微波消融治療腫瘤免疫效應(yīng)研究進(jìn)程范文

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【摘要】微波消融治療腫瘤是指用特定頻率的電磁波來殺滅腫瘤的治療方法。微波消融適用于多種組織類型的腫瘤，具有受血流影響小、消融范圍廣、臨床療效好等優(yōu)點(diǎn)。微波消融不僅是一種簡單通過熱效應(yīng)殺滅腫瘤的手段，其產(chǎn)生的免疫效應(yīng)在殺滅腫瘤過程中也起到了重要的作用。本文總結(jié)微波消融引起的不同類型的免疫效應(yīng)，并展望微波消融聯(lián)合免疫治療在腫瘤治療中的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】微波消融；腫瘤；免疫效應(yīng)；免疫治療

近年來，微波消融技術(shù)在局部腫瘤的治療中取得了良好療效，目前該技術(shù)已應(yīng)用于肝［1］、腎［2］、肺［3］、胰腺［4］、骨［5］、乳腺［6］等多種組織的腫瘤治療中。微波消融治療與常規(guī)手術(shù)切除不同之處在于，腫瘤組織經(jīng)微波消融后發(fā)生凝固性壞死且留在體內(nèi)，而周圍正常組織極少或幾乎不受損傷。微波消融不僅可以通過產(chǎn)生熱效應(yīng)直接殺滅腫瘤，而且還能產(chǎn)生正向免疫刺激效應(yīng)。1996年NAKAYAMA等用微波（43℃，15min）消融治療小鼠黑色素瘤之后發(fā)現(xiàn)，小鼠腫瘤被成功抑制，生存期延長，而且在局部組織中發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞和自然殺傷（NK）細(xì)胞浸潤，首次提出微波消融腫瘤可能會產(chǎn)生免疫刺激效應(yīng)［7］。DONG等［8］報(bào)道肝癌微波消融術(shù)后患者的生存率提高，復(fù)發(fā)率降低，且生存率與消融局部T細(xì)胞、NK、巨噬細(xì)胞的浸潤程度呈正相關(guān)，證明了腫瘤微波消融的正相免疫刺激效應(yīng)。近年來，國內(nèi)外有陸續(xù)有研究報(bào)道微波消融治療腫瘤的同時(shí)使機(jī)體產(chǎn)生了免疫效應(yīng)［9-10］，這些免疫效應(yīng)對腫瘤的殺滅起到了一定的促進(jìn)作用，這意味著微波消融不僅是一種單純依靠熱效應(yīng)殺滅腫瘤的手段，而且經(jīng)消融后的腫瘤組織還可以激發(fā)機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生正向免疫效應(yīng)，臨床研究及應(yīng)用潛力巨大。但目前對這類免疫效應(yīng)的研究仍然缺乏系統(tǒng)歸納及總結(jié)。明確微波消融引發(fā)機(jī)體免疫效應(yīng)的機(jī)制，對該術(shù)式的臨床應(yīng)用以及推廣具有重要價(jià)值。本文將對微波消融治療腫瘤后機(jī)體免疫功能的變化進(jìn)行綜述，并探討微波消融聯(lián)合免疫治療在腫瘤治療中的前景。

1微波消融腫瘤的基本原理

微波消融采用介于紅外線和無線電波之間頻率（900~2450MHz）的電磁波［11］，由于該頻率接近水的共振頻率且水分子是極性分子，因此當(dāng)微波作用于水分子時(shí)會使其產(chǎn)生劇烈振動并以2~5億次每秒的速度翻轉(zhuǎn)，通過水分子劇烈運(yùn)動產(chǎn)生相互摩擦，從而產(chǎn)生熱量［12］；其他極性分子（如碳水化合物、蛋白質(zhì)等）也因類似原理產(chǎn)生熱量［13］；所產(chǎn)生的熱量可形成以微波天線為中心，直徑為2.0~3.0cm的高溫區(qū)［14］并作用于目標(biāo)組織，引發(fā)腫瘤組織凝固、壞死和其他一系列的生物學(xué)效應(yīng)。由于微波不依靠電流或組織傳導(dǎo)，消融中心區(qū)域的溫度可以迅速達(dá)到100℃以上，使消融區(qū)域組織壞死。但由于消融區(qū)域大，消融速度快，因此要嚴(yán)格控制消融條件，以防止過度治療破壞腫瘤周圍正常組織。

