Pobierz Mechanizmy obrony przeciwnowotworowej – przyczyny niepowodzeń i więcej Publikacje w PDF z Medicina Veterinaria tylko na Docsity!
Artykuł przeglądowy Review Przebieg apoptozy i skutki zahamowania jej indukcji Z badań molekularno-genetycznych wynika, że transformacja nowotworowa jest efektem zaburzeń w protoonkogenach, genach supresorowych, genach regulujących naprawę DNA oraz genach sprawiających kontrolę nad apoptozą (4, 9, 12). Apoptoza, czyli pro- gramowana, samobójcza śmierć komórek, jest stanem agonalnym komórki i występuje zarówno w warunkach fizjologicznych, np. w embriogenezie, inwolucji hor- monozależnej czy wymianie komórek uszkodzonych i starzejących się, jak i spotykana jest w warunkach patologicznych (4). Apoptoza patologiczna towarzyszy między innymi śmierci komórek nowotworów złośli- wych, zanikowi komórek, odrzucaniu przeszczepu, niektórym zapaleniom wirusowym, śmierci neutro- filów w ognisku zapalnym, chorobach neurodegene- racyjnych mózgu, a także jest następstwem hipoksji, działania promieniowania, temperatury czy cytostaty- ków (4). Apoptoza dotyczy pojedynczych komórek, w których, dzięki enzymom flippazom i skramblazom, fosfatydyloseryna przesuwa się z wnętrza na zewnątrz błony komórkowej (scrambling), a powstające w tym procesie ciałka apoptotyczne wiążą się z witronekty- ną i trombospondyną, tj. białkami rozpoznawanymi, wychwytywanymi i fagocytowanymi przez makrofagi, monocyty lub sąsiadujące komórki (23). Dzięki temu procesowi makrocząsteczki wewnątrzkomórkowe nie są uwalniane i nie indukują odczynu zapalnego. Geny regulujące apoptozę to geny supresorowe o działa- niu antagonistycznym, np. BCL-2, BCL-XL i geny proapoptotyczne, działające agonistycznie, tj. BAX, BAD, BID, BCL-X5 (26). Zasadniczą rolę w skie-
Mechanizmy obrony przeciwnowotworowej
– przyczyny niepowodzeń
JANUSZ A. MADEJ, JAN P. MADEJ Zakład Patomorfologii i Weterynarii Sądowej, Katedra Patologii, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul. Norwida 31, 50-375 Wrocław Zakład Histologii i Embriologii, Katedra Biostruktury i Fizjologii Zwierząt, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul. Norwida 25/27, 50-375 Wrocław Otrzymano 20.08.2014 Zaakceptowano 20.01. Madej J. A., Madej J. P. Antitumor defense mechanisms: The causes of failures Summary Neoplastic transformation is accompanied, among others, by the inhibition of apoptosis. Four mechanisms that allow cells to avoid apoptosis are well known: loss of APAF1 (apoptosis-inducing factor 1), up-regulation of caspase inactivating apoptosis inhibitors, expression of FasL (Fas ligands) on the cell surface, and production of caspase 8 inhibiting protein (FLIP – FADD – like interleukin – 1β converting proteins). Moreover, the roles of RB1 and TP53 genes in the neoplastic process have been described. Tumor cells can show mutations of genes responsible for the expression of proteins regulating the cell cycle and of proteins controlling apoptosis, e.g. TP53 protein. Neoplastic cells seek to avoid not only apoptosis, but also necrosis, inflammatory cells, and the reaction of the immunological system. The types of neoplastic antigens, i.e. TSA (tumor specific antigens) and TAA (tumor associated antigens), as well as the possibilities of their recognition by the organism burdened with neoplasm, have been described. Furthermore, the mechanisms of weakening the immunological response by neoplastic cells and the role of inflammatory cells and inflammatory response in destroying neoplasms (mainly the cell- based response i.e. cells such as NK, LAK, Tc, Th, and macrophages) have been presented. Macrophages have received special attention because of the role of macrophages associated with tumors (e.g. mammary gland cancer in dogs) in causing an abnormal (non-canonical) course of the Wnt pathway. Paradoxically, the immune response sometimes promotes neoplastic growth by the so-called immune facilitation effect. After the first stage (i.e. the limitation of apoptosis), the necrosis of neoplastic cells and inflammatory infiltration occur, followed by unlimited neoplastic progression due to insufficient immunological anti-neoplastic cell reaction. Keywords: neoplasm, apoptosis, necrosis, antitumor immune response
