НАВолодьк

НАВолодьк
ВВЕДЕНИЕ
У Д К 6 1 2 - 0 1 7 - 0 0 6 : 616—006
Иммунологические механизмы естественной противоопухолевой резистентности / Билынский Б. Т., Володько Н. А., Шпарык Я. В.; Отв. ред. Пинчук В. Г.;
А Н У С С Р . Ин-т пробл. онкологии им. Р. Е. Кавецкого,— Киев: Наук, думка,
1991,—248 с. I S B N 5-12-002479-3.
Монография посвящена иммунологическим механизмам в реализации противоопухолевой защиты организма. Критически рассмотрена роль специфического
иммунного ответа на опухолевый рост. Представлены данные о биологическом
и клиническом значении лимфогистиоцитарнои инфильтрации злокачественных
опухолей. Детально проанализировано место естественных киллерных клеток,
макрофагов и продуктов их секреции в системе опухоль — организм.
Для научных работников, врачей-иммунологов, онкологов, а также других
специалистов, интересующихся проблемами неспецифического иммунитета.
Ил. 15. Табл. 12. Библиогр.: с. 219—243 (476 назв.).
Ответственный редактор В. Г.
Пинчук
Утверждено к печати ученым советом,
Института проблем онкологии
им. Р. Е. Кавецкого АН УССР
Редлкнпя химической литературы
Редиктор Ж. L. Квятковская
_ *108020000-186...
Б
ш
HS1M31
|
ISBN В-12-00247В-3
С ) В. Т. Вилынский, II. Л Володько, Я, В. Шпарык, 1991
Возникновение и развитие опухолей является одной из наиболее сложных проблем изучения биологии и медицины. Патологическая физиология опухолевого роста охватывает процессы, происходящие на различных уровнях, начиная от молекулярных изменений в нуклеиновых кислотах, формирования нового злокачественного фенотипа клеток с комплексом новых биологических
свойств до нарушений различных видов обмена, сложных взаимоотношений организма и опухоли. Для всех исследователей, работающих в области онкологии, и врачей, занимающихся лечением
больных с опухолями, очень важно выработать патогенетическое
мышление, которое поможет оценить наблюдаемые явления с точки зрения места, занимаемого ими в патогенезе опухолей, а также
позволит избежать ошибок при экстраполяции результатов экспериментальных исследований в клиническую практику.
і
Современная концепция канцерогенеза, являющаяся результатом развития молекулярной биологии и генетики, базируется на
признании онкогена общим звеном канцерогенеза любого происхождения (вирусного, физического или химического) и рассматривает все этапы неопластического превращения клеток с единой точки
зрения: от активации онкогена через продукты его экспрессии (онкобелки) до появления трансформированной мутантной клетки с
новым фенотипом. Такой взгляд способствует укреплению в сознании исследователей уверенности в существовании единого механизма, универсального для всех видов канцерогенеза, т. е. общим звеном в онкогенезе любого происхождения признана активация собственных клеточных протоонкогенов, осуществляемая различными
путями (встраиванием в геном экзогенных (вирусных) или эндогенных промоторов или энхансеров в непосредственной близости
от онкогена, точечной мутацией в структурной части гена, транслокацией онкогена с попаданием под регуляторним влиянием
сильного промотора другого гена, амплификацией). Активация
экспрессии онкогенов ведет к избыточной продукции кондируемых
ими белков (онкобелков), присутствующих в нормальной клетке в
незначительных количествах. Последние, обладая регуляторными
свойствами (тирозинкиназной, ГТФазной активностью и т. д.), вызывают изменения в рецепторном аппарате, активационных системах, цитоскелете клетки, ф о р м и р у я таким о б р а з о м новый фенотип,
который отличается от исходного рядом биохимических параметров, способностью к регуляции морфогенеза, пролиферации и дифференцировки.
В культуре ткани вновь приобретенные признаки проявляются:
понижением способности трансформированных клеток образовывать контакты с другими клетками и неклеточными поверхностями-субстратами; утратой зависимости пролиферации от субстрата,
экзогенных факторов роста и плотности популяции.
