铜绿假单胞菌-甘露糖敏感血细胞凝集素抗肿瘤的作用机制及临床应用.pdf
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1、铜绿假单胞菌甘露糖敏感血细胞凝集素抗肿瘤的作用机制及临床应用魏航之吴发洪王满才肖国辉白银亮张有成(兰州大学第二医院.普通外科.药学部兰州)摘 要 铜绿假单胞菌甘露糖敏感血细胞凝集素()在抗肿瘤领域的应用不断增加 可以通过抑制表皮生长因子受体()通路促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞侵袭和迁移、分化以及改变耐药和细胞上皮间充质转化()状态同时 也通过 样受体()增强巨噬细胞和 细胞对肿瘤细胞的免疫杀伤和抑制该文梳理并综述关于 抗肿瘤的机制及临床应用认为 通过作用于细胞甘露糖基的调节过程改变了 和 蛋白的糖基化 可能作用的细胞膜蛋白包括更多的高甘露糖基信号通路受体阐明 和甘露糖基之间的深层次关系对 的
2、机制研究及临床应用意义重大关键词 铜绿假单胞菌甘露糖敏感血细胞凝集素甘露糖基免疫调节中图分类号 文献标识码 文章编号()./.开放科学(资源服务)标识码()(.)().().().()铜绿假单胞菌()毒性强菌体没有甘露糖敏感血凝素()带来的广谱免疫原性原因是 缺乏将 表达于菌体外周的基因 年中国微生物学家牟希亚教授应用基因工程技术培养出菌收稿日期 修回日期 基金项目国家自然科学基金资助项目()中华国际医学交流基金会临床药学科研项目()万 特 尔 合 作 研 究 项 目()作者简介 魏航之()男甘肃通渭人医师在读博士研究方向:消化道疾病:通信作者 白银亮()男甘肃会宁人副主任药师博士研究方向:药
3、物分子设计与合成 电话:通信作者 张有成()男甘肃灵台人教授博士生导师博士研究方向:消化道疾病 电话:体周身布满 菌毛的铜绿假单胞菌甘露糖敏感血细胞凝集素()菌株该菌株经灭活和减毒后作为一种低毒性广谱免疫调节剂 该菌制剂注射于人体后通过广谱免疫原性激活人体免疫系统调节免疫低下状态抵抗多种致病微生物感染 起作用的菌毛为 型菌毛本质是多种蛋白质构成的凝集素 型菌毛的主要结构是直径约 的空心圆柱体由 个菌毛蛋白()以右手旋螺旋状缠绕形成 空心圆柱体其顶端连接菌毛蛋白()型菌毛粘连或凝集特定分子的性质由 决定 可以使菌毛通过与细胞膜上的甘露糖基特异性结合而凝集红细胞、上皮细胞、粒细胞、巨噬细胞、肥大细
4、胞等细胞而 甘露糖可以抑制这种凝集作用所以型菌 毛又被称为 已获美国食品药品管理局()批准用于抗感染、抗病毒和包括肺癌、结肠癌、乳腺癌等的抗癌治疗 在中国也被批准临床应用于癌症治疗中调节免疫应答 凝集红细胞特性限制其静脉给药的可能限制了其直接作用于肿瘤细胞的抗癌机制的发挥 当前临床中 注射液的应用主要是基于手术或化疗的辅助用药给药方式包括肌内注射、胸腔灌注、膀胱灌注、腹腔灌注、术中腹腔喷洒、术中肠系膜组织注射等 笔者认为 急需临床应用方式创新克服 制剂全身用药的限制发挥其对肿瘤细胞的直接抑制作用深入探索 作用于肿瘤及免疫的新机制从基础研究的突破促进 在临床领域的应用 笔者在本文就 的免疫调节和
5、抗癌机制以及临床应用作了总结 的抗肿瘤的机制.的抗肿瘤免疫应答.对先天免疫的影响有研究评估了 刺激后脾细胞 样受体()信号通路的激活和 刺激后骨髓源性树突细胞()的激活来确定 激活固有免疫应答的能力发现 通路上游的几个分子(、和)表达显著增加关键的 和 (、和)在不同时间点上调 实验中被 干预的样本的都表现出、/、/白细胞介素()和 通路的改变 信号下游基因中、肿瘤坏死因子()、等促炎因子和细胞因子呈时间依赖性增加下游细胞因子或趋化因子包括 型细胞因子(、)细胞因子(、)炎症因子(、和)和趋化因子(、)都显著增加 该研究还评估 与 疫苗共同接种后增强机体对 多肽的细胞和体液免疫应答的佐剂效应小
