近年来，分子生物学的迅猛发展使得肿瘤的免疫治疗成为继手术、放疗及化疗之后的第4种治疗模式。卡介苗成功治疗膀胱癌的经验，使得卡介苗成为肿瘤免疫治疗的热点，本文就卡介苗的抗肿瘤机制与研究进展作一综述。
 
　　1  卡介苗治疗肿瘤的历史
 
　　卡介苗(Bacille Calmette-Guérin, BCG) 是强毒的牛型结核杆菌经过13年传种230代所得的减毒牛型结核杆菌悬液制成的活菌苗,最早用于结核病的预防。直到1935 年, Holmgrea 首次报道用卡介苗治疗癌症。到了20世纪50～60年代，曾有研究报道卡介苗对白血病、结肠癌、肝癌、肺癌和黑色素瘤等都有治疗作用。1976 年Morales等首先报道将卡介苗用于治疗膀胱癌。2002年，Bassi总结了1 496例患者的临床研究资料，证明卡介苗治疗膀胱原位癌的完全缓解率为60％～79％［1］。目前认为卡介苗治疗膀胱癌是肿瘤免疫治疗最为成功的范例之一。
 
　　2  卡介苗抗肿瘤机制
 
　　卡介苗治疗肿瘤的确切机制尚不完全清楚，有研究证明卡介苗抗肿瘤是通过局部而起作用，但也有研究证明，机体完整的免疫系统是其发挥作用所不可缺少的。Ratliff等［2］研究发现卡介苗在去除胸腺的大鼠体内不能起到抗肿瘤作用， 所以认为卡介苗是通过激活机体免疫机能而起到抗肿瘤作用的。目前通常认为卡介苗抗肿瘤机制有4种。
 
　　2.1  卡介苗具有纤维连接蛋白(fibronectin，FN)受体
 
　　卡介苗具有高亲和力的FN受体,FN是一种大分子非胶原蛋白,存在于血浆和各种体液、细胞表面及基质中。卡介苗通过FN结合在膀胱壁上,这是卡介苗发挥抗肿瘤免疫效应所必需的第一步。当正常上皮被完整破坏时,基膜及黏膜下层暴露, 卡介苗上的FN受体与局部损伤处膀胱壁表面的FN结合,从而启动了机体免疫反应来杀灭肿瘤细胞。全身或膀胱内使用改变纤维蛋白稳定性的药物可影响卡介苗与膀胱壁的结合及卡介苗灌注治疗效果。卡介苗与肿瘤或黏膜上皮细胞FN结合,不仅是卡介苗黏附的分子生物学基础,也是卡介苗介导局部细胞免疫和直接细胞毒作用的中心环节。
 