rowaniu komórki lub nie na drogę apoptozy spełnia stosunek antagonistów do agonistów z rodziny BCL-2, a zwłaszcza nadekspresja tego białka, co wykazano na przykładzie chłoniaka złośliwego grudkowego z translokacją t14;18, powodującą, że region 14q znajduje się w pobliżu BCL-2, zlokalizowanego na 18q21 (4). Apoptoza dokonuje się poprzez „domenę śmierci” (DD – death domain) i szlak mitochondrialny w taki sposób, że często dochodzi do połączenia dwóch głów- nych szlaków tego zjawiska w jeden tor wykonawczy, a kluczową rolę w tym procesie odgrywa cytochrom c (22). Przebieg apoptozy, zarówno z udziałem czyn- ników zewnątrz-, jak i wewnątrzkomórkowych, jest dobrze poznany i opisany w innych opracowaniach monograficznych (22, 23). Ostatnio opisano między innymi inhibitory apoptozy – IAP (inhibitors of apop- tosis), np. surwiwinę, która z kolei może być zablo- kowana przez czynnik Diablo pobudzający apoptozę. Antropomorfizując, proces apoptozy przebiega w czte- rech fazach, tj. fazie sygnałów wstępnych (posiedzenie „sądu”), fazie kontrolno-decyzyjnej (wyrok skazujący sądu), fazie wykonawczej („kara śmierci”, bez moż- liwości kary dożywocia) oraz fazy uprzątania („bez hałasu”, przy czym „zwłok” komórek nie pozostawia się w organizmie). Stąd nie tylko grupa komórek, ale każda pojedyncza komórka musi być „osądzona”, a wyrok śmierci wykonany, bo inaczej może zginąć cały organizm, jak ma to miejsce w przypadku nowo- tworu złośliwego. Zahamowanie apoptozy to jeden z mechanizmów, jaki towarzyszy transformacji nowotworowej. Aktu- alnie wymienia się cztery mechanizmy pozwalające komórkom nowotworowym na uniknięcie apoptozy, tj. (12, 20): a) przez utratę czynnika APAF1 (apoptosis-indu- cing factor 1 – czynnik aktywujący proapoptotyczną proteazę), który u części komórek czerniaka blokuje mitochondrialny szlak cytochromu c, w następstwie czego komórki nowotworowe stają się oporne na apoptozę indukowaną przez gen TP53, b) przez transkrypcyjne wzmocnienie inhibitorów apoptozy inaktywujących kaspazy (up-regulation), co ma na przykład miejsce w chłoniakach typu MALT (mucosa-associated lymphoid tissue lymphomas), jako efekt translokacji t11;18, c) przez ekspresję na ich powierzchni ligandów (FasL), które po połączeniu ze znajdującymi się na powierzchni limfocytów T receptorami CD95 (Fas) nasilają apoptozę tych ostatnich, a więc osłabiają przeciwnowotworową reakcję ze strony gospodarza, d) przez produkcję przez niektóre komórki no - wotworowe dużej ilości białka FLIP, hamującego kaspazę 8 (FADD – like interleukin-1β-converting proteins), wiążąc w ten sposób kompleks indukujący śmierć komórki (18). W przypadku mutacji genów supresorowych lub pro- apoptotycznych uruchomiona jest kolejna linia obrony, tj. pobudzenie układu immunologicznego z udziałem perforyn, TNF (tumor necrosis factor – czynnik mar- twicy nowotworów, zwany także słuszniej czynnikiem apoptozy nowotworów), FasL (ligand receptora Fas), TRAIL (TNF-α – related apoptosis inducing factor
