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目的:通过对体外培养骨髓树突状细胞和抗原负载树突状细胞,于B16黑色素瘤荷瘤小鼠体内的迁移(归巢)径路,及其生物学特性的形态学变化的追踪研究,探讨树突状细胞在体内的迁移机理及粘附分子和趋化因子的调节作用,为诱导高效树突状细胞疫苗,增强体内的抗肿瘤免疫反应,扩大肿瘤免疫治疗的应用提供资料。
方法:1.于C57BL/6小鼠皮下接种体外传代的B16F10系黑色素瘤细胞株,建立荷瘤鼠模型。2.以GM-CSF+IL-4体外培养骨髓树突状细胞。3.用肿瘤抗原多肽体外冲击骨髓树突状细胞,制备抗原负载树突状细胞。4.采用光镜、电镜、免疫组织化学和原位杂交法,观察研究经BrdU标记的体外培养骨髓树突状细胞和抗原负载树突状细胞在癌及癌周围皮肤和局域淋巴结内的分布和生物学特性的形态学表现,分析LFA-1、CCR7、B7-2和INF-γ的表达。
结果:以GM-CSF+IL-4体外培养的骨髓树突状细胞,S-100蛋白表达阳性,光、电镜下可见典型树突状细胞的形态特征,细胞功能活跃;经BrdU标记的树突状细胞和S-100蛋白表达阳性细胞主要分布于癌周围组织和癌巢的边缘区以及这些区域的淋巴管和血管内,在局域淋巴结内主要分布于被膜下窦、被膜下窦池、副皮质区和高内皮微静脉内,实验组与对照组比较,二者有显著差异(P<0.01);透射电镜观察到分布于癌周围组织和癌巢边缘区的输入树突状细胞与癌细胞接触,与淋巴细胞接触或树突状细胞与淋巴细胞以及癌细胞三者互相接触。位于血管和淋巴管内外的树突状细胞,细胞变形呈游走状态和穿越管壁的迁移状态。输入24小时后开始在局域淋巴结的被膜下窦、被膜下窦池、副皮质区及高内皮微静脉内集聚,3~4天达高峰,同时发生细胞形态的改变。在副皮质区的树突状细胞以突起与周围淋巴细胞密切接触,淋巴细胞呈活化状态,数量增多。此时淋巴细胞归巢活跃,肿瘤周围募集大量淋巴细胞,淋巴细胞与癌细胞相互作用,癌细胞开始凋亡或坏死。
抗原负载树突状细胞的基本形态和特性与体外培养树突状细胞相同,但抗原负载树突状细胞形体较大,细胞质多,细胞核形状不规则,较早进入局域淋巴结。在淋巴结的副皮质区三五成群,周围环绕大量活化的淋巴细胞,淋巴细胞归巢活跃。在肿瘤局部可见大量淋巴细胞与癌细胞接触,细胞膜消失,细胞质外溢,细胞核固缩、凋亡,甚至溶解坏死。同时常常可见肿瘤抗原负载DC与癌细胞接触并伴有癌细胞凋亡现象等。
在回输后的不同时间,不同部位细胞因子LFA-1、CCR-7、B7-2和IFN-r的表达有较大差异。B7-2和IFN-r表达的高峰位于LFA-1、CCR-7表达高峰之前。LFA-1、CCR-7表达与树突状细胞迁移状态呈正相关,分别与对照组数密度和面密度比较有显著差异。
结论:
1.肿瘤局部皮内注入的骨髓DC和肿瘤抗原负载DC可以通过淋巴和血液循环两条径路进入局域淋巴结,提呈抗原,激活副皮质区的淋巴细胞,启动肿瘤免疫应答的初始反应提示,肿瘤周围的类高内皮微静脉、淋巴管和淋巴结副皮质区的高内皮微静脉是迁移的重要场所。
2.输入的体外培养DC和肿瘤抗原负载DC皆与癌细胞直接接触、融合,癌细胞凋亡,提示体外培养DC和肿瘤抗原负载DC可能有直接杀伤肿瘤细胞的作用。
3.用全细胞肿瘤抗原多肽体外冲击以GM-CSF+IL-4体外培养的肿瘤抗原负载DC,通过激活淋巴细胞的功能,诱导产生强杀伤力的CTL,有明显的抗肿瘤效应。
4.CCR-7表达与树突状细胞迁移状态呈正相关,LFA-1与肿瘤局部淋巴细胞的募集呈正相关,B7-2、IFN-r上调LFA-1、CCR-7的表达,可以推测LFA-1、CCR-7、B7-2、IFN-r等细胞因子对树突状细胞的迁移有重要的调控作用。