　　2.2  卡介苗对肿瘤细胞的直接作用
 
　　卡介苗不仅可以诱导肿瘤细胞表达能激发特异性免疫应答的抗原——肿瘤相关抗原和交叉反应抗原（如热休克蛋白）,还可诱导肿瘤细胞表达黏附分子(如ICAM-1)和Fas受体,从而增强免疫活性效应细胞与肿瘤细胞的结合［3］，通过Fas-fasl和穿孔素等作用使肿瘤凋亡或死亡。在膀胱腔内灌注卡介苗治疗后,肿瘤细胞可以表达主要组织相容性复合体-Ⅱ类分子（MHC-Ⅱ）［4］, MHC-Ⅱ可通过与巨噬细胞的结合,激活CD4+T细胞。卡介苗可以促进肿瘤细胞HLA-DR抗原的表达，从而增强肿瘤细胞的免疫原性,提高肿瘤细胞对免疫细胞的易感性、免疫细胞的识别与杀伤活性。Ikeda等［5］报道, 卡介苗可诱导鼠膀胱癌细胞株MBT-2和人膀胱癌细胞株T24，T28等增加表面抗原MHC-II，CD1，CD80和I2CAM-1等分子的表达,而且卡介苗作用过的MBF-2 细胞能刺激经卡介苗激活的淋巴细胞产生IL-2和IFN-γ。膀胱内灌注卡介苗后,可诱导肿瘤细胞产生IL-1，IL-6，IL-8，IL-2，IL-12，INF-γ等细胞因子,发挥直接抗肿瘤作用、免疫细胞网络调节效应和放大免疫细胞抗肿瘤活性。此外卡介苗可以增强膀胱黏膜上皮细胞和肿瘤细胞B7抗原的表达。B7属于共刺激因子中的一种,在肿瘤抗原作为第一信号、共刺激因子作为第二信号的刺激下,T淋巴细胞活化、增殖,产生细胞因子,并激活NK细胞,提高了卡介苗局部抗肿瘤的免疫效应。卡介苗的胞壁成分可以激活TLRs(Toll-like receptors)钟样蛋白受体,该受体属于人类IL-1受体家族,有9个亚型。在人类膀胱癌上皮细胞株和人类尿路感染模型上皮细胞也检测到TLRs-2和TLRs-4的表达, 卡介苗的胞壁成分激活肿瘤细胞表面的TLRs-2 和TLRs-4,使肿瘤细胞产生细胞因子和表面分子,如INF-γ，IL-8，IL-2，IL-12，GM-CSF，ICAM-1，B7.1，B7.2等,这些少量的细胞因子和分子可以促进Th0细胞向Th1细胞转化。李响等［6］报道,经卡介苗刺激诱导后,人膀胱癌细胞株TLR-2和TLR-4分子的表达水平增强,且经卡介苗刺激后,T24细胞的培养上清液中IL-12水平升高,并且与卡介苗呈剂量效应关系。IL-12的分泌增加与TLR-2和TLR-4表达水平的增强有量效关系,两者具有一致性,而卡介苗刺激后人膀胱癌细胞株培养上清液中IL-4的分泌量并无明显增加。
 
　　2.3  卡介苗对专职抗原提呈细胞的作用
  　
　　树突状细胞(DC)是目前发现的最有效的抗原提呈细胞,未成熟的DC可以通过吞噬颗粒物质经加工处理后由MHC-Ⅰ类分子呈递给CD8+T,细胞由MHC-Ⅱ类分子呈递给CD4+T细胞。在抗原提呈这一反应过程中,卡介苗感染细胞的强烈抗原信号可诱导大量免疫细胞趋向卡介苗抗原部位,在免疫细胞识别、吞噬与清除卡介苗感染细胞的同时其自身进一步被卡介苗抗原激活,使相关静止的NK细胞直接或通过细胞因子激活，后者可直接杀伤多种变异细胞。DC吞噬活化的分枝杆菌后可促进成熟，可分泌炎性细胞因子并上调其表面和MHC-Ⅰ类分子的表达。因此，非成熟DC通过摄取卡介苗显示出潜在的抗原提呈能力。新的研究表明,卡介苗的细胞壁骨架(BCG-CSW)可介导人成熟的树突状细胞(DC)表面的CD40,CD80,CD83,CD86表达增高,其效果同TNF-α,热灭活卡介苗后刺激结果相似［7］。卡介苗热休克蛋白70（HSP70）是卡介苗细胞质的重要成分之一，可以使DC诱导同种异体淋巴细胞转化能力增强，淋巴细胞增殖加快，从而促进DC成熟，增强其抗原提呈能力［8］。
 
