这一理论很快受到Coley的发现的挑战。Coley在大量的病人中发现, 当急性炎症存在时, 病人的肿瘤消退。Coley的炎症杀伤肿瘤理论在很长一段时间里占有主导地位。作为机体重要的免疫效应系统之一, 补体系统可通过许多途径引起不同的炎症, 且近年来随着单克隆抗体在抗肿瘤免疫治疗中的应用, 补体系统在肿瘤免疫中的效应开始被重视。而新近有研究发现, 补体可引通过改变肿瘤微环境促进肿瘤生长, 这一进展使研究者们重新重视炎症微环境
3、对肿瘤发生与发展的影响。补体 是存在于正常人和动物血清与组织液中的、一组经活化后具有酶活性的蛋白质。一般情况下在体液中呈无活性状态。当受到某种“ 激活剂” 的作用后, 补体按一定秩序活化, 发挥出一系列生物学活性。鱼类补体由35 种以上蛋白质裂解酶、酶抑制因子和受体构成, 是机体内最为复杂的限制性蛋白溶解系统。在鱼类免疫系统进化中, 补体的出现比免疫球蛋白还要早。鱼类补体系统在先天性和获得性免疫起重要作用。 2补体系统 是一系列呈链锁反应的酶反应系统，是由30 多种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的，有着精密调控机制的复杂的反应的多分子系统，在先天性免疫和适应性免疫中均起着重要的作用，该
4、系统可通过3 条既相对独立又相互联系的途径被激活，从而发挥调理、吞噬、裂解细胞、介导炎症、免疫调节和清除免疫复合物等多种生物学效应。从血清中分离出一类与抗体不同、能溶解细菌的成分(即补体) , 对补体的研究已有近120 年历史。 32补体系统的激活 有3条途径: 经典途径、凝集素途径（MBL）途径及旁路途径。3条途径共有的步骤为中心产物C3的活化, 但它们的启动激活物不同。由抗原-抗体复合物结合C1q启动激活的途径为经典途径; 由MBL结合至细菌启动激活的途径为MBL途径; 由病原微生物等提供接触表面而从C3开始激活的途径称为旁路途径。此外, 3条激活途径还有共同的末端通路, 即于细胞膜表面组
5、装攻膜复合物(MAC)介导溶细胞效应 4。同时, 补体激活过程中可产生多种裂解片段,通过与细胞膜表面相应受体结合而介导多种生物功能。如补体活化过程可产生多种具有炎症介质作用的活性片段C3a, C4a 和C5a等, 其又被称为过敏毒素, 它们作为配体与细胞表面相应受体结合, 激发细胞脱颗粒, 释放组胺之类的血管活性介质, 从而增强血管通透性, 并刺激内脏平滑肌收缩。过敏毒素也可与平滑肌结合并刺激其收缩。C5a还是一种有效的趋化因子, 刺激中性粒细胞循C5a的浓度变化作定向移动。这些效应的总后果是导致急性炎症反应。正常情况下炎症反应仅发生在外来抗原侵入的局部, 但某些情况下补体介导的炎症反应也可能
6、对自身组织成分造成损害 4 。（1）经典途径 经典途径是第一个被发现的补体激活途径, 由结合在细胞表面的抗体激活, 其作用具特异性且同时需要Ca2+ 和M g2+ 参与。替代途径不依赖于抗体, 可直接由C3 或微生物表面的特定结构激活, 只需要Mg2+ 。1995年后才明确了通过MBL识别的凝集素途径, 此途径也不依赖于抗体且仅需要Ca2+ 。经典途径的激活过程可分为3 个阶段: 识别阶段、启动阶段、活化和膜攻击阶段。补体成分C1 是一个Ca2+ 依赖蛋白复合体, 由2 分子的Clr、2 分子的Cls 和1 分子的Clq 组成。当抗体结合抗原时, 抗体构型改变, 暴露Clq 结合位点, 激活C
