肿瘤坏死因子

肿瘤坏死因子 肿瘤坏死因子研究综述 【摘要】:本文主要阐明了肿瘤坏死因子-a的结构、生物学功能及了近几年来对于肿瘤坏死因子的临床医学上的研究进展。 【关键词】:肿瘤坏死因子-a、结构、功能、研究进展 1962年o’Malley等首先发现用灵感菌脂多糖注射小鼠后，小鼠血清能使S180肉瘤组织发生出血性坏死。1975年Carwell[1]被细菌感染后的小鼠血清中有一种蛋白质类物质能够导致肿瘤出血，并能抑制杀伤体外培养的肿瘤细胞。之后，Old首次将因子命名为肿瘤坏死因子(tumor necrosic factor,TNF)又称恶病质因子(cachectin)。从此对它的研究进入了一个新的时期，至今方兴未艾，近年来肿瘤坏死因子在临床上的研究也较多。 1、 TNF的结构及生物学活性 1) TNF-a的分子结构 TNF-a主要由活化的单核巨噬细胞产生，又称为恶液质素(cachetin); 活化的T淋巴细胞也可产生一种与TNF-a类似的(有30%左右的同源性)淋巴素(lymphotoxin)并与TNF-a有共同的受体，称之为TNF-β。人的TNF-a是一种相对分子质量为17×10?的亚单位结构蛋白，由157个氨基酸构成，依动物种属及分离方法的不同，可以以二聚体或三聚体的形式存在。人的TNF-a为非糖基化蛋白，而几乎所有动物的TNF-a均为糖蛋白。小鼠和人的TNF-a不论其前体分子在N端脱去76和79个氨基酸而成。这一过程由金属酶催化酶抑制剂对一些与TNF-a有关的疾病具有活疗的价值[2]，小鼠和人的TNF-a不论其 前体分子或具有生物活性分子都高度的一致。每个TNF-a亚单位在69位和101位含有两个半胱氨酸，形成一键内二硫键，中度疏水。 2) 生物学活性 TNF-a具有广泛的生物学活性，在机体的细胞功能调节，免疫和炎症反应等过程中起重要作用，抗肿瘤作用是它最主要的功能，与多种机制有关。它与细胞表面特异性受体结合形成复合物，触发溶酶体释放，引起肿瘤细胞溶解。在体内，TNF-a对肿瘤血管内皮细胞有直接的毒性作用，可增加内皮细胞与中性粒细胞的粘附，诱发机体凝血机制，经一系列连锁反应，产生血栓并阻塞血管，肿瘤组织因缺氧而发生坏死。最近发现TNF-a可诱发肿瘤细胞凋亡而发生肿瘤作用。 TNF-a对成纤维细胞有致分裂的作用使其表达Ι型组织相容性抗原(MHCI);可通过增加中性粒细胞CD18表面抗原来增强其对内皮细胞的粘附及抗体依赖性细胞反应，也可增加血小板活化因子(PAF)、花生四烯酸(AA)的合成和释放。TNF-a可促进内皮细胞粘附分子的表达[3]和I1-8-PAF的释放向中性粒细胞游走及激活。TNF-a也可促进单核巨噬细胞的活化加速IL-2受体的表达。 3) TNF-β的结构 TNF-β是一种具有多种生物活性的前炎性细胞因子,主要由活性的细胞产生。T细胞在抗原、丝裂原等刺激下可产生高水平的TNF-β，其分泌主要受细胞活素类物质和其结合配体半乳凝素2(LGALs2)调节。人类TNF基因位于6P21，与HLA基因连锁包括四个外显子和三个内含子，并含34氨基酸残基组成的信号肽，由205个氨基酸 残基组成。 TNF-β通过与其受体结合发挥生物学作用，TNF-β受体有两种:TNFR1和TNFR2。两种TNFR家族成员，分别含有455个氨基酸，均由信号肽、胞处结构域。跨膜及胞内结构域4个部分组成。 