В организме эти новые свойства проявляются анаплазией ткани, ее инвазивным ростом, метастазированием, способностью к селективному росту в условиях, когда нормальные клетки не размножаются, изменением соотношения между клетками, находящимися на различных этапах созревания, появлением у опухолевой
ткани способности к синтезу эмбриональных белков и белков,
свойственных другим тканям организма (эктопическая продукция).
Механизмы реализации канцерогенных влияний и образования
патологического фенотипа вееьма разнообразны и в деталях не
изучены. Тем не менее, наблюдая за распространением канцерогенных факторов во внешней среде и сопоставляя их с уровнем
онкозаболеваемости, легко убедиться, что возможность ракового
процесса реализуется в очень ограниченном масштабе. Только
один из четырех жителей планеты заболевает раком и у одного
из пяти причиной смерти является рак.
Этот факт убедительно показывает, что восприимчивость к
раку не абсолютная, т. е. очевидно наличие системы защиты от
возникновения злокачественных опухолей. Накопленный к настоящему времени экспериментальный и клинический материал
свидетельствует о том, что противоопухолевая устойчивость организма определяется разнообразными механизмами защиты, осуществляющимися на всех уровнях биологической организации, в
совокупности представляющими единую, иерархически организованную защитную систему организма, деятельность которой находится под модулирующим влиянием интегративных (нервной, эндокринной и иммунной) систем. В частности, механизмы антиканцерогенеза включаются еще до возникновения опухолевой клетки.
Они направлены на дезактивацию химических канцерогенов, на
активацию репаративных процессов, устраняющих повреждение
Д Н К , на ликвидацию энигсномпых повреждений клетки.
Антиоксиданты типа витамина И могут предупреждать превращение первичных химических канцерогенов в их активную конечную форму. Поврежденные участки Д Н К могут восстанавливаться благодаря системе репаративных ферментов (эндонуклеаз, полимераз, экзонуклеаз, лигаз) и ликвидировать последствия канцерогенных влияний. Промоция мутаытных клеток в определенной мере
контролируется антиростовыми факторами. К ним следует отнести
хейлоны, интерферон ( И Ф Н ) , некоторые компоненты кининовой,
свертывающей и антисвертывающей систем. Д а ж е у ж е наступивш а я трансформация клетки не всегда необратима. Имеются данные о том, что на клеточном уровне возможны переходы между
нормальными и трансформированными состояниями клетки.
Очень перспективным для понимания механизмов защиты от
неопластической трансформации на молекулярном уровне является
изучение антионкогенов, которые ограничивают действие онкогенов. И х белки обнаружены в ядре клетки и способны регулировать
клеточное деление. Инактивация или отсутствие этих генов вызывает ряд опухолей у носителей этого дефекта. Возникновение раковой клетки неизменно сопровождается включением самых разнообразных гомеостатических механизмов защитно-регуляторного характера. В последнее десятилетие получены убедительные доказательства фазовых изменений деятельности гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и симпатоадреналовой систем в ходе развития опухолевой болезни, продемонстрирована ведущая роль этих
нарушений в снижении противоопухолевой резистентности. Коррекцией нейрогуморального статуса удалось заметно повысить противоопухолевую резистентность [4, 55].
Длительное время представления о противоопухолевой устойчивости организма связывались главным о б р а з о м с состоянием иммунных реакций. В связи с этим представляется целесообразным
анализ эволюции основных иммунологических концепций, критерием истинности которых были и остаются практика эксперимента и
клинический опыт. Обобщение результатов последних, в свою очередь, демонстрирует неоднозначность влияния иммунологических
процессов на опухолевый рост.
Начиная с классических работ И . И . Мечникова, В. К. Высоковича, А. А. Богомольца, рассматривавших соединительную ткань
не только как опорную, но и как физиологическую систему с пластическими, барьерно-трофическими и защитными функциями, наблюдается четкая тенденция поисков противораковой защиты в
пределах иммунной системы.
Взгляды на гипотетическую систему противораковой защиты
изменялись параллельно углублению наших знаний о патогенезе
злокачественных опухолей. В системе противоопухолевой защиты
в а ж н а я роль отводилась иммунным механизмам. К 70-м годам
оформилось представление о том, что возникновению и прогрессивному росту злокачественных клеток предшествуют обязательная иммунодепрессия, генетически детерминированные первичные
и экзогенного происхождения вторичные иммунодефицита, нарушение кооперации субпопуляций иммунокомпетентных клеток с
гиперфункцией супрессоров. Функциональная недостаточность иммунной системы постулировалась как основное условие развития
опухоли, поскольку организм терял возможность специфического
противоопухолевого ответа на опухолеассоциированные антигены
(АГ).