7、1。进入活化阶段, 形成经典途径C3 转化酶, 在C3 转化酶的作用下形成C5 转化酶进入膜攻击阶段。在C5 转化酶与补体成分C6-C9 等物质的一系列作用下, 形成膜攻击复合物, 导致细胞溶解破裂。（2）旁路途径( ACP) 旁路途径激活是由少量的C3 水解为( C3( H2O) ) 激活Bf, 在Df 的作用下形成C3 裂解酶( C3bBb) 激活途径( 图1) 。旁路途径使机体在初次接触抗原时, 即可活化补体发挥其杀灭作用, 表明了补体系统在非特异性免疫中的重要性。旁路途径在细菌感染早期, 机体尚未产生抗体时就被激活。其激活可分为3 个步骤, C3 有限裂解和C3bB 复合物的形成, C
8、3 转3化酶的形成和C3b 的正反馈途径和C5 转化酶与膜攻击复合物的形成。鱼类旁路途径的补体活性是哺乳动物的5 10 倍 。七鳃鳗 只具有旁路途径, 当其血清中存在其它因子时, 七鳃鳗的C3 可以与酵母聚糖结合或溶解兔红细胞 。旁路途径的C3 溶解酶的关键因子Bf 的基因位于MHC- 中。无颌类等古老的脊椎动物具有旁路途径和C3/ B 因子, 但缺少经典途径和膜攻击复合物(MAC) 。与CCP 比较, ACP 直接由病毒、细菌、真菌或肿瘤细胞激活, 不依赖抗体的存在 。（3）凝集素途径（LCP) LCP 是由结合在微生物蛋白表面的蛋白质复合体( 甘露糖结合凝集素MBL) 、与MBL 相关的蛋
9、白酶MASP- 1、MASP- 3 和与MBL 相关的小蛋白质, 以碳水化合物群的形式结合在细菌表面, 丝氨酸蛋白酶(MASPs) 和葡萄糖结合凝集素(GBL) 替代抗原抗体复合物, 在不依赖抗体的情况下, 激活凝集素途径 。MBL/MASP 与C1r/C1s的功能一样, 裂解C2 和C4 形成C3 转化酶, 导致途径形成。 5 补体系统抑制肿瘤的生成、发展 补体系统在抗体介导的对肿瘤的杀伤作用中发挥着辅助作用。在APC 参与的CD4+ T 细胞辅助下, B 细胞对肿瘤细胞分泌的可溶性抗原或膜表达抗原产生应答, 并产生抗瘤抗体, 此抗体可激活4补体系统溶解肿瘤细胞。这一作用与补体在体液免疫中发
10、挥的辅助作用一致 6 。IgM 抗体引起的补体经典活化途径对有效启动CD8+ T 细胞免疫应答有着关键作用。另外, C3裂解产物能与CR3( CD11b /CD18) ,CR4( CD11c /CD18) 及CD46, CD55 结合, 其活化可以直接影响T 细胞的启动或间接增强抗原递呈细胞( APC )递呈的Ag 的消除。事实上, C3在腹膜巨噬细胞上的沉积加强了抗原特异性T 细胞的增殖 。CD46信号影响获得性免疫的结果是复杂的。CD4+ 和CD8+ T 细胞上CD46的活化可以提供共刺激活化信号, 或促进T细胞增殖加强其功能, 或抑制T 细胞活化 7 。而CD3 /CD46 在CD4+
11、T 细胞上的交联能诱导一种产生IL-10 的T 调节细胞。除了CD46, CD55 /DAF(衰减加速因子) 也在近年被发现对T 细胞功能有调节作用。与CD46的复杂作用相对, CD55只单独作为CD4+ T细胞的负调控因子。DAF缺陷小鼠表现出强的T细胞活化作用, 表现为大量的IFN-和IL-2分泌 8 。补体系统促进肿瘤生长补体系统是一类炎症反应必不可少的血清蛋白的集合, 也参与机体对感染的天然免疫应答过程。C5a同时是一种过敏毒素, 由C5 裂解得到。C5裂解酶的成分包括C3 的裂解产物C3a。C5a和C3a都是趋化因子和促炎介质。在流行病学和实验数据对慢性炎症与肿瘤发病及进展的联系的基