4) TNF-β的生物学功能 杀伤或抑制肿瘤细胞:TNF-β在体内、体外均能杀死某些肿瘤细胞或抑制肿瘤细胞。调节机体免疫功能损伤内皮细胞或导致血管功能紊乱，造成肿瘤组织的局部流血，阻断而发生出血，缺氧坏死有关[3]。 提高中性粒细胞的吞噬作用:增加过氧化物阳离子的产生，增加机体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC)功能。刺激细胞脱颗粒和分泌髓过氧化物酶。 抗感染:通过抑制病毒蛋白合成，病毒颗粒的产生和感染性，杀伤受感染细胞同时作为一种内源性致热源直接刺激下丘脑体温调节中枢和刺激巨噬细胞释放细胞白介素-1而引起的热反应。 促进细胞增强和分化:TNF-β促进T细胞主要组织相溶性复合物(MHC)I类抗原表达增强白介素-2依赖的胸腺细胞，T细胞增强能力。促进白细胞介素-2集落刺激因子和干扰素-γ等淋巴因子的产生，增强有丝分裂原及外来抗原刺激B细胞的增殖和免疫球蛋白的分泌。TNF-β可以与其受体结合形式同型三聚体，同时又可以于淋巴毒素-β(LT-β)结合形成异质三聚体，而与LT-β受体结合，通过其传递信号激活核转录因子,,(NF-KB)途径，而激活致炎因子，在动脉粥样硬化过程中诱发血管内皮细胞。血管平滑肌细胞和某些淋巴细胞 表达大量的粘附分子和细胞因子，如血管内皮细胞粘附分子-1(VCAM-1)细胞间粘附分子-1(ICAM-1)白介素-1α、白介素-1b等。 2、 肿瘤坏死因子与高血压 TNF-a可能是高血压发生和发展的一个独立危险的因素，在高血压状态人群中具有升高的C反应蛋白(CRD)水平者占31%。有较高的TNF-a水平者32%表明高血压当前状况即可能开始了炎症过程，而中心性肥胖的人群中这一比例分别为53%和30%。表明肥胖所致的慢性炎症反应与高血压等心管事件相关。管性高血压早期普遍存在着TNF-a水平高者，已有研究表明证实TNF-a与高血压升高之间的相关性[4]。TNF-a水平高者发展为高血压可能性高。 体内TNF-a表达增多可致血压升高，机制如下:(1)直接细胞毒作用TNF-a可促进中性粒细胞脱颗粒及氧化代谢，加速脂质过氧化。(2)破坏血管内皮细胞(VEC)的结构和功能的完整性，使其分泌血管活性物质平衡紊乱，舒血管物质(如NO)合成与释放减少，缩血管物质(如ET、前列腺素)分泌增加，使血管调节失衡，间接促进血管收缩，外周阻力升高，血压升高[5]。(3)内皮细胞c-sis,c-myc和c-fos等原癌基因的异常表达，导致DNA合成增加血管平滑肌细胞(VSMC)增生，使血管壁增厚管腔缩小，外周阻力增加，导致血压增高。(4)循环中增加的血管紧张素?(Ang?)及TNF-a可致血清中活性氧簇(Ros)升高，通过减少内皮源性的NO合成而抑制血管舒张增加血管收缩[6],高血压可致机体TNF-a水平升高，升高水平与 血压水平相关。(1)高血压激活肾素-血管紧张素系统(RAS)，产生肾素。Ang?等活性成分，这些活性成分作用于膜上的受体介导胞浆中的NK-KB快速激活，引起TNF-a的表达增加。(2)脂肪组织生成众多的艳星细胞因子，如脂联素、TNF-a及?-6等多种细胞因子，使TNF-a的生物活性升高。(3)Kim KI等在一项关于24h血压变异率与血清中Il-6、TNF-a和CRP水平的相关性研究中，发现血压的波动与TNF-a水平有相关性，表达血压本身即是炎症的一个刺激因素[7]。