超抗原－葡萄球菌肠毒素抗肿瘤作用的研究进展
【关键词】 超抗原；葡萄球菌肠毒素；恶性肿瘤；生物
超抗原（superantigen, SAg）是Janice White等［1］在1989年研究了金黄色葡萄球菌肠毒素（Staphylococcal enterotoxin, SE）对T淋巴细胞具有很强的刺激作用后提出的免疫学新概念。从此人们对其研究逐步深入，并取得了很大的进展。应用SAg进行抗肿瘤治疗是20世纪90年代才出现的一种新的治疗方式。SAg是一个庞大的群体，包括许多细菌、病毒和动物肌体内的自身产物，而目前报道的可用于临床抗肿瘤作用的SAg只有SE，而SE是目前已知的人淋巴细胞最强的刺激剂和最有力的细胞因子诱生剂。是第一个被发现的超抗原，也是目前研究最多、临床使用最为广泛的SAg。SE主要包括有金黄色葡萄球菌肠毒素A(SEA)、金黄色葡萄球菌肠毒素B(SEB)、金黄色葡萄球菌肠毒素C(SEC)。随着新的生物构建技术的应用结合其固有的生物特性，其临床的应用前景将更为广阔。笔者现就此作如下综述。
1 SE的抗肿瘤机制
1.1 SE依赖的细胞介导细胞毒作用
T细胞对抗原的识别，一般情况下，外来抗原需经抗原提呈细胞(antigen-presenting cell, APC)的胞内处理，并与MHCⅡ类分子结合，共同表达于细胞表面，与T细胞受体(T Cell receptor, TCR)的α和β链特异性结合，才能激活T细胞。而SAg作为一类特殊的抗原分子，与普通抗原存在着质的差异［2］，他们不需要经APC胞内抗原处理，也不受MHC的限制［3］。一端以高亲和力与APC上的MHCⅡ类分子连接，另一端与TCR的Ⅴβ片段连接，在APC外形成MHCⅡ类分子-SE-TCR-Vβ复合物。因MHCⅡ-SE复合体与TCR结合性较低，有利于SE激活一个T细胞后即解离，再去结合其它的T细胞，从而保证少量的SE可以激活大量的淋巴细胞［4,5］。只要有极低浓度（10～12mmol/L）的SE就可激活大部分含有TCR-Vβ的T细胞(主要包括CD4+、CD8+的T细胞)增殖，并使之释放多种细胞因子或产生细胞毒效应［6］。其T细胞激活率，一般有5％～25%，而常规抗原则只有0.1％～0.001％。经SE活化的CD8+T细胞(抑制性/细胞毒性T细胞)和CD4+T细胞(辅助性/杀伤性T细胞)，使之形成MHCⅡ类分子-SE-TCR-Vβ复合物，直接杀伤表达MHCⅡ类分子的肿瘤细胞，称为SE依赖性细胞毒作用(SE dependent cell mediated cytotoxity, SDCC)，而对不表达MHCⅡ类分子的肿瘤细胞也可产生间接的旁观者效应。被激活的T细胞可表达MHCⅡ类分子，又可与SE结合而再活化其它T细胞; SDCC是一非常迅速的T细胞介导的细胞毒杀伤机制，其与剂量是呈正性依赖的，而外源性SAg激活的T细胞具有很强的抗肿瘤作用［7］。
同时，已被SAg激活HLA-DR+的自身T细胞也能成为SDCC的靶细胞而被消灭，对免疫应答形成一种免疫反馈调节［8］。
1.2 由SE激活的T细胞释放多种细胞因子直接或间接杀伤肿瘤细胞
被SE激活的CD4+T细胞，可分泌大量的细胞因子，如IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-6和IL-12等多种细胞因子具有抗肿瘤作用，这些细胞因子又可进一步激活NK细胞，IFN-γ和TNF等细胞因子也可上调肿瘤细胞对MHCⅡ类抗原的表达，而直接或间接地杀伤肿瘤细胞［9,10］。
1.3 LAK细胞样细胞毒活性
被SE活化的T细胞释放的IL-2等多种细胞因子可进一步激活NK细胞使其发挥杀伤作用。而IFN-γ和TNF等细胞因子还可促进肿瘤细胞的MHCⅡ类分子表达，增强细胞的识别，从而对肿瘤细胞产生直接和间接的杀伤和抑制作用［11］。