2微波消融對腫瘤微環(huán)境的影響

研究表明輕中度高熱（38~42℃）能使腫瘤細(xì)胞凋亡，腫瘤微環(huán)境也隨之發(fā)生改變［15］。腫瘤微環(huán)境成分復(fù)雜，由多種細(xì)胞和蛋白質(zhì)組成，它既為腫瘤生長提供有利條件，同時(shí)也具有內(nèi)分泌功能［16］，分泌大量的生長因子和細(xì)胞因子［17-18］。微波消融治療在腫瘤原位滅活的同時(shí)，能夠在一定程度上改變腫瘤微環(huán)境，研究顯示［19］微波消融治療非小細(xì)胞肺癌術(shù)后第1、3天，第1個月患者血清血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）較術(shù)前降低，研究發(fā)現(xiàn)NO及其限速酶iNOS與腫瘤生長關(guān)系密切，腫瘤細(xì)胞釋放到腫瘤微環(huán)境的NO能夠促進(jìn)腫瘤的生長，而VEGF能促進(jìn)腫瘤血管生長。微波消融術(shù)后腫瘤微環(huán)境中VEGF、iNOS濃度降低，進(jìn)一步抑制了腫瘤的生長。此外，部分研究表明［20］微波消融術(shù)還能增強(qiáng)抗原提呈細(xì)胞（APC），T細(xì)胞和NK等免疫細(xì)胞的活性，增加IL⁃12、IFN⁃γ、TNF⁃α等正向免疫因子的含量，從而提高腫瘤放療和化療療效［21］。增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤功能［22-23］，對機(jī)體的免疫狀態(tài)具有正向調(diào)節(jié)作用。

3微波消融治療腫瘤對淋巴細(xì)胞免疫功能的影響

微波消融術(shù)中，細(xì)胞膜脂質(zhì)層的流動性因高溫而增強(qiáng)，從而使腫瘤抗原暴露幾率增加或特異性腫瘤抗原決定簇發(fā)生改變，腫瘤的抗原性也隨之增強(qiáng)，這有利于機(jī)體產(chǎn)生抗體和補(bǔ)體與腫瘤抗原結(jié)合，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)抗原提呈細(xì)胞（APC）攝取后遞呈給CTL發(fā)揮殺滅腫瘤的作用［24］。細(xì)胞毒性溫度下（>43℃）的熱療能直接導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡，釋放腫瘤內(nèi)部抗原誘導(dǎo)機(jī)體正向腫瘤免疫反應(yīng)。而原有的腫瘤抗原決定簇的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，二者都可被機(jī)體免疫系統(tǒng)識別成為新的抗原。因此，經(jīng)滅活的腫瘤細(xì)胞沒有了腫瘤的活性而只保留了抗原性，從而形成“瘤苗”［26］，機(jī)體產(chǎn)生的抗體和補(bǔ)體與“瘤苗”結(jié)合，能誘導(dǎo)特異性細(xì)胞毒性T細(xì)胞（CTL）的增殖和分化，增強(qiáng)機(jī)體細(xì)胞免疫功能［27］。淋巴細(xì)胞浸潤入微波消融后的腫瘤組織可能不僅是一種純粹的炎癥反應(yīng)，而是由消融后的壞死組織引起的一個積極的抗腫瘤的免疫反應(yīng)。研究報(bào)道顯示［8］在對有多個結(jié)節(jié)的肝癌患者的其中一個結(jié)節(jié)進(jìn)行微波消融后，在未經(jīng)微波消融的結(jié)節(jié)標(biāo)本中檢測到廣泛浸潤的免疫細(xì)胞，包括T淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞（NK）細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，而且免疫細(xì)胞體積變大。這表明對肝癌進(jìn)行微波消融引起的免疫反應(yīng)對遠(yuǎn)處未治療的腫瘤存在一定影響，其原因可能是在治療和未治療的腫瘤組織中存在相似的抗原，會誘導(dǎo)相同的細(xì)胞免疫應(yīng)答。研究還發(fā)現(xiàn)，微波消融治療肝癌后免疫細(xì)胞浸潤數(shù)量隨時(shí)間變化。HAN等［28］連續(xù)動態(tài)觀察肝癌患者微波治療前及治療后30d內(nèi)T淋巴細(xì)胞及亞群的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)治療前后CD20+含量無明顯差異；而CD68+數(shù)量較術(shù)前升高且在術(shù)后第3天達(dá)到最高值，CD3+、CD45RO+、CD56+在術(shù)后17d達(dá)到峰值。電子顯微鏡觀察顯示，治療后T淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞內(nèi)的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量，以及巨噬細(xì)胞內(nèi)的次級溶酶體數(shù)量均較治療前明顯增多，說明這些免疫細(xì)胞的功能明顯增強(qiáng)［29］。