- ligand śmierci związany z TNF-α), limfotoksyny beta i innych substancji czynnych, wiodących do apop- tozy (20). Alternatywą apoptozy jest śmierć komórek na drodze autofagii, czyli programowanej śmierci typu II. Według NCCD (Nomenclature Comittee on Cell Death – Komitetu ds. Nazewnictwa Śmierci Komórek), oprócz śmierci komórki poprzez apoptozę klasyczną wyróżnia się inne jej typy, tj. śmierć poprzez kata- strofę mitotyczną, anoikozę, paraptozę, degenerację wallerowską, entozę (kanibalizm komórkowy) oraz keratynizację (22). Podobny podział odnosi się także do martwicy w zależności od typu stanu agonalnego, przy czym zasadnicze znaczenie w obu procesach ma nieodwracalne uszkodzenie mitochondrium. Wprawdzie apoptoza i fagocytoza są kontrolowane przez różne geny, niemniej czasem oba te procesy mogą się wzajemnie uzupełniać, co wykorzystuje się w terapii onkologicznej (12). Skierowanie komórek na drogę apoptozy obserwuje się także przy zaburzeniu funkcji telomerów, czyli powtarzających się wiele tysięcy razy sekwencji tandemowych TTAGGGT (T – tymina, A – adenina, G – guanina) końcówek chromosomów, ponieważ dochodzi wówczas do uru- chomienia białka TP53, które hamuje dalszy podział komórek (1). Telomery są skracane w czasie podziału przez telomerazę, tj. enzym, którego aktywność w 90% przypadków komórek nowotworów złośliwych czy- ni je praktycznie nieśmiertelnymi, wskutek prawie nieograniczonych możliwości podziału komórek (1). Jest to zasadniczy powód, dla którego próbuje się zastosować inhibitory telomerazy w terapii przeciw- nowotworowej. Komórki nowotworowe „szukają” ucieczki nie tylko przed apoptozą, ale także przed śmiercią w procesie martwicy, przed komórkami nacieku zapalnego, pro- cesem odczynowym ze strony układu immunologicz- nego, jak również prawdopodobnie przed wysokim stężeniem wolnych rodników powstających in situ , co między innymi skutkuje zjawiskiem przerzutowania (2, 16, 25). Stan równowagi między liczbą komórek ginących i produkowanych warunkuje homeostazę ustroju. Zaburzenie tej równowagi, tj. ograniczenie apoptozy ma między innymi miejsce w nowotworach złośliwych (7). Apoptozie nie towarzyszy odczyn zapalny, a więc pojawienie się go świadczy o martwicy komórek, co z wyjątkiem cyklicznego złuszczania się nabłonka macicy u ludzi, jest zawsze procesem patologicznym i obejmuje liczne komórki. W procesie martwicy, która jest procesem pasywnym i zwana jest „komór- kowym zabójstwem”, w przeciwieństwie do apopto- zy („komórkowe samobójstwo” – proces aktywny), wskutek peroksydacji lipidów makrocząsteczki we-
Nowotwory zbudowane są z komórek nowotworo- wych, np. raki z komórek: CC (cancer cells), CSC (cancer stem cells), ICC (invasive cancer cells), CAF (cancer-associated fibroblast), MSCs (mesenchymal stem cells), a także z komórek śródbłonka (EC – en- dothelial cells) i pericytów naczyniowych (PC – pe- ricyte cells) oraz z komórek związanych z odczynem zapalnym i odpowiedzią immunologiczną (ICs – immune inflammatory cells) (25). Jedną z przyczyn nowotworzenia jest utrata kontroli nad przebiegiem cyklu komórkowego spowodowana mutacją genów RB1, TP53, cykliną CDK-4 (cyclin dependent kina- ses), cykliną D lub p16 (23, 25). Na przykład białko TP53, zwane „aniołem stróżem genomu”, kodowane przez gen o tej samej nazwie, uniemożliwia wejście w cykl podziałowy komórkom, które mają uszkodzony DNA. Gen TP53 odgrywa kluczową rolę w onkoge- nezie, ponieważ ulega defektowi aż w 70% różnych nowotworów i to zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Niezależnie od tego wrodzoną mutację genu TP53, predysponującą do pojawienia się takich nowotworów, jak rak sutka, mięsaków i białaczek, spotyka się u ludzi w zespole Li-Fraumeniego (12). Unieczynnienie genu TP53, np. przez promienie jonizujące, ultrafiolet czy substancje chemiczne, np. wolne rodniki, zezwala ta- kim komórkom dzielić się, co propaguje uszkodzenie w nich DNA (genotoxic stress) i ułatwia transformację nowotworową (3). Do wykrywania uszkodzeń DNA w komórce służy białko ATM (ataxia teleangiectasia mutated), a do blokady