1.4 其它
SAg能诱导树突状细胞，显著增强Ｔ细胞活化、增殖、分泌和杀伤肿瘤细胞，并优于肿瘤抗原的诱导作用，ＳＥＢ和ＳＥＣ的作用相似，为ＳＥＢ或ＳＥＣ与ＤＣ联合应用于临床肿瘤的治疗提供了证据。
除MHＣⅡ类分子外，SAg激活某些T细胞还需细胞间粘附分子等共刺激信号的协同，Krakauer［12］证实，粘附分子在SAg激活T细胞的过程中起重要的共刺激受体作用。
2 改良SDCC的实验研究
SE通过激活T细胞，溶解MHCⅡ类阳性肿瘤细胞的同时，也对MHCⅡ类阳性的其它非肿瘤细胞有杀伤作用，如B细胞和巨噬细胞等，这样也可能造成机体的免疫机能混乱，发生一系列自身免疫性疾病。目前，有许多学者通过一些改良的方法，试图提高SDCC的选择性，同时降低其副作用。
2.1 用单克隆抗体(McAb)与SE结合物导向性杀伤肿瘤
用SAg与抗肿瘤单克隆抗体(McAb)的偶联物或者它们的融合蛋白进行抗肿瘤实验是目前肿瘤导向治疗研究的一个热点。SAg与肿瘤单克隆抗体偶联，激活T淋巴细胞，导致对肿瘤细胞的杀伤。Dohlsten等［13］将SEA-McAb-C215构建成复合物，对结肠癌细胞进行杀伤实验，获得了十分满意的结果。 SEA-McAb-C215复合物具有明显的靶向作用，把大量的CD4+CD8+细胞招募到相应肿瘤部位，与肿瘤抗原识别。然而，单纯的SEA则没有这种靶向作用，说明SEA-McAb-C215复合物既保留了对TCRVβ成分的特异性选择，致使T细胞被激活，又保留了对结肠癌细胞的识别特异性，即只要表达C215抗原的结肠癌细胞，不管他们是否表达MHCⅡ类分子，都能与 SEA-McAb-C215特异性地结合。Gidlof等［14］用抗CD19Fab-SEA(D227A)治疗接种了Daudi淋巴瘤的严重联合免疫缺陷小鼠，结果瘤重减少了90%以上。因此，可以认为利用各种抗肿瘤抗原的McAb与SE结合，可用于多种肿瘤的导向性治疗。Kalland等［15］利用基因重组技术制成了SEA-McAb-SEA-McAb-C215的重组融合蛋白，发现这种融合蛋白与C215细胞的结合力远大于与MHCⅡ类分子的结合力。从而形成融合蛋白与肿瘤细胞单向牢固的抗原-抗体特异性结合，消除了MHCⅡ类分子表达与否的影响，有效地把T细胞导向至C215结肠癌细胞，使之被大量杀伤。Litton等［16］经动物实验表明，把融合蛋白SEA-Fab-C242注入荷瘤小鼠体内，数小时就可见到该蛋白已穿透到整个肿瘤组织中，同时在肿瘤部位聚集了大量T细胞和单核细胞，并产生大量细胞 因子，引起肿瘤细胞的凋亡。Giantonion［17］于1997年首先报道了用SEA融合蛋白治疗 21例恶性肿瘤患者(18例大肠癌，3例胰腺癌)，取得了满意的临床效果。因此通过肿瘤特异性McAb和融合蛋白导向的SAg，增加了SAg作用的组织特异性，同时减少C215对正常组织的毒副作用。
Ilback［18］等使用SEA和C215单克隆抗体或其片段的融合蛋白进行了一系列实验，结果表明：该融合蛋白保持了激活T细胞的能力，其对肿瘤细胞的亲和力比MHCⅡ类细胞要强100倍，并且激活T细胞对肿瘤细胞的杀伤具有很强的靶向性，这样大大降低了SEA 的毒副作用。
单纯的SAg不仅可介导活化的T细胞杀伤MHCⅡ类阳性的肿瘤细胞，也可杀伤MHCⅡ类阳性的B细胞、巨噬细胞、树突状细胞和胸腺上皮细胞等正常机体细胞。另外，虽然肿瘤细胞可在某种程度上表达MHCⅡ类分子，但是其阳性率一般都比较低［19］。对于那些不表达或低表达MHCⅡ类分子的肿瘤细胞，单纯的SAg就无法产生明显的杀伤作用。用McAb导向的SAg来杀伤肿瘤细胞有利于克服上述问题。McAb与SAg结合物刺激T细胞时，McAb的相关抗原起到了类似于MHCⅡ的抗原递呈作用，不仅可大量激活T细胞，而且对表达McAb靶向相关抗原的MHCⅡ类阴性或阳性的肿瘤细胞都有一定的杀伤作用。McAb-SAg结合物也明显优于双特异性McAb介导的细胞因子和单核-巨噬细胞等的抗肿瘤效果［20］。