6、剂量()和 疫苗联合接种增强了对 的细胞和体液特异性免疫反应促进了抗体活性的成熟然而大剂量的佐剂()可导致免疫抑制作用 此外 还导致 中 的大量上调并促进 成熟 可使 肾病小鼠模型脾细胞 分化指数降低 细胞移位增多 细胞的极化方向决定了许多感染性疾病和癌症的预后 细胞高表达的肿瘤患者无病生存期较长 细胞高表达的肿瘤患者进展较差 通过刺激人单核细胞来源的未成熟树突状细胞()释放 促进细胞因子来影响 细胞介导的反应经过 刺激的未成熟 降低内吞噬能力上调、和 的表达 分泌的 诱导 型应答并增加 的产生 在增强细胞免疫和发挥强大的抗肿瘤或抗感染作用方面起着关键作用 经过 刺激的 减少 型应答的产物 和
7、 而 型应答参与了肿瘤和感染的进展.对肿瘤免疫的影响未成熟的 经历一个复杂的成熟过程成熟的 导致共刺激分子和主要组织相容性复合体()的上调这是 细胞启动和诱导抗原特异性免疫所必需的 研究发现经 治疗后携带 肺癌的小鼠其肿瘤部位 细胞的数量和树突状细胞的成熟均显著增加随着 剂量的增加浸润肿瘤的 其成熟表型、和 的表达逐渐升高而且在功能上、和 的分泌增加 进一步实验发现 通过 诱 导 成 熟 需 要 而 不 是 在没有 诱导 的情况下无论是否用 预刺激 细胞 细胞增殖均无差异在 诱导 后 刺激的 细胞的增殖明显强于磷酸盐缓冲液刺激的 细胞说明 诱导的 的存在是 对 细胞直接作用的必要条件 处理后
8、细胞和 细胞的细胞数量均显著上调以及 促进 细胞 表达和 分泌的能力 对缺乏 细胞的裸小鼠的疗效部分受损表明 细胞确实在 介导的肿瘤抑制中发挥作用该研究第一次明确 介导肿瘤抑制免疫细胞或免疫反应 个 可能是 抗肿瘤治疗成功的理想剂量它不仅能诱导肿瘤细胞凋亡而且还能提高抗肿瘤免疫能力 相反在人类免疫缺陷病毒感染模型中只有 个 可以诱导有益免疫反应这些相互矛盾的结果可能归因于不同的模型这表明在不同的疾病中应用 必须谨慎选择合适的剂量在胃癌患者中肿瘤细胞的腹膜播散是最常见的复发模式也是主要的死亡原因大多数患者在手术切除时进行的腹腔化学治疗(化疗)并没有获得生存延长医药导报 年 月第 卷第 期的疗效
9、乳斑是大网膜相关的淋巴组织通常被认为是游离乳斑巨噬细胞()的起源 腹腔游离癌细胞定植在腹膜乳斑()形成转移性结节 位于这些结节内的未成熟 对腹膜肿瘤的生长预防能力不足 但可塑性是巨噬细胞的标志巨噬细胞激活和极化后分别称为 和 巨噬细胞 当巨噬细胞处于高水平的 细胞因子如、和干扰素()的环境中巨噬细胞发育为 型而暴露于 细胞因子如、和转化生长因子()的环境中巨噬细胞发育为 型 经 刺激后 像 型转变 增强 的非特异性抗肿瘤作用 这些转变后的 型 促进了许多对肿瘤细胞杀伤的至关重要的中间体的产生其中最重要的是活性氮中间体()激活 的抗肿瘤活性明显高于未激活 和 型 通过/依赖性激活 中的转录因子蛋
10、白家族核因子()作为炎症的总开关其激活调节许多基因的转录这些基因参与编码免疫和炎症的蛋白 分析检测发现 可降解 降解 降解对 的激活起决定性作用当添加了/抑制剂后 降解 解的进程可部分阻断 至少有两种有效成分可能刺激 向 表型发展第一个组分是表面甘露糖基丰富的肽聚糖另一个组分是细胞核中的 这些成分分别通过受体 和 降解 解 脂多糖()也是激活 的有效成分在 制备工艺中确实存在少量的 污染但 的含量较少不被认为是主要有效成分 巨噬细胞体外培养并经 处理后转化为 巨噬细胞 阻断抗体抑制了这个极化过程 该研究验证了前面 通过 作用于免疫细胞的结论 可以通过诱导 巨噬细胞极化抑制胃癌进展 处理巨噬细胞