4微波消融治療腫瘤對機(jī)體免疫因子的影響

腫瘤細(xì)胞自身能分泌抑制性免疫因子，熱消融治療后腫瘤組織凝固性壞死，從而降低了腫瘤微環(huán)境或整個機(jī)體中腫瘤細(xì)胞分泌免疫抑制因子的水平，使機(jī)體的免疫系統(tǒng)能正常地識別和殺滅腫瘤組織。例如，可溶性白細(xì)胞介素2受體（sIL⁃2R）是一種由腫瘤細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，它能中和活化T淋巴細(xì)胞分泌的IL⁃2，起到封閉因子的作用，降低腫瘤患者機(jī)體的IL⁃2水平。相關(guān)研究報(bào)道顯示多種熱消融方式（包括微波和射頻消融）治療后患者的sIL⁃2R與熱消融前對比顯著降低［30］。抗腫瘤細(xì)胞因子在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用，而微波消融對腫瘤細(xì)胞因子也會產(chǎn)生影響。例如，IL⁃2促使T細(xì)胞增殖及產(chǎn)生細(xì)胞因子，其中，干擾素γ（IFN⁃γ）可直接抑制腫瘤細(xì)胞增殖；腫瘤壞死因子α（TNF⁃α）可直接殺傷腫瘤細(xì)胞，并抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移從而間接抑制腫瘤細(xì)胞的增殖；IL⁃12可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生IFN⁃γ，IFN⁃γ可通過強(qiáng)化腫瘤細(xì)胞的免疫原性而發(fā)揮抗腫瘤作用。GAR⁃DINI等［31］報(bào)道，輔助性T淋巴細(xì)胞在整個肝癌免疫過程中處于核心位置，IL⁃12、干擾素γ（IFN⁃γ）、和腫瘤壞死因子α（TNF⁃α）主要由輔助T細(xì)胞1（Th1）細(xì)胞分泌，IL⁃4和IL⁃10主要由輔助T細(xì)胞2（Th2）細(xì)胞分泌，機(jī)體Th2細(xì)胞因子表達(dá)下降時(shí)稱為Th1/Th2型偏移，而Th1細(xì)胞因子表達(dá)下降時(shí)稱為Th2/Th1型偏移。Th1/Th2型偏移時(shí)，IL⁃12、IFN⁃γ、和TNF⁃α發(fā)揮主要抗腫瘤作用。Th2/Th1型偏移時(shí)，IL⁃4和IL⁃10發(fā)揮主要抗腫瘤作用［32］。血清轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF⁃β1）屬于表皮生長因子（EGF）家族中的成員，通過與腫瘤細(xì)胞上EGF受體結(jié)合后發(fā)揮其生物效應(yīng)，能夠引起細(xì)胞內(nèi)某些原癌基因轉(zhuǎn)錄因子激活。腫瘤微環(huán)境中，TGF⁃β1由多種細(xì)胞（包括腫瘤細(xì)胞，免疫細(xì)胞，纖維母細(xì)胞等基質(zhì)細(xì)胞）分泌，其主要功能是促進(jìn)上皮細(xì)胞間葉化轉(zhuǎn)變/間葉細(xì)胞上皮化轉(zhuǎn)變（EMT/MET），抑制中晚期腫瘤細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，同時(shí)也有較強(qiáng)的促血管生成作用［33］。人類肝癌細(xì)胞由于負(fù)反饋機(jī)制失調(diào)能夠分泌大量的TGF⁃β1，TGF⁃β1通過調(diào)節(jié)肝癌組織相關(guān)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長，抑制機(jī)體的多種抗腫瘤免疫效應(yīng)，是腫瘤細(xì)胞逃逸機(jī)體免疫系統(tǒng)的監(jiān)視與殺傷的一個重要機(jī)制，在腫瘤發(fā)生過程中起著關(guān)鍵性作用。微波消融治療腫瘤后機(jī)體免疫狀態(tài)在一定程度上得到改善，是微波消融導(dǎo)致TGF⁃β1等體液因子出現(xiàn)一系列的變化。BEDOSSA等［34］在研究中發(fā)現(xiàn)，微波消融一周后TGF⁃β1明顯低于治療前的水平。曹興國等［35］在研究原發(fā)性肝癌患者微波消融治療前后腫瘤TGF⁃β1的變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，與微波消融前比較，微波消融后2周患者TGF⁃β1濃度顯著下降。而TGF⁃β1濃度的下降能在一定程度上解除腫瘤的免疫抑制效應(yīng)。