2.2 其它
现在，国内外对SAg抗肿瘤的研究正方兴未艾。为减少治疗时的SAg的毒性，一些新的方法正在研究之中，纳米粒子包埋的SAg给药试验研究结果提示，SAg具有良好的抗肿瘤效果以及较好的安全性［21］，而一项SAg基因疫苗的研究结果也显示出对原发性肝细胞癌较好的免疫增强效果［22］。
SEA反复刺激后可致T细胞，尤其是CD4+T细胞急剧消失，从而导致免疫应答减退或消失［23］。SE类SAg诱导的无能T细胞不能正常进行蛋白磷酸化，AP-1及NF-KB等转录因子表达缺陷。此外，无能T细胞的信号途径发生改变，通过IL-2R的γ链传导，降低下游蛋白的磷酸化。处女型T细胞在无能的环境中仍能正常增殖，而无能的T细胞即使在正常的环境中无法正常增殖，这充分表明T细胞的无能是由其自身缺陷而非外来因素造成。给予外源性IL-2水平得以维持，因此IL-2的缺失是SEA 所激活的T 细胞发生无反应的一个重要原因［24］。
3 SＥ在临床恶性肿瘤治疗中的应用
癌症病人在进行放化疗过程中，抑制了骨髓造血功能，外周血中白细胞被大量杀伤，并出现一系列不良反应。SE可以刺激外周血白细胞增殖，可以治疗或辅助治疗肿瘤患者。余德彰等［25］报道，16例中、晚期肺癌患者在化疗过程中经肺动脉导管滴注SE，病人外周血白细胞数从治疗前的(4.2±0.5)×109/L升高到治疗后的(6.5±1.3)×109/L。而单纯化疗组则从治疗前的(4.9±1.2)×109/L下降到治疗后的(2.6±0.4)×109/L，两组相比，经SE治疗前患者的白细胞数差异无显著性，治疗后差异有显著性。赵乐修［26］也报道了相同的效果，23例联合化疗和SE腔内灌注的肺癌患者，与21例单独化疗相对照差异有显著性，加用SE组治疗前后白细胞分别为(4.9±2.3)×109/L和((4.2±3.3)×109/L，而对照组白细胞治疗前后分别为(4.5±1.9)×109/L和(2.9±1.2)×109/L，两组白细胞数的变化差异有显著性。SE还可以提高化、放疗效果和减轻放、化疗引起的胃肠道反应。张金兰报道［27］，18例恶性肿瘤病人放疗中并用SE后，完全缓解(CR)+部分缓解(PR)15例，有效率为83%;对照组18例单纯放疗后CR+PR 13例，有效率为72%。221例恶性肿瘤患者接受化疗并用SE后，CR+PR 107例，有效率为63.7%；对照组217例化疗后，CR+PR 50例，有效率为47.2%，差异有显著性。40例恶性肿瘤病人随机分为化疗并用SE治疗组和化疗辅以胃复安等对照组各20例，结果加用SE组无毒副反应 16例，轻度反应4例，而加用胃复安组轻度反应8例，中度反应7例，重度反应5例，两组差异显著。临床应用证明，SE在体内可刺激T细胞增殖，增强免疫功能。余德彰等［25］用SE治疗中、晚期肺癌患者与化学药物组相比较，治疗后化学药物组T3、T4水平明显下降，而SE组则明显上升。单用SE治疗后T3、T4及T4/T8值明显高于治疗前。与放疗同用，治疗组，NK细胞活性及LAK细胞活性明显高于治疗前，而对照组则明显低于治疗前，表明SE有明显的激活T细胞作用［28］。SE在激活细胞免疫的同时也激活体液免疫，221例中、晚期恶性肿瘤病人经化疗并用SE治疗后，血清中IgG含量升高173例，占73%；IgA升高154例，占69.7%；IgM升高103例，占46.6%［27］。SE在消除恶性腹水方面也有一定的作用。74例恶性腹水患者中单独使用SE腔内灌注，有效率为50%，单用顺铂有效率为50.2%，两者联用有效率可达80.6%。有学者临床应用的结果显示［29］，恶性肿瘤病人单独使用SE后实体肿瘤体积变小，200例食管癌、胃癌和肺癌等病例，经 SE治疗后，CR和PR 86例，有效率为43%，其中CR 10例，占5%。另16例中、晚期肺癌经肺动脉导管滴注SE后，CR+PR 10例，有效率为62.5%［25］。