Иммунной системе
была
отведена
цензорная
роль,
заклю-
чающаяся в том, что при появлении клеток, отличающихся хотя бы
в минимальной степени по А Г составу от клеток организма, включаются иммунные механизмы, элиминирующие эти «чужеродные»
клетки. В связи с чем Ф . Вернет ввел термин «иммунологический
надзор».
Период расцвета онкоиммунологии (иммунологии опухолей)
связан с господством стройной теории Ф . Бернета, утверждавшего,
что головная функция иммунной системы у млекопитающих заключается в распознавании и элиминации чужеродных субстанций, возникающих в организме в результате соматических мутаций или
эквивалентных процессов. Иммунологический надзор осуществляется сенсибилизированными Т-клетками, основными эффекторами
клеточного звена иммунитета. Считается, что в результате соматических мутаций появляются новые А Г , чужеродные для организма,
что должно вызвать иммунную реакцию Т-лимфоцитов. Если по каким-либо причинам не срабатывают иммунные механизмы надзора,
трансформированные клетки могут получить селективное преимущество, что приводит к образованию клеточных клонов, отличаючихся от нормальных клеток. В дальнейшем этот процесс может
привести к развитию опухоли. Роль иммунной системы, согласно
теории Бернета, состоит в элиминации из организма возникших
опухолевых клеток.
Концепция Ф . Бернета о цензорной роли иммунной системы в
отношении опухолей базируется на следующих постулатах: 1) возникновение злокачественных опухолей должно совпадать с периодами слабой активности иммунной системы, т. е. перинатальным
периодом и старостью; 2) генетически обусловленные иммунодефицитные состояния должны сопровождаться повышенной частотой злокачественных опухолей; 3) применение иммунодепрессантов должно увеличивать частоту возникновения опухолей; 4) частота скрыто протекающих опухолей у умерших от онкозаболеваний должна превышать частоту клинически диагностируемых
опухолей; 5) лимфоплазмоклеточная инфильтрация (АПК.И) опухолей должна быть хорошим прогностическим признаком.
Краеугольным камнем данной концепции является признание
А Г различия нормальной и опухолевой клеток. Именно это положение теории иммунного надзора за развитием опухолей оказалось впоследствии наиболее уязвимым.
Несмотря на усилия всех онкоиммунологов мира, гипотетический опухолевый А Г (опухолеассоциированпый АГ) для абсолютного большинства солидных опухолей не был найден. АГ, которые
объявлялись «опухолеассоцинроваппыми», оказались присущими
не только опухолям, но и определялись в других физиологических и патологических ситуациях. Если и есть различия в А Г фенотипе между опухолевыми и нормальными клетками, то скорее в
присутствии АГ, не характерных для данного этапа онтогенеза,
например появление на опухолевых клетках эмбриоспецифических АГ. Н о и эти А Г структуры также не распознаются Т-лимфоцитами как чужеродные.
6
Появились данные о возможности стимуляции опухолевого
роста иммунологическими механизмами [380J.
Показано, что иммунодепрессия существенно увеличивает частоту опухолей только лимфоретикулярной природы, не влияя на
возникновение солидных эпителиальных новообразований. Неонатальная тимэктомия не всегда способствует процессу малигнизации, а иногда д а ж е снижает частоту опухолей. Н е наблюдается
возрастания частоты злокачественных опухолей у мышей nude, лишенных тимуса. Введение малых доз опухолевых клеток животным приводило к росту опухоли, а инокуляция больших доз, наоборот, не сопровождалась опухолевым ростом [7].
Противоречит гипотезе иммунного надзора и тот факт, что в
областях, не доступных для Т-лимфоцитов, опухоли встречаются
не чаще, а реже, чем в других органах и тканях, находящихся
под контролем Т-лимфоцитов. Примером может служить головной
и спинной мозг, защищенный от воздействия Т-лимфоцитов гемато-энцефалическим барьером, или ж е передняя камера глаза,
изолированная от иммунной системы.