przejścia metafazy w anafazę w czasie mitozy komórkowej – białko MAD (mitotic arrest deficient) (22). To właśnie w trakcie mitozy komórki są najbardziej narażone na mutacje, co po- twierdzono w odniesieniu do tkanek proliferujących, w porównaniu z tkankami nie różnicującymi się. Tak duży stres dla komórki jest zagrożeniem dla jej DNA i tak np. promieniowanie jonizujące jest powodem pęknięć jedno- i dwuniciowego DNA, prowadzących do zmian w chromosomach typu delecji, rearanżacji czy złamań (26). W konsekwencji gen TP53 może zatrzymać cykl komórkowy, w czym pomagają mu posttranskrypcyjne modyfikacje, uwalniające go od białka MDM2, którego rolą jest jego zniszczenie (12). Powstaje także białko p21/WAF hamujące tworzenie kompleksów cykliny CDK. Odbywa się to w późnej fazie G1 i jest spowodowane genem CDKNA1 (p21) oraz indukcją przez gen TP53 białka GADD45 (growth arrest and DNA damage) hamującego wzrost i poma- gającego w naprawie uszkodzonego DNA. Powstaje sytuacja, w której jest jeszcze możliwa naprawa DNA i gen TP53 aktywuje gen mdm2, którego białko obni- ża poziom czynnego TP53 i komórka osiąga fazę S. W sytuacji niepowodzenia gen TP53 aktywuje geny, które indukują apoptozę, np. BAX, a ich białkowy produkt unieczynnia BCL-2, tj. białko hamujące apoptozę. W przypadku mutacji obu alleli komórka nie zatrzymuje się w fazie G1, nie naprawia DNA i nie indukuje apoptozy, co powoduje, że mutacje są przekazywane komórkom potomnym i następuje transformacja nowotworowa. Ponadto komórki no- wotworowe o prawidłowym allelu TP53 podlegają apoptozie w stanach hipoksji, a ze zmutowanym – nie, co próbuje się wykorzystać w terapii antyangiogen- nej. Białko TP53 może także wiązać się z białkami jąderkowymi m.in. enzymami typu deaminaz adeniny, działających na RNA (ADAR), telomerazę czy nukle- osteminę i nie hamujących cyklu komórkowego, co prowadzi do progresji nowotworowej (22). Podobne procesy mają miejsce przy utracie genu RB1, co ma miejsce w siatkówczaku ( retinoblastoma ) u dzieci i jest powodem nieograniczonego podziału komórek, które tracą wówczas kontrolę nad przebiegiem cyklu komórkowego (28). Podsumowując trzeba podkreślić, że słaby stres jest powodem powstania dimerów białka aktywującego transkrypcję genów p21 i GAAD45, co wstrzymuje cykl komórkowy i pozwala na naprawę DNA, natomiast silny stres manifestuje się pojawie- niem się tetramerów TP53 lub dimerów związanych z cząsteczkami koaktywatora, co aktywuje ekspresję białek uczestniczących w apoptozie i dlatego rośnie szansa na jej włączenie (9). Zauważono także, że w komórkach odpowiadają- cych na stres dochodzi do nieprawidłowego fałdowa- nia się białek siateczki śródplazmatycznej szorstkiej, co nosi miano odpowiedzi UPR (unfolded protein response). Włączenie UPR oraz mutacje białek PERK (kinaza), IRE1 (RNA-aza), ATF-6 (prekursor czynnika transkrypcji) i białka BIP/GPR78 mogą wspomagać rozwój wielu nowotworów, kumulując się w nich. Ich inaktywacja natomiast hamuje wzrost nowotworu (22), na przykład: w raku sutka poddanego chemio- terapii dochodzi do nadekspresji białka BIP/GPR78), uczestniczącego w odpowiedzi na UPR i wzrostu agresywności nowotworu, manifestującej się między innymi zwiększoną proliferacją, promocją angiogene- zy i opornością na apoptozę (27). Tak więc komórki nowotworowe nabywają cech większej oporności na stres w porównaniu z komórkami prawidłowymi, co może skutkować ich wyraźną progresją. Cykl komórkowy mogą również modyfikować nie- które wirusy, np. wirusy onkogenne v–src ( sarcoma ) kodujące białko p60v-src, tj. kinazę, jaka uruchamia kaskadę fosforylacji innych białek w cyklu mito- tycznym i prowadzi do nowotworzenia (22). Z kolei wirusy HPV (human papilloma viruses) rozkładają białko TP53 i niszczą połączenia między białkiem RB, a czynnikiem transkrypcji E2F, który łączy się z promotorami wielu protoonkogenów, wzbudzając transkrypcję i syntezę ich białkowych produktów, co pobudza cykl komórkowy (8). Niezależnie od tego wiele wirusów hamuje apoptozę. Antygeny nowotworowe i warunki ich rozpoznania Rozplem komórek nowotworowych powoduje ich progresywną anaplazję, czyli odróżnicowanie, a tak zmienione komórki są rozpoznawane i eliminowane