　　2.4  卡介苗对抗肿瘤效应细胞的作用

　　2.4.1  卡介苗对T细胞的作用  抗肿瘤免疫是以细胞免疫为主,卡介苗主要活化的是CD4+和CD8+的细胞毒性T细胞。卡介苗和肿瘤细胞的特异性免疫反应,使Th0细胞向Th1型细胞转化,诱导T细胞活化和增殖,介导细胞免疫反应。卡介苗灌注膀胱后，专职抗原提呈细胞和肿瘤细胞上表达的MHC-I或MHC-Ⅱ类分子增高，T细胞受体TCR和CD3复合物识别之,并在共刺激分子B7.1和B7.2的参与下活化T细胞。李晓强等［9］以卡介苗为佐剂用膀胱肿瘤可溶性抗原诱导人外周血单个核细胞成为细胞毒性T细胞，并用其对膀胱癌切除术后患者进行膀胱腔内灌注，发现患者外周血CD3+,CD4+T细胞亚群的比例增加显著，血清及尿液中IL-2,IFN,TNF水平较治疗前明显提高。卡介苗还能激活T细胞产生一氧化氮(NO)并促进合成酶(NOS)的表达增加,卡介苗灌注4周后膀胱组织一氧化氮合成酶的表达明显增加,尿中NO水平比灌注前增加45%,而NO对肿瘤细胞具有直接的细胞毒作用。

　　2.4.2  卡介苗对NK细胞的作用  卡介苗可以直接通过TLRs 激活NK细胞,也可以通过激活单核细胞释放细胞因子IL-12和IFN-α而诱导激活NK细胞［10］,使其直接对肿瘤细胞进行杀伤。NK细胞通过识别肿瘤抗原与靶细胞结合,结合后微管插入细胞膜,释放NK细胞溶瘤因子(NKCF),NK细胞还可通过多次接触多个肿瘤细胞放大杀伤效应。
 
　　卡介苗抗肿瘤是个复杂的免疫过程，除以上的细胞免疫途径，还激活了体液免疫途径。研究发现卡介苗灌注膀胱后膀胱壁有B淋巴细胞浸润，提示体液免疫反应机制可能包括在其中，但由于卡介苗灌注后浸润的淋巴细胞太少及持续时间较短，通常认为处于次要地位。此外还认为卡介苗可克服膀胱肿瘤的免疫逃避。
 
　　3  卡介苗治疗的副反应
 
　　由于卡介苗是活菌制剂,因此有其特有的副反应,其并发症包括高热、血尿、肝炎,有的患者出现全身各系统并发症，表现为体温>39.5 ℃持续超过12 h；体温>38.5 ℃持续超过48 h；肺炎；肝炎；泌尿生殖系统以外的器官衰竭，而且穿刺活组织检查证实为肉芽肿性炎症、脓毒血症、循环系统衰竭、急性呼吸窘迫综合征、播散性血管内凝血［11］。Librenjak等［12］报道,80例肿瘤患者接受卡介苗腔内灌注治疗后,有90%患者有中度血尿、发热和尿路刺激症状。这些严重并发症的发生限制了卡介苗的广泛应用。
 
　　4  卡介苗抗肿瘤有效成分
 
　　由于毒副作用较大,人们开始从卡介苗里分离有效成分来替代卡介苗。BCG-CW是从卡介苗提纯的卡介苗细胞壁,腹腔注射BCG-CW可以明显提高荷瘤小鼠NK细胞的杀伤性,且能促进胸腺细胞的增殖能力［13］。胞壁酰二肽(MDP) 是卡介苗细胞壁骨架中具有免疫活性的最小结构单位,有很强的免疫调节功能,而罗莫肽(romurtide,RM) 是新发现的MDP 衍生物,其免疫活性比MDP更高，可以诱导人外周血单个核细胞（HPBMCs） 分泌高水平的IL-12 和GM-CSF,而对Th2 型细胞因子IL-4 产生的影响很小［14］ 。
卡介苗多糖核酸(BCG-PSN) 是从卡介苗的核酸还原糖等有效活性成分中提取制成,它除去了原卡介苗中异种蛋白成分,保留了卡介苗的免疫调节作用。实验证明BCG-PSN可以激活淋巴细胞,抑制IL-4 的产生，促进INF-γ的产生,使处于平衡状态的Th1/Th2向Th1转化［15］ 。CPG序列(CPGmotif) 是卡介苗菌DNA所含的非甲基化胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸序列，通过激活NK细胞、巨噬细胞和DC细胞来发挥抗肿瘤活性［16］ 。CPG-ODNS是具有CPG序列的寡核苷酸,同样具有调节Th1型细胞免疫反应的功能,并且在不同的肿瘤模型中证实了其抗肿瘤活性。苏昀等［17］用CpG-ODN 2006在体外刺激HPBMCs产生了高水平的IL-12 。
 