У больных с предраковыми состояниями и предынвазивными
опухолями (cancer in situ) в большинстве исследований не отмечено сколько-нибудь выраженной иммунодепрессии. К возникшим
противоречиям следует добавить неопределенность и непредсказуемость иммунотерапии опухолей, которая так и не оправдала
теоретически возлагаемых на нее надежд. Н е укладывается в рамки гипотезы Бернета и тот факт, что в условиях вторичного иммунодефицита, вызванного химиотерапией или лучевой терапией,
редко возникают метахронные опухоли других органов, а гораздо
чаще — метастазы предсуществующей опухоли.
Таким образом, ряд иммунологов пришли к обоснованному выводу, что количественные и функциональные изменения субпопуляций Т- и В-лимфоцитов не отражают состояния противоопухолевой
резистентности, а скорее свидетельствуют лишь о процессах, протекающих параллельно опухолевому.
Такая постановка вопроса не снимает проблемы противоопухолевой устойчивости, а только переносит поиски ее решения в
другую плоскость. Предлагаемая вниманию читателя монография
является результатом многолетних исследований, проводимых на
кафедре онкологии Львовского медицинского института, и отражает эволюцию взглядов авторов на сущность противоопухолевой резистентности и место, занимаемое различными клеточными и гуморальными факторами в ее реализации. В связи с тем, что в рамках
одной книги невозможно коснуться всех уровней реализации противоопухолевой защиты, мы совершенно сознательно ограничиваем
круг представляемого материала и сосредоточиваем внимание читателя на филогенетически «родственных» системах естественных
киллерных клеток (ЕКК) и мононуклеарных фагоцитов.
В с е изучаемые вопросы рассматриваются в конечном счете под
углом зрения клиники. Новые теоретические оценки изучаемых
явлений имеют серьезные последствия прикладного характера —
7
ставится под сомнение целесообразность стратегической ориентировки на ликвидацию гипотетической иммунодепрессии или ж е
увлечение адаптивной иммунотерапией. Дебатируется также вопрос о патогенетической роли и прогностическом значении Л П К И
опухолей. Кроме того, постулируется целесообразность иммунотерапевтических воздействий, направленных на отдельные стороны
иммунологических
механизмов естественной противоопухолевой
резистентности организма. Обсуждаются клинические ситуации,
при которых такие модулирующие воздействия могут быть показаны и эффективны. Ш и р о к о е привлечение литературы и клинического материала авторов позволит читателю сориентироваться в основных направлениях исследований иммунологических механизмов
резистентности организма против рака.
Глава
1
МОНОНУКЛЕАРНАЯ ИНФИЛЬТРАЦИЯ
ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ СМЫСЛ. КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
1.1. И С Т О Р И Я И З У Ч Е Н И Я П Р О Б Л Е М Ы .
ТЕРМИНОЛОГИЯ
Морфологический феномен Л П К И злокачественных опухолей/
известен давно. Развитие его исследований охватывает более чем
вековой период, начинающийся до высказывания Эрлихом в начале X X в. предположения о возможности развития иммунных реакций против рака. У ж е во второй половине прошлого века Р. Тирш
отмечал различия в степени выраженности и характере клеточной
инфильтрации злокачественных опухолей, их соединительнотканной стромы. Тогда ж е Р. Вирхов предположил, что Л П К И ткани
спонтанных опухолей человека отражает возникновение р а к а на
месте предшествующего хронического воспаления. Исследователи,
работавшие с экспериментальными перевивными опухолями животных, также сталкивались с явлением Л П К И
опухолевых
трансплантатов [463]. Б. Р . Рассел [399] в 1908 г. ввел термин
«реакция стромы» для обозначения мононуклеарных клеток, инфильтрующих строму перевитой опухоли. Несмотря на описательный характер ранних работ, некоторые из них содержали интересные результаты и выводы. Так, детальный цитологический анализ опухолевых трансплантатов у иммунизированных мышей,
проведенный Д а Ф а н о в 1912 г., позволил ему заключить, что накопление лимфоцитов и плазматических клеток — проявление защитных механизмов иммунитета (!). Эту точку зрения впоследствии активно поддержал Ф . М э р ф и [463]. Данное утверждение более чем на полвека предвосхитило выводы исследователей, отправной точкой которых была теория иммунного надзора Ф . Бернета.