przez układ immunologiczny (6). Nowotwory mają antygeny zdolne wywoływać reakcję układu immu- nologicznego, tj. antygeny nowotworowe swoiste (TSA – tumor specifing antigens) obecne tylko na komórkach nowotworowych oraz antygeny towarzy- szące nowotworom (TAA – tumor associated antigens) obecne także na niektórych komórkach prawidłowych. Te ostatnie dzielimy na:
- antygeny swoiste tkankowo, np. swoiste dla me- lanocytów (MART-1, gp100, tyrozynaza), – antygeny będące efektem mutacji białka (pochodzące z beta- -kateniny, genów RAS, TP53, CDK4),
- antygeny ulegające nadekspresji (np. białko HER 2 (neu),
- antygeny wirusowe, np. ludzki wirus brodawcza- ka (HPV), wirus Epsteina-Barr (EBV), antygen po- wierzchniowy kotów (FOCMA – feline oncornavirus associated cell membrane antigen),
- antygeny śluzowe (np. antygen MUC-1),
- antygeny nowotworowo-płodowe, np. α-feto- proteina, antygen rakowo-płodowy (CEA – carcino- -embryonic antigen) oraz
- antygeny swoiste dla różnicowania, np. CD10, PSA (prostatic specific antigen – antygen swoisty dla stercza) (6, 12). Antygeny nowotworowe są rozpoznawane przez receptor limfocytów T CD8+^ (antygeny prezentowane przez cząsteczki MHC klasy I) albo przez przeciwciała (np. antygeny obecne na chłoniakach: CD19, CD20, CD21, CD22, CD37, CD52), względnie przez obie wy- mienione struktury (np. antygen CEA) (9). Antygeny nowotworowe mogą powstać jako wynik amplifikacji genów w komórkach nowotworowych, kodowania ich przez geny niezmienione, przy czym ich ekspresja jest ujawniona w komórkach nowotworowych lub są to białka kodowane przez zmutowane geny (4, 12). Przykładem jest antygen MAGE (melanoma antigen-1) obecny w 40% przypadków na powierzchni komórek czerniaka, a także innych nowotworach złośliwych, który powoduje reakcję cytotoksyczną limfocytów T CD8+^ (4). W warunkach prawidłowych białka MAGE nie są bowiem rozpoznawane przez układ odporno- ściowy, ponieważ występują tylko w prawidłowych gametach, czyli poza granicą krew–nasienie. Ich ekspresja w komórkach nowotworowych jest obecnie wykorzystywana do prób opracowania szczepionki przeciwko białkom MAGE. Ponadto wspomniane limfocyty T CD8+^ mogą rozpoznawać białko E7 wi- rusa HPV-16 ulegające ekspresji na zainfekowanych komórkach w raku płaskonabłonkowym szyjki macicy i tym sposobem zniszczyć te komórki (4). Mechanizmy osłabiania odpowiedzi immunologicznej przez komórki nowotworowe Antygeny nowotworowe mogą ulegać „złuszczeniu” z powierzchni komórek nowotworowych, tworząc tzw. „zasłonę dymną” (smoke screeneffect) (20). Uwolnione antygeny wiążą się z przeciwciałami, two- rząc rozpuszczalne kompleksy antygen–przeciwciało, które obniżając stężenie swoistych, niezwiązanych przeciwciał, uniemożliwiają skuteczne „oznakowanie” komórki nowotworowej poprzez połączenie z jej an- tygenami powierzchniowymi. Powstające kompleksy lub same antygeny mogą również blokować receptory TCR (T-cell receptor) na limfocytach cytotoksycznych (Tc), uniemożliwiając wykrywanie komórek nowotwo- rowych (ryc. 2) (6, 23). Dochodzi także do pojawienia się zjawiska modulacji antygenowej, tj. przesunięcia kompleksów antygen–przeciwciało znajdujących się na powierzchni komórki nowotworowej na jeden z jej biegunów, co czasowo pozbawia pozostałą powierzch- nię błony komórkowej antygenów nowotworowych (6, 21). Resumując można powiedzieć, że