5微波消融治療腫瘤后機(jī)體熱休克蛋白的變化

熱休克蛋白（HSP）是生物體或離體培養(yǎng)細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的一組特殊的蛋白質(zhì)，在微波消融熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用下，腫瘤組織合成HSP。HSP從腫瘤細(xì)胞中釋放后可以有效激活處于靜態(tài)的APC，啟動機(jī)體抗腫瘤免疫反應(yīng)。另外，HSP能夠介導(dǎo)腫瘤抗原的交叉啟動［36］。交叉啟動是細(xì)胞外HSP與腫瘤抗原結(jié)合的能力被內(nèi)在化并呈遞給APC上的主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ類分子（MHCI）類分子，從而有效激活針對腫瘤抗原的CTL的過程。研究顯示，HSP不是凋亡中的腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的，而是壞死后的腫瘤細(xì)胞裂解出來的［37］，而且交叉啟動效應(yīng)也因壞死腫瘤細(xì)胞裂解物的產(chǎn)生而增強(qiáng)，而早期凋亡的腫瘤細(xì)胞沒有這種效應(yīng)［38］。樹突狀細(xì)胞（DC）是目前發(fā)現(xiàn)的體內(nèi)功能最強(qiáng)的APC［39］，微波消融后“瘤苗”誘導(dǎo)（DC）成熟的能力與腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的HSP相關(guān)［40］。相關(guān)研究報(bào)道［40］顯示HSP的生成被抑制時(shí)，小鼠胸腺瘤細(xì)胞裂解物誘導(dǎo)DC成熟的途徑也隨之被阻斷。雖然HSP是壞死的腫瘤細(xì)胞裂解后釋放出來的，但也有證據(jù)表明處于凋亡狀態(tài)的腎癌、鱗狀細(xì)胞癌和胰腺癌細(xì)胞也可以增強(qiáng)DC的活性，說明HSP的生成方式和功能因癌細(xì)胞病理類型的不同而存在差異［41-42］。這些腫瘤特征的差異并不是沒有意義的，因?yàn)闊嵯诳梢愿鶕?jù)溫度和消融時(shí)間來決定腫瘤細(xì)胞是壞死還是凋亡來調(diào)控HSP的釋放。已有研究探討溫度、時(shí)間等熱消融有關(guān)的因素與對腫瘤細(xì)胞殺傷之間的關(guān)系［43］，在40~42.5℃之間腫瘤細(xì)胞數(shù)量隨消融時(shí)間的延長下降不明顯，在43~47℃這一溫度區(qū)間腫瘤細(xì)胞數(shù)量隨消融時(shí)間上升呈指數(shù)下降。這些因素的綜合效應(yīng)決定腫瘤細(xì)胞處于存活、凋亡、還是壞死狀態(tài)，從而有效調(diào)控HSP的釋放。

6微波消融治療腫瘤對機(jī)體紅細(xì)胞免疫功能的影響

紅細(xì)胞免疫是機(jī)體免疫的重要組成部分。主要免疫作用有：（1）清除循環(huán)免疫復(fù)合物；（2）充當(dāng)輔助滅活因子促進(jìn)補(bǔ)體活化，增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的功能；（3）通過CD58+、CD59+與輔助性T細(xì)胞的CD2+粘附激活T淋巴細(xì)胞免疫功能，亦能與B細(xì)胞作用，促使B細(xì)胞增值、分化，產(chǎn)生免疫球蛋白；（4）促進(jìn)淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IFN⁃r，促進(jìn)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，使培養(yǎng)液中IgG、IgA的含量增加［44］；（5）對自體和異體抗原具有識別功能，且能儲存抗原［45］。WANG等［46］研究表明肝癌患者存在繼發(fā)性紅細(xì)胞功能障礙，紅細(xì)胞免疫復(fù)合物花環(huán)形成率明顯升高，而紅細(xì)胞補(bǔ)體C3b受體花環(huán)形成率明顯降低；而在微波消融治療腫瘤14d后，患者紅細(xì)胞免疫復(fù)合物花環(huán)形成率降低至正常水平，說明微波消融后機(jī)體紅細(xì)胞免疫功能得到恢復(fù)。7總結(jié)及展望微波消融術(shù)作為一種治療腫瘤的熱消融方法，具有操作簡便、消融徹底等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也可通過影響腫瘤微環(huán)境、淋巴細(xì)胞、免疫因子、HSP、紅細(xì)胞等改善機(jī)體的免疫功能，提高機(jī)體的抗腫瘤能力。微波消融治療腫瘤的免疫效應(yīng)還可以與腫瘤的免疫治療（包括過繼免疫細(xì)胞、注射免疫增強(qiáng)劑、免疫檢查點(diǎn)阻斷等）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更好的腫瘤治療效果。但是，關(guān)于微波消融產(chǎn)生免疫效應(yīng)的機(jī)制研究仍未完善，對不同類型及部位的腫瘤免疫效應(yīng)的差異仍不明確，相關(guān)免疫療法的劑量及用法等方面都需要開展更加深入的研究。總而言之，微波消融引起的多種免疫效應(yīng)具有廣闊的研究與應(yīng)用前景，這些關(guān)于免疫效應(yīng)機(jī)制的研究為腫瘤的臨床治療新方法的探索提供了有價(jià)值的參考依據(jù)。

作者：陳玲玲1；2林澤楓2；3張余4 單位：1南方醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，2廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院骨科醫(yī)院，3廣東省矯形技術(shù)及植入材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院/廣東省人民醫(yī)院骨科