12、础上, Mark iew sk i等假设补体的炎症效应实际上可能保护了既有的肿瘤, 并促进其生长。通过建立子宫颈癌小鼠模型, 以及多种补体成分缺陷的基因敲除小鼠模型, 他们证明了这一假设, 表明C5a在肿瘤脉管系统的沉积能吸引表达C5a受体的髓源抑制细胞, 并通过促进其产物活性氧簇、活性氮簇以及精氨酸来加强这些细胞的活力, 这些都符合了髓源抑制细胞介导的免疫抑制作用。此外, 一个多肽C5a受体拮抗剂加强了CD8+ T 淋巴细胞的抗肿瘤效应, 且其与抗瘤药物紫杉醇对肿瘤的阻滞作用相同 9 。补体在单克隆抗体介导的肿瘤治疗中的作用1.单克隆抗体激活补体及诱导的补体依赖性细胞毒作用由单克隆抗体活化的
13、补体可以直接引起肿瘤细胞溶解或加强抗体依赖的细胞介导的毒性作用。大多数单克隆抗体在介导ADCC 的同时也激活了补体系统。对于被单抗包被的肿瘤细胞, 补体可以启动3种机制对其产生作用。第1种是利5膜攻复合物对肿瘤细胞进行直接杀伤, 这一过程通常称为“补体依赖性细胞毒作用”( CDC )。mAbs结合的靶抗原可以被表达在免疫细胞( 如粒细胞、NK 细胞、单核细胞和巨噬细胞)上的Fc受体( FcR s)识别, 导致抗体依赖的细胞毒作用。mAbs也可以通过其Fc段与C1q结合来活化补体系统。补体系统活化的结果为: C3b沉积在肿瘤细胞表面, 并在随后转化为iC3b, 促进膜攻复合物的形成, 导致补体依
14、赖性细胞毒反应(complemen-t dependentcy totoxicity, CDC )。第2种机制是补体受体以来的增强ADCC。例如, CR3 与iC3b 结合促进了通过FcR 介导的效应细胞与靶细胞的粘附。第3种机制称为CR3依赖性细胞介导的细胞毒作用( CR3-DCC) , 用于杀伤微生物, 通常不被激活。然而, 在特殊物质的介入下, CDC和CR3-DCC都是重要的抗肿瘤机制 10 。人类粒细胞上的C3受体、CR1和CR3 并不直接对被其配体C3b 和iC3b包被的肿瘤细胞造成杀伤。但是,表达在吞噬细胞和NK 细胞上的CR3( CD11b-CD18)可以触发被iC3b包被的肿
15、瘤细胞的细胞毒作用。CR3-DCC 通常是机体抵抗真菌的防御机制。要发挥CR3-DCC 作用需要CR3 与iC3b和细胞壁上的-葡聚糖二元联结。与微生物不大相同的是, 肿瘤细胞及其它宿主细胞没有含-葡聚糖的细胞壁, 所以即便有很多iC3b覆盖在表面也不能触发CR3-DCC。可溶性-葡聚糖与CR3结合可以使缺乏内源性-葡聚糖与被iC3b包被的肿瘤细胞产生细胞毒性脱颗粒。-葡聚糖要达成这一效应需要肿瘤细胞被iC3b 包被且抗肿瘤抗体能够激活补体系统。鼠类IgG1单抗不能使-葡聚糖发生这一辅助效应, 因为它不能激活补体, 而鼠类 Ig M 却可以, 因为可以激活补体。同样, C3或者CR3缺乏也不能