udział antygenów nowotworowych w mechanizmach odpornościowych oraz zdolność wywołania przez nie reakcji jest mała, m.in. ze względu na ich lokalizację w cytoplazmie komórek, co powoduje, że ich epitopy nie są prezen- towane na powierzchni komórki i rozpoznawane przez komórki nadzoru immunologicznego. Niezależnie od tego procesy ignorancji, a także anergii mogą wynikać z braku sygnałów kostymulujących, pochodzących z oddziaływania CD28 i CD80 (9). Aktywację lim- focytów Tc, posiadających receptor CD28, zwiększa bowiem ligand CD60 obecny na komórkach nowo- tworowych, którego brak osłabia efekt cytotoksyczny. Czasem limfocyty Tc prezentują antygeny otrzymane od nowotworu w połączeniu z własnym MHC klasy I, przez co same stają się ofiarą lizy przez sąsiednie lim- focyty (9). Ponadto komórki nowotworowe unikają nadzoru ze strony limfocytów T w sytuacji, gdy: a) mają niesprawny mechanizm przygotowania wła- snych antygenów w proteasomach, tj. zespole proteaz tzw. LMP (large multifunctional proteases), kodo- wanych przez geny LMP2 i LMP7. Mechanizm ten odpowiedzialny jest za przygotowywanie peptydów z białek cytoplazmy i transport ich na powierzchnię komórki nowotworowej w połączeniu z ukształtowa- nym antygenem MHC klasy I w celu prezentowania ich limfocytom T. Inhibitory proteasomów mogą też zablokować cykl komórkowy oraz apoptozę komórek nowotworowych; b) tracą zdolność do prezentacji własnych antyge- nów z powodu niskiej ekspresji MHC klasy I (6, 22). Udział komórek odczynu zapalnego oraz odpowiedzi immunologicznej w niszczeniu nowotworów Mechanizmy efektorowe odpowiedzi immunolo- gicznej związane z odczynem zapalnym oraz komórka- mi odpowiedzi odpornościowej przeciwko komórkom nowotworowym są oparte o odpowiedź komórkową (komórki NK, LAK, Tc, Th, makrofagi) oraz humo- ralną (przeciwciała). Wiodącą rolę w odpowiedzi komórkowej pełnią komórki NK o fenotypie CD3–, CD16+, CD56–/+^ i mor- fologii dużych ziarnistych limfocytów (LGL – large
Do komórek atako- wanych przez limfocy- ty Tc należą nie tylko komórki nowotworo- we, ale także komórki transformowane przez wirusy. W fazie induk- cji odpowiedzi cytotok- sycznej (limfocyty Tc) na antygeny wirusów onkogennych główną rolę gra IL-2, która jest wydzielana głównie przez komórki Th1. Stanowi ona sygnał do proliferacji dla cytotok- sycznych limfocytów efektorowych, które swoiście rozpoznają i niszczą komórki pre- zentujące endogenne antygeny wirusowe na własnym MHC klasy I (23). W wielu wypadkach odpowiedź immunolo- giczna jest nieadekwat- na do potencjału proliferacyjnego nowotworu, a nawet w niektórych sytuacjach, ułatwia rozplem nowotworu, powodując tzw. efekt ułatwienia immunologicznego (immunological inhacement). Zjawisko to wiąże się z tworzeniem kompleksów immunologicznych skła- dających się z krążących przeciwciał i antygenów nowotworowych (tzw. czynniki blokujące) (ryc. 2). Wymienione kompleksy mogą (6, 9): a) zablokować dostępność antygenów na po - wierzchni komórki nowotworowej, co uniemożliwia rozpoznanie ich przez limfocyty T i dalszą reakcję immunologiczną; warunkiem zaistnienia takiej sytuacji jest udział przeciwciał nie aktywujących dopełniacza na komórce nowotworowej; b) zablokować na powierzchni limfocytów recepto- ry TCR potrzebne do rozpoznania komórek nowotwo- ru, co „paraliżuje” cytotoksyczną funkcję limfocytów; c) opsonizować komórkę efektorową (np. limfocyt T) i prowadzić do jej zniszczenia przez komórki po- siadające receptor dla fragmentu Fc przeciwciał (np. makrofagi wątrobowe); d) hamować ADCC poprzez wiązanie się z recep- torem dla fragmentu Fc komórek K, co prowadzi do zablokowania tych receptorów; e) hamować odpowiedź humoralną poprzez wiąza- nie się z receptorem FcγRIIB na limfocytach B. Początkowo niewielkie i stopniowo