Создание и развитие А. А. Богомольцем концепции о физиологической системе соединительной ткани в 30—40-х годах положило
начало серии исследований о роли этой системы в возникновении
и развитии опухолей (работы Р . Е. Кавецкого, Г. Ф . Дядюши
и др.). Ими установлено, что о б щ а я резистентность против р а к а
так же, как и местные реакции организма на раковую опухоль в
ф о р м е фагоцитоза и внеклеточного переваривания, связана с
функцией физиологической системы соединительной ткани. Внутриопухолевые иммунокомпетентные клетки рассматривались как
компоненты системы соединительной ткани. И х физиологическое
значение связывалось также с процессами коллагено-, стромообразования, ангиогенеза в опухолях [32].
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.6. Секреторная активность макрофагов
« »
2.6.1. Биологическое значение ИЛ-1. Ц е н т р а л ь н а я роль в стрессорной
реакции организма
2.6.2. И Л - i в противоопухолевой защите организма
2.6.3. Опухолеиекротический фактор. Источники и регуляция продукции
2.6.4. Плейотропные биологические эффекты О Н Ф
2.6.5. Противоопухолевая активность ОНФ. Перспективы клинического
применения
2.7. Йммунорегуляторная активность МФ при опухолевом росте . . . .
2.7.1. Супрессорная активность М Ф
2.7.2. Вспомогательная активность МФ
2.8. Ростстимулирующая активность макрофагов
2.9. Опухолеассоциированные макрофаги (ОАМ)
2.10. Клинические подходы к макрофагмодулирующей терапии
2.10.1. Методы оценки состояния СМФ. Определение показаний к модулирующим
Введение
3
Глава 1. Мононуклеарная инфильтрация злокачественных опухолей. Биологический смысл. Клиническое значение
1.1. История изучения проблемы. Терминология
1.2. Клинико-прогностическое значение Л П К И
.
1.2.1. Эволюция взглядов на значение Л П К И д л я прогноза
1.2.2. Л П К И — защита или фактор стимуляции роста опухоли? . . .
1.2.3. Отсутствие связи Л П К И с прогнозом, информативными клиникоморфологическими показателями
1.2.4. Прогностическая информативность Л П К И опухолей с лучевым
и лекарственным патоморфозом
I
1.2.5. Связь с прогнозом внутриопухолевых В-лимфоцитов и плазматических клеток
1.2.6. Прогностическое значение инфильтрации стромы злокачественных
опухолей другими клеточными элементами (эозинофилами, тучными
клетками, гистиоцитами Т-зоны, гигантскими многоядерными клетками)
1.3. Функциональная характеристика Л В О
.
1.3.1. Эффекторная активность внутриопухолевых лимфоцитов . . .
1.3.2. Функциональные особенности лимфоцитов, выделенных из опухолей, регрессирующих и растущих прогрессивно
1.3.3. й м м у н о р е г у л я т о р н а я активность Л В О
1.3.4. Методические подходы к выделению лимфоцитов из опухолевой
ткани
1.3.5. Поверхностные маркеры лимфоцитов, инфильтрирующих опухоли
1.3.6. Факторы, влияющие на избирательное накопление лимфоцитов в
опухоли. Роль опухолевого микроокружения
Глава 2. Система мононуклеарных фагоцитов
вой защите
(СМФ)
в
244
73
76
77
79
81
85
86
91
91
93
98
gg
макрофагмодулирующей
теЮО
Глава 3. Естественные киллерные клетки в эксперименте
9
И
Л
12
13
24
25
27
30
30
32
33
35
39
46
противоопухоле-
2.1. Филогенетические аспекты
2.2. Онтогенез и возрастные особенности СМФ
2.2.1. С М Ф в эмбриональном периоде
2.2.2. С М Ф у новорожденных
2.2.3. С М Ф у стареющих организмов
2.3. Нарушение функции системы мононуклеарных фагоцитов при опухолевом росте : : : : : : : . . . . ' .