SE是一组对热稳定的可溶性蛋白质(易溶于水和盐溶液)，耐热100℃30min，分子量为26－30kDa，能够抵抗胃肠液中蛋白酶的水解作用［30］。与热疗联用取得较好的结果。郑家平［31］等在27例恶性胸水中用SAg药物高聚生联合热疗和化疗，其中接受1个疗程4例，2个疗程20例，3个疗程3例，平均2.0个疗程。总有效率为88.9%(24/27)，临床症状缓解率为88.9%(24/27)，20例治疗后ＫＰＳ评分明显提高(≥20)，受益率为74%(20/27)。发热是主要的毒副反应。认为三联法治疗恶性胸水安全、有效、毒副反应轻微,值得临床应用。
4 SE的实验研究
目前，对 SE已有广泛的基础研究。在这一方面我国科研人员已经在SAg的研究上作了大量的基础与临床应用工作，从金葡菌代谢产物中提取抗肿瘤的有效成分，在带不同癌瘤的动物体上进行了不同剂量的抗肿瘤临床观察，已取得了较满意结果。利用基因重组技术提示，各剂量的重组SEA均能显著抑制肿瘤的生长(P<0.001)。重组SE的高、中、低剂量组的抑瘤率分别为79.3%，75.6%，73.8%，而中剂量原位注射的抑瘤率高达90.6%。这提示超抗原靶向治疗较直接利用，其抗癌效果更好［32］。
程慧桢等［33］用葡萄球菌肠毒素协助无水酒精局部注射治疗肝癌发现能够增强肝癌患者局部抗肿瘤细胞免疫；肿瘤患者局部细胞免疫影响其预后状态；能够进一步降低该治疗方法治疗原发性肝癌的近期复发率。
Perabo等［34］对SEB应用于膀胱癌的灌注治疗进行了临床前评估，结果表明SEB能够有效杀伤肿瘤且未见毒副作用出现。在本研究中，用SEA注射荷瘤小鼠，能够有效抑制肿瘤的生长，而尤以中剂量原位注射(每只鼠110 ng)效果最佳。这表明，将SAg进行局部给药或加以靶向修饰，可较好地应用于肿瘤的治疗。
Thamm等［35］研究发现，用含编码SEA及狗白细胞介素-2基因的脂类复合物免疫基因对狗的自发性软组织肉瘤进行治疗，每周给药 1次，连续 12周并逐渐提高剂量，治疗后狗的 16个软组织肉瘤中有 14个检测到了质粒DNA，且其中3个有特异性质粒mRNA，并且整个实验均有很好的耐受性。实验结果提示，在犬的自发性软组织肉瘤中，用含SAg免疫基因联合治疗有很好的耐受性及抗肿瘤效果。此外，国外学者还利用带有异种双功能交叉连接试剂的细菌超抗原修饰肿瘤细胞，以及用表达带有融合蛋白的超抗原以达到治疗肿瘤的目的，也取得了很好的效果［36,37］ 。
5 结语
也正由于SE具有独特高效的诱导机体抗肿瘤免疫反应的特性，把它作为抗肿瘤生物制剂，应用于抗肿瘤疗法中，将会有广泛的应用前景，也必将会取得更快更显著的进展。
SEA作为一种新型的抗肿瘤治疗手段，实验研究的总体效果比较好，目前正逐步应用于临床。也存在以下几个问题：①微量的SAg即可激活大量的T细胞并分泌多种细胞因子，应用剂量稍不准确就有可能导致机体免疫调节功能紊乱和一系列急慢性疾病发生，如毒素中毒综合征、风湿性关节炎、风湿热、川畸病和非特异性皮炎等。②SAg诱发的SDCC 对表达MHCⅡ分子正常细胞的杀伤作用。③SAg反复应用所致免疫耐受问题。④局部和系统的免疫毒性：如发热、呕吐、腹痛、腹泻等。⑤使用剂量、疗程及与其它疗法的关系等尚不明确。 因此，为避免SAg激活全身大量T细胞而引起疾病的危险，限制SAg的活性在瘤区发挥作用是一关键步骤。总之，SAg作用为强大的T细胞激活剂，在抗肿瘤免疫治疗中展示了良好的应用前景。
【】
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