wzrastające stężenie antygenów nowotworowych może również wywoływać efekt tolerancji ze strony układu immu- nologicznego, podobny do tego, jaki uzyskuje się podczas odczulania. Ponadto komórki nowotworowe mogą wydzielać substancje hamujące mechanizmy immunologiczne, np. TGF-β, prostaglandynę E 2 , IL-10, a obecne w obszarze nowotworu komórki den- drytyczne produkują 2,3-dioksygenazę indolaminy, który to enzym rozkłada tryptofan i hamuje aktywację limfocytów T (21). Charakter odczynu zapalnego a rokowanie Czasem komórki układu immunologicznego mogą zupełnie zniszczyć komórki nowotworowe w ognisku pierwotnym (2-3% przypadków) lub ognisko to nie jest widoczne, natomiast wykrywa się tzw. przerzuty wcześniejsze ( metastases praecoces ). Przykładem takiej obrony immunologicznej może być samoist- ny zanik nowotworów zbudowanych z trofoblastu (kosmówczak, złośliwy zaśniad groniasty), tj. tkanki zawierającej alloantygeny (izoantygeny) ojca, a więc obce geny (12). Korzystnym zjawiskiem jest także wzrost aktywności fagocytarnej w węzłach chłonnych wartowniczych (sentinental node), np. w raku sutka. Obecność nacieków zapalnych w otoczeniu komórek raka jest wskaźnikiem rokowniczym i jest on korzyst- niejszy dla pacjentów przy obecności limfocytów aniżeli plazmocytów (12). Jednocześnie należy pod- kreślić, że rozplem limfocytów T w ECM nowotworów ma charakter poliklonalny, czyli nienowotworowy, o czym świadczy zróżnicowany repertuar ich TCR, w odróżnieniu od rozrostu nowotworowego, czyli monoklonalnego (4). Czasem komórki Tc sztucznie pobudza się przez podanie do komórek raka pęcherza moczowego u ludzi atenuowanych prątków gruźlicy Ryc. 2. Udział kompleksów immunologicznych w hamowaniu przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej Objaśnienia: Ag – antygen nowotworowy; Ab – przeciwciało rozpoznające antygen nowotworu; Tc
- limfocyt T cytotoksyczny (komórka efektorowa); B – limfocyt B; K – komórka kilerowa (np. NK)
(BCG), celem wzbudzenia procesu zapalnego, którego efektem jest zupełny regres nowotworu (9). Wyjątkowo też komórki własne nowotworu napromieniowuje się in vitro , blokując ich podział, a następnie wraz z BCG podaje podskórnie temu samemu pacjentowi. Komórki wywołują stan zapalny, aktywują komórki dendrytyczne, same ginąc poprzez apoptozę. Tak po- budzone komórki dendrytyczne aktywizują następnie w węzłach chłonnych dziewicze limfocyty Tc do walki z nowotworem (8). Wśród komórek nacieku zapalnego oprócz limfocytów spotyka się także nie- liczne makrofagi, komórki dendrytyczne, granulocyty i mastocyty, z reguły zlokalizowane na obrzeżu guza nowotworowego, rzadko w jego właściwej masie. W końcu należy wspomnieć, że zapalenie okołoogni- skowe wokół nowotworu może czasem doprowadzić do bliznowacenia tkanki, a nawet ujawnić się w no- wotworach niezłośliwych drażnionych mechanicznie. Wspólna hodowla in vitro komórek nowotworowych i limfocytów – MLTC (mixed lymphocyte – tumor culture) pozwoliła na stwierdzenie, że układ immu- nologiczny pacjenta może reagować na obecność nowotworu (21), MLTC może bowiem stymulować komórki Th (CD4+), które proliferując wydzielają cytokiny, jak również pobudzać limfocyty Tc (CD8+) do aktywności cytotoksycznej (10). Z kolei obfity naciek limfoplazmocytarny, z towarzyszącymi mu dużymi ziarniniakami w ECM, złożonymi z komórek nabłonkowatych i komórek olbrzymich, spotykany w nasieniaku ( seminoma ), rokuje pomyślnie. Podobnie w raku zbudowanym z nabłonka powierzchniowego ( lymphoepithelioma ), a wywodzącego się z migdał- ków i jamy nosowo-gardłowej, obserwuje się obfity naciek limfocytarny. Tzw. wariant zapalny nowotworu