(4)高血压大鼠和患者周围血中的单核细胞存在预激活，致使炎性细胞因子TNF-a、Il-1β、Il-6分泌增加。(5)体外实验显示，高血压时心肌内肥大细胞的含量明显增加，受刺激后NF-KB表达增加4倍。这亦可能是TNF-a水平升高的又一因素，还有许多实验证实压力超负荷时，心肌细胞也能检测到TNF-mRNA和蛋白质的表达，血管内皮细胞长期受高血压和异常血流冲击受损，可引起炎症细胞粘附，激活单核-巨嗜细胞系统增加分泌TNF-a[8]。 3、 肿瘤坏死因子与胰岛素抵抗 胰岛素抵抗是指机体胰岛素介导的葡萄糖摄取和代谢能力降低，包括胰岛素的敏感性和反应性降低，它是肥胖的T2DM发病机制的一个共同特征。目前认为肥胖是一种慢性低度非特异性炎症反应，肥胖时脂肪细胞分泌多种细胞因子，在参与胰岛素抵抗的发生机制中占重要地位。 TNF-a最初是由脂肪细胞产生的，但脂肪组织中的巨噬细胞是其主要来源。在恶性肿瘤、感染、烧伤等状态下机体产生胰岛素抵抗，在这 些情况下血中的TNF-a的水平增加并与胰岛素抵抗相关，TNF-a的基因表达增加，给予TNF-a在中和抗体后可以改善胰岛素抵抗，在敲出TNF-a基因的肥胖模型小鼠中骨骼肌胰岛素敏感性得以改善，一项人群研究显示:TNF-a水平升高伴随有胰岛素抵抗和代谢综合征发病率升高。TNF-a是胰岛素抵抗的一个独立危险因素。另一项研究显示: 人体脂肪组织中TNF-a表达与BMI、体脂和高胰岛素血症成正比，而减轻体重后TNF-a水平下降，还有报道称:肥胖患者的脂肪组织中TNF-a表达增加，且与内脏脂肪量成正相关，而肥胖的2DM患者，血清TNF-a水平与胰岛素抵抗相关。 4、 TNF与类风湿性关节炎(RA) TNF-a在RA发病机制中起着重要的作用，在骨性关节炎中，一种未知的抗原与T细胞相互作用，促进TNF-a的释放。TNF-a是RA形成的关键酶，约50%骨关节炎患者的滑液中可检测到高水平的TNF体外骨关节炎滑膜组织及分离培养的骨关节滑膜细胞，滑液中单核细胞亦可自发的分泌高水平的TNF并因次级因素的存在而增加，动物实验表明:小鼠转入TNF-a基因，可持续表达TNF-a，自发产生类似RA大的关节炎，抗TNF-a抗体能减轻TNF-a转基因小鼠以及胶原诱导的关节炎模型小鼠的炎症。TNF-a是目前RA治疗实验的主要靶标[9]抗TNF-a单克隆抗体和可溶性TNF-a受体溶合蛋白能特异结合TNF-a。 5、 TNF与疟疾 许多实验证实，TNF对疟疾原虫有一定的杀伤作用，但必须在体内某 些因素的作用下才能发挥这种效果[10]。 目前认为TNF的免疫保护机制可能有以下几种:a 增加吞噬细胞的吞噬能力，研究发现，将不同计量的TNF与中性粒细胞作用，30分钟后与恶性疟疾原虫共育，结果发现中性粒细胞对各种疟疾原虫吞噬作用增强，而且加强程度在一定范围内与TNF成正相关。b 通过NO机制，TNF可能通过刺激淋巴细胞、巨噬细胞、内皮细胞、中性粒细胞等释放NO，抑制疟疾原虫线粒体功能，减少其活动所需的能量产生，最终导致虫体发育障碍甚至死亡。 尽管TNF在疟疾感染中起着重要的免疫保护作用，但负面影响也不可忽视，尤其是在较严重的脑型疟，临床观察表明人类疟疾的严重程度与TNF有一定的关系，恶性疟疾患者血清中有TNF的浓度明显高于正常人，而且病情随着血清中TNF浓度升高而加重[11]。