16、发生抗肿瘤效果, 由此可见, 要发挥CR3-DCC 作用, -葡聚糖、iC3b及其受体CR3三者缺一不可 11 。2.肿瘤细胞上的补体调节虽然补体可以通过多种途径杀伤肿瘤细胞,但是激活补体系统并不是单抗发挥抗肿瘤功效的重要机制, 这是由于细胞表面有膜补体调节蛋白( mCRPs)的表达, 所以无论正常细胞还是肿瘤细胞都对同源补体的攻击高度抵抗。mCRPs在肿瘤细胞发生的免疫逃避现象中起着重要的作用, 研究表明肿瘤细胞常过度表达一种或多种mCRPs 12 。对于多种癌细胞的广泛研究表明, mCRPs有保护肿瘤细胞免受补体介导的抗肿瘤作用的功能。这些研究提示mCRPs对单抗诱导的6C3b 的沉积、C
17、5a的生成以及MAC 介导的细胞溶解有着有力的抑制作用。肿瘤细胞也可以通过与血清中的可溶性补体抑制因子联结以保护自己, 如补体因子H, 这与微生物的保护机制相同 13 。mCRPs包括: CD46, 干扰激活的C3 沉积作用; CD55, 控制C3转化酶调节补体激活; CD59, 阻止C9聚合成最终复合物并阻断它的溶细胞活性。这些mCRPs可变的表达在不同肿瘤细胞上, 它们被特异性抗体中和可以增强肿瘤细胞对CDC 的敏感性。克服这些对补体作用效果的限制可以很大提高mAbs的治疗效果。尽管在体外试验中揭示了mCRPs有降低单抗免疫治疗疗效的作用, 但是只有少数的研究调查了关于mCRPs在适当的试
18、验动物模型中的作用。因为mCRPs作用于一个物种是有选择的。异源性动物模型涉及不同种类的补体和mCRPs,这就可能造成试验与临床关联不上。比如说, 一个抗肿瘤单抗在试验中可能对鼠类模型中的人类癌症有效, 因为表达在肿瘤细胞上的人类mCRPs对鼠类的补体是无效的。这样就可以解释为什么相同的抗体在老鼠身上有效而在床(同源)应用却无效的现象了。所以要调查mAb的疗效以及mCRP表达的效果, 一个同系基因型的试验模型将更有临床关联性 10 。3.通过加强补体介导的效用机制增强单抗免疫治疗的疗效 单抗免疫治疗的疗效可以通过调节mCRP或辅以-葡聚糖佐剂以增强补体效应机制来加强。有如下方法:1) 基因工程
19、改造以增强补体活化特性。2) 用直接针对肿瘤抗原和一个mCRP 的双特异性单抗来阻断mCRP的效应。3) 克服mCRP的作用: 单克隆抗体与一个补体活化蛋白连接, 如眼镜蛇蛇毒因子或C3b;针对肿瘤相关抗原的多个表位的抗体; 用针对肿瘤特异性mAb的第二单抗; 直接针对补体沉积片段iC3b的mAbs。4) 用可溶的- 葡聚糖加强沉积有iC3b的肿瘤的CR3依赖性细胞毒效应。5) 通过细胞因子或基因方法下调mCRP的表达或加强肿瘤相关抗原的表达11 。结束语目前对补体的研究表明补体系统与肿瘤之间存在许多内在的联系。补体与肿瘤的联系, 一些与传统理解的补体在免疫系统中发挥的作用一致, 而另一些则显
20、著不同。补体系统在抗体介导的、对肿瘤细胞的杀伤作用中的支持作用属于前者, 与补体在体液免疫中发挥的辅助作用一致; 而对C5a 促进肿瘤生长的7发现则向传统的观点, 即补体活化对肿瘤病人有益发出挑战。因此,补体系统对肿瘤病人有害还是有益,依旧有待讨论。另外,由于一些其它的补体蛋白参与调节许多免疫细胞活化的过程,这些蛋白在肿瘤生长中的作用也待发现,尽管目前很难预测这些蛋白是促进还是抑制恶性组织的生长。参考文献1 曹雪涛. 炎症、微环境对肿瘤发生发展的作用J .医学研究杂志, 2008, 37( 12): 1- 2.2 万金娟，刘波，戈贤平，谢骏，徐跑.硬骨鱼补体系统的研究进展J.江西农业学报，20
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