- fibrohistiocytoma malignum inflammatorius obfituje w liczne neutrofile i eozynofile. W 40% czerniaków u ludzi spotyka się naciek limfocytów Tc. Czasem nawet nowotwór nosi nazwę „zapalnego”, jak ma to miejsce w raku sutka z odczynem skórnym ( carcinoma inflammatorium ) (4). Z kolei w przypadku małej liczby limfocytów w chorobie Hodkina (ziarnicy złośliwej) rokowanie jest niepomyślne. Czynniki modulujące odpowiedź przeciwnowotworową Efektem działania różnych ww. komórek zapalnych może być martwica komórek nowotworowych, wspo- magana przez działanie takich czynników, jak: TNFα, TNFβ, podanie BCG, bakteryjnego LPS czy pewnych wirusów (25). TNF jest produkowany przez aktywo- wane makrofagi i monocyty oraz prawdopodobnie przez same komórki nowotworowe i posiada zdolność wywoływania martwicy krwotocznej nowotworów, między innymi wskutek uszkodzenia komórek śród- błonka na tle indukowania zakrzepicy oraz zespołu DIC (disseminated intravascular coagulation – uogól- nionego wykrzepiania wewnątrznaczyniowego). TNF może także nasilić syntezę czynnika aktywacji płytek (PAF – plateled activating factor), produkcję cytokin prozapalnych, takich jak IL-1 i IL-6, indukować eks- presję antygenów MHC klasy I, produkcję GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) oraz ułatwiać migrację leukocytów z mikrokrążenia (9). TNF zwiększa również liczbę receptorów dla interleukiny 2 (IL-2R) na limfocytach T, wzmagając ich zdolność do proliferacji, chociaż sama IL-2 może wywierać efekt przeciwnowotworowy, działając na komórki LAK i limfocyty T (9). Ponadto TNF, akty- wując NF-κB (nuclear factor – czynnik jądrowy κB), pobudza aktywność mitotyczną i ekspresję protein oraz genu IL-8 w komórkach zrębowych (25). TNF, a także FasL (CD95L/ApoL), pobudzają również kwaśną sfingomielinazę, odłączającą ceramid od sfingomieliny. Ceramid, będący fosfolipidem zbudo- wanym ze sfingomieliny połączonej wiązaniem ami- dowym z długołańcuchowym kwasem tłuszczowym, bierze aktywny udział w przetwarzaniu sygnałów dla komórek apoptotycznych (25), na przykład wzrost poziomu wewnątrzkomórkowego wolnego ceramidu, spowodowany spadkiem ilości galaktozyloceramidu, promuje apoptozę komórki (15). Komórki nowotworowe giną wskutek klonalnej selekcji, tzn. część z nich jest niszczona przez układ immunologiczny, a inne giną w wyniku letalnych mutacji. Tak powstała masa martwych komórek no- wotworowych może ulec zwapnieniu lub pojawiają się w jej obrębie ciałka piaszczakowate ( corpora psammo- matosa ), np. w raku jajnika (12). W centrum dużych guzów nowotworowych często dochodzi do martwicy z powstaniem tzw. pępka rakowego wypełnionego substancją przypominającą mleko ( succus cancrosus ). Rozległe masy martwicze mogą być źródłem substan- cji pirogennych. Antygeny z obumarłych komórek nowotworowych mogą drogą drenażu limfatycznego osiągnąć węzły chłonne wartownicze, powodując ich odczynowy rozrost ( lymphadenitis hyperplastica ), zwłaszcza poprzez proliferację histiocytów ( sinus histiocytosis ), co z kolei sprzyja hamowaniu nowotwo- rzenia. Często w makrofagach centrów odczynowych węzłów chłonnych można wówczas spotkać większą liczbę sfagocytowanych ciałek apoptotycznych (tzw. tingible bodies) (12). Niestety, mimo przytoczonych przykładów efek- tywnej przeciwnowotworowej obrony komórkowej dochodzi często do takiej proliferacji komórek nowo- tworowych, że układ obronny nie jest już w stanie ich zlikwidować. Nie należy zatem zbytnio przeceniać przeciwnowotworowej roli układu odpornościowego, mimo że wg teorii nadzoru immunologicznego Burneta (immune surveillance) chroni on organizm przed po- wstaniem nowotworów (21). Przemawia za tym fakt zwiększonej zapadalności na nowotwory złośliwe chorych z niedoborami immunologicznymi, zwłaszcza limfocytów T, zwiększona dynamika procesu nowo- tworowego u osób otrzymujących leki immunosupre- syjne oraz z upośledzoną odpornością, głównie typu