11、后 相关细胞因子(、和)表达水平上调促进了超氧阴离子、一氧化氮的产生 肿瘤缺氧环境有助于肿瘤的进展和侵袭而超氧阴离子在破坏缺氧环境中发挥重要作用从而部分破坏了肿瘤进展的基础 在体外 也促进小鼠腹腔巨噬细胞产生超氧阴离子和 的作用 该研究的创新点在于研究了 诱导 巨噬细胞极化涉及的通路调控巨噬细胞成熟和活化的信号通路有多种其中 信号通路起主要作用 此外 在 巨噬细胞的杀瘤功能中起重要作用并触发促炎细胞因子的表达 结果显示 在 和蛋白水平均明显激活 和 的表达 能有效诱导 的从胞质向细胞核转位而发挥 对 巨噬细胞极化的影响 该研究同样提到了关于 浓度和剂量的问题在胃癌细胞实验中小、中剂量比较大剂量
12、的 对 巨噬细胞相关细胞因子的激活更有效.的直接抗肿瘤机制.膀胱癌 使膀胱癌细胞系 和 停滞在/期 处理 后 和 细 胞 呈 剂 量 依 赖 性 凋 亡 通 过 和 诱导膀胱癌细胞凋亡表明 可以触发内在和外在的凋亡通路 刺激的细胞表现出磷脂酰肌醇 激酶()、蛋白激酶()、雷帕霉素机械靶蛋白()信号的下调推测 通过阻断 信号通路诱导级联依赖性凋亡和/细胞周期阻滞发挥其抗肿瘤细胞毒性作用/和/是表皮生长因子受体()信号通路的 个主要下游通路 或其配体的表达升高在许多类型的上皮癌中都很常见而这种变化已被证明是维持肿瘤细胞增殖能力的重要组成部分 通过不同的方法抑制 会导致细胞凋亡增加并使肿瘤细胞对放疗
13、和化学治疗敏感 膀胱癌细胞经 处理后、和 呈剂量依赖性下降而 裂解蛋白呈浓度依赖性增加 此外 还能抑制 以及 和 这两个参与 信号转导的下游分子的磷酸化 在 治疗的膀胱癌细胞中、和 的蛋白水平也下调 还可能通过诱导 型巨噬细胞极化促进小鼠膀胱癌细胞的凋亡并抑制膀胱癌细胞的增殖、侵袭和迁移 该研究验证了 诱导肿瘤细胞凋亡的直接作用和 促进 型细胞因子表达、降低 型细胞因子表达的抗肿瘤免疫机制 在 作用膀胱癌细胞的研究中极低浓度的 可导致细胞死亡 对细胞活性有抑制作用且呈剂量依赖性 在长期高浓度的治疗中有损伤正常尿上皮细胞的副作用应 在临床应用中予以考虑.肝癌 在肝癌研究中 在高分化 细胞和中分化
14、 细胞中均能抑制细胞增殖和诱导细胞死亡且呈剂量依赖性但在正常人肝细胞中无作用分析表明这种抑制的差异可能是由于甘露糖基在不同分化的细胞表面表达不同目前还没有直接证据验证该分析 处理后 和 停滞在 期是 通过 介导外部凋亡通路信号引起 和 生长抑制和细胞死亡的最主要原因研究也发现 通过/途径在肝癌中的作用 该研究用荧光素标记的雪花莲凝集素测定肝癌细胞表面甘露糖基的情况雪花莲凝集素可以与含有甘露糖残基的结构特异性结合结果发现甘露糖残基在 和 细胞的质膜上表达较强而在 细胞上表达较弱 癌细胞和 孵育 后甘露糖基明显减少与正常肝细胞比较肝癌细胞中甘露糖基的表达水平较高 通过与甘露糖基结合竞争性地抑制了雪
15、花莲凝集素与甘露糖基的结合 对肝癌细胞的增殖具有浓度和时间依赖性的累积抑制作用 通 过 增 强 和 的 表 达 进 而 激 活 和 从而显著诱导肝癌细胞凋亡异常糖基化途径可以阻止 分支使高甘露糖簇变得容易被 接触因此/的升高可能进一步促进 与甘露糖基的结合并促进 的肿瘤细胞毒性作用 该研究的创新点在于 治疗组肿瘤组织中 和 水平显著降低即全身给药 能抑制体内 的 上皮间质转化()另一个创新是提出 诱导阻滞可能是通过抑制 的活性上调 和 的表达进而抑制 的活性拓展了 作用于/的途径程序性死亡配体()在细胞内和细胞外分布广泛 在肿瘤浸润 细胞()上与其受体程序性死亡受体()结合通过促进 细胞无能和
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