　　5  以卡介苗为主的联合治疗
 
　　联合用药是为了克服以往单用免疫药物或化学药物疗效不佳的缺点,从而进一步降低肿瘤术后复发的一种新的治疗方法。近年来卡介苗的联合治疗已成为又一热点，人们发现用某些毒副反应小的抗癌药物和小剂量的卡介苗联合治疗肿瘤，不仅可以取得类似或更好的疗效，而且大大减轻了其副反应。
 
　　卡介苗膀胱灌注时加用IL-2可提高后者膀胱内浓度，而且IL-2可以增强卡介苗的免疫作用，同时减少卡介苗的用量及并发症的发生。李伟东等［18］用卡介苗加IL-2行膀胱灌注来治疗膀胱肿瘤,发现其复发率及副反应发生率明显低于单用卡介苗。临床上单独应用IFN-α有效率和复发率两项指标不如卡介苗,但毒副作用小。杜信毅等［19］联合应用IFN-α和卡介苗，对56例浅表性膀胱癌术后患者行膀胱灌注，平均随访26.8月，发现复发率仅为7％。
 
　　细胞化疗药物是通过细胞毒性来抑制和破坏肿瘤细胞DNA，RNA及蛋白质合成,而卡介苗能提高机体对肿瘤细胞的免疫力,并通过各种免疫细胞因子攻击杀伤肿瘤细胞，两者作用机制不同,可相互取长补短。Lamm等［20］对膀胱癌术后患者分别应用卡介苗或丝裂霉素进行膀胱灌注治疗，平均随访27个月，377例肿瘤患者复发率分别为19.4%和32.6%。谭政等［21］用吡揉比星联合卡介苗对膀胱癌术后患者行膀胱灌注，平均随访11个月，发现其复发率仅为7.7%。
 
　　6  重组卡介苗的研究
 
　　重组卡介苗（rBCG）是应用基因工程技术，将卡介苗改造成具有携带和表达外源基因的能力。近年来,各国学者致力于从事重组卡介苗的研究,使卡介苗能够高效表达IL-2，TNF，IFN等细胞因子,以求进一步提高卡介苗的抗肿瘤活性,同时降低其毒副作用。rBCG对膀胱癌、黑色素瘤、肾癌、肺癌等都显示出较好的疗效。临床研究表明,重组卡介苗的高效低剂量可以降低毒性,同时对以前卡介苗治疗失败的病例,仍可以选择重组卡介苗治疗［22］。 Dhar等［23］报道用rBCG表达结核杆菌的抗原Ag85B,可以提高Th1 型细胞免疫反应,并且可以通过rBCG来提高表达抗原,降低活卡介苗的剂量,提高其免疫效果,降低副反应。Anold等［24］构建了可分泌IFN-α的重组卡介苗,并做体内外实验检测其免疫刺激能力。体外实验表明,重组卡介苗可以上调MB49细胞MHC-Ⅰ分子的表达。重组卡介苗体内灌注后,CD4+T细胞及IL-2,IL-4均较野生型有明显升高,较低剂量的重组卡介苗可以显著提高膀胱癌患者生存率。
 
　　随着研究的深入,卡介苗的免疫调节机理将得到更充分的揭示。分子生物学、生物工程、免疫学基础理论的发展,为卡介苗治疗肿瘤奠定了坚实的基础。不久的将来,具有良好抗肿瘤效果,又无副作用的卡介苗生物制剂将成为肿瘤免疫治疗的一种新途径。
 

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