2.4. Активированные макрофаги в противоопухолевой защите
2.4.1. Противоопухолевая активность моноцитов, резидентных и активированных макрофагов
2.4.2. Молекулярные механизмы макрофагальной активации . . . .
2.5. Молекулярные механизмы цитотоксического действия макрофагов . .
2.5.1. Связывание с клетками-мишенями :
2.5.2. Механизм цитолиза. Выделение цитолитических агентов . . .
ВОЗДеЙСТВИЯМ
2.10.2. Возможные подходы к стратегии
рапии
71
3.1. История изучения вопрос« и определение понятия. Основные характеристики Е К К
3.2. Морфологические и фенотипические особенности Е К К
3.2.1" Морфологическая характеристика Е К К
3.2.2. Фенотип Е К К . .
3.3. Цнтолитическое действие Е К К
3.3.1. Мишеневые структуры на клетках-мишенях
3.3.2. Распознающие рецепторы Е К К .
3.3.3. Механизм логического действия Е К К
3.4. Регуляция активности Е К К
: : : :
3.4.1. Генетическая регуляция деятельности Е К К
3.4.2. Факторы, стимулирующие активность Е К К
3.4.3. Суп рессорные клетки
3.4.4. Простагландины
3.4.5. Гормональная регуляция функций Е К К
:
:
3.4.6. Онтогенез Е К К
•
3.5. Роль Е К К в экспериментальном канцерогенезе
3.5.1. Реактивность Е К К при развитии перевиваемых опухолей . . .
3.5.2. Роль Е К К в химическом канцерогенезе
3.5.3. Е К К при физическом канцерогенезе
3.5.4. Е К К в вирусном канцерогенезе
3.5.5. Роль Е К К в отборе наиболее злокачественных клеток . . . .
103
105
105
106
111
1J1
122
123
124
125
129
130
131
137
146
149
149
156
158
159
159
Г л а в а 4. Роль и место ЕКК в онкологической клинике
54
55
55
56
58
59
61
64
67
68
68
70
4.1. Е К К в группах повышенного онкологического риска
4.1.1. Е К К У лиц с генетическими факторами онкориска
4.1,2 Е К К при предраковых заболеваниях
4.1.3. Состояние Е К К при аутоиммунных заболеваниях
4.2. Состояние показателей Е К К у онкологических больных
4.2.1. Е К К при солидных новообразованиях
4.2.2. Е К К при гемобластозах
4.2.3. Активность Е К К в лимфоузлах, селезенке и костном мозгу . .
4.3. Механизмы нарушения состояния Е К К у онкобольных
4.3.1. Факторы, угнетающие ЕКА онкологических больных
4.3.2. Нарушение" влияния на Е К К стимулирующих факторов . . . .
4.3.3. Нарушение протекания литического процесса
4.4. Подходы к клинической оценке определения Е К А . . . . . . . .
161
161
163
164
166
166
172
176
178
178
180
185
187
245
4.4.1. Реактивность Е К К против «нестандартных» клеток-мишеней , ,
187
4.4.2. Реактивность Е К К против аутологичных опухолевых клеток . .
190
4.4.3. Трактовка результатов цитотоксических тестов
«.
|93
4.5. Динамика ЕКА в ходе лечения онкологических больных
198
4.6. Динамика показателей Е К К при иммунотерапии онкобольных . . .
203
4.6.1. Влияние интерферонотерапии на ЕКК
203
4.6.2. Изменения показателей ЕКК при лечении ИЛ-2
ч 205
4.6.3. Использование индометацина для коррекции угнетения ЕКА
206
4.6.4. Динамика показателей ЕКК при иммунотерапии онкобольных
2|0
Заключение
215
Список литературы
219
Научное
БИЛЫНСКИИ
издание
Борис Тарасович
В О Л О Д Ь К О Н а т а л ь я Антоновна
Ш П А Р Ы К Я р о с л а в Васильевич
ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ
МЕХАНИЗМЫ ЕСТЕСТВЕННОЙ
ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ
РЕЗИСТЕНТНОСТИ
Оформление
художника
Художественный редактор
Технический редактор
Корректоры
И.
В.
А.
С.
И.
ЯГ.
К р и в о ш е и и а.
В.
С е р е д ы
В и ш н е и с. к и II
М а к с и м о в а
Л.
М.
Т и щ е н к о