肿瘤坏死因子与其受体相互作用概述

肿瘤坏死因子与其受体相互作用概述 摘 要 肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，简称TNF)是一种由巨噬细胞分泌的小分子蛋白，一种具有广泛意义的多肽因子。TNF具有抗肿瘤的活性、免疫调节活性、抑制脂蛋白酯酶活性等多种生物学活性。TNF的生物学活性是通过TNF受体(TNFR)产生的。本文综述了肿瘤坏死因子TNF与其受体的相互作用和TNF研究的几个热点问题。 关键词 肿瘤坏死因子TNF;TNFR;相互作用;生物学活性 肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，简称TNF)最先发现于内毒素激活的巨噬细胞中，它是一种仅能杀死肿瘤细胞而不损伤正常细胞的因子，并且发现它能激活中性粒细胞，使其 [1, 2]产生超氧化物，释放溶酶体酶，从而能够高效的杀死微生物。这一发现，推进了微生物抗癌剂的研究。近年来，肿瘤坏死因子引起各国学者的广泛关注，也取得了很大的研究进展。研究发现TNF不仅具有促进肿瘤细胞坏死的作用，而且与休克TNF—α发热等免疫应答关系密切。本文主要对TNF与其受体的相互作用和TNF的生物学作用的研究现状作简要概述。 1. 肿瘤坏死因子TNF与其受体简介 1.1 肿瘤坏死因子TNF 肿瘤坏死因子TNF首先发现于1975年，Carswell等人发现实验性诱生肿瘤的动物被注射BCG后，再注射LPS，血清中会产生一种与内毒素无关，但可引起肿瘤细胞坏死的活性因子， [3]被称为肿瘤坏死因子(Tumor Nerosis Factor ，简称TNF)。1984年Penica等人分离了人的 [3]TNF的 cDNA。目前，人们根据内源性TNF的来源将其分为三种:TNF—α，TNF—β，TNF—γ。TNF—α又称为恶质素，也是目前研究最多的一种，它不仅可以由巨噬细胞产生，其他细胞如上皮细胞、成纤维细胞、淋巴细胞、平滑肌细胞、肥大细胞、单核细胞和神经胶质细胞等在一定条件下亦有少量产生。它不含糖基，由157种氨基酸组成，单体分子量约为1.7Kd，PI为5.3，折叠方式为类似三明治的同源三聚体，由两个反向平行的β折叠组成，位于69位和101位的Cys形成连内的二硫键从而把2个β片层连接起来。TNF—β亦称淋巴毒素(LF)，主要由T淋巴细胞产生。研究发现，LF和TNF具有极其相似的化学性质，并发现LF和TNF可能来源于同一前体基因，所以称淋巴细胞产生的LF为TNF—β。它带有糖基，由171种氨基酸组成，单体的分子量约为2.5Kd。最近又将自然杀伤细胞(NK)产生的细胞毒性因子(NKCF)称为TNF—γ。 经研究发现，TNF—α和TNF—β基因以及重要组织相容性基因均位于人的第六号染色体短臂上，而TNF—β位于TNF—α基因的5’端，相隔大约有1.2KB;TNF—β基因的5’端位于HLA-B基因的5’端的下游，间隔210KB;TNF—α基因与Class三类分子上的补体基因连锁，间隔约350KB。TNF—α和TNF—β的基因结构中大约有30%相似，每个基因中约有两千多对碱基对，其中含有三个内显子和四个外显子。最后的一个外显子高度相似，编码80%的成熟蛋白质。前三个外显子和三个内含子具有很大的不同源性，调节复制的5’端也有很大不同。 TNF的产生需经历两个阶段:(1)启动阶段，在启动剂如酵母多糖的作用下使得巨噬细胞激活并增殖。(2)诱出阶段，在LPS等诱出剂的作用下，TNF由细胞出释放出来。目前有关启动剂的机理还不完全清楚。 1.2 肿瘤坏死因子TNF受体(TNFR) 肿瘤坏死因子受体(TNFR)存在于不同种类的正常或肿瘤细胞表面。研究发现，TNF的受体蛋白有两类，分子量分别为75KD和55KD，所以把它们称为P55R(TNFR)和P75R1(TNFR)。这两种类型均由胞浆结构区、跨膜区、胞外结构区、信号肽四部分组成的。它2 们的胞内结构区差别很大，但是胞外结构区很大程度上具有相似性，都具有四个富含半胱氨酸的功能区，与神经生长因子的受体胞外结构区很相似，每个功能区中含有6个半胱氨酸，形成3对二硫键，这种特殊的折叠方式决定了TNF与TNFR之间的特异性结合。TNFR的生物2学功能主要是通过配体的传递，使得大量的配体集中于TNFR周围，增强TNFR的信号传导;11活化的TNFR不会直接参与，它是通过诱导内源性TNF的分泌来发挥作用的。研究人员发现2 在人的尿液和血清中存在TNFR的可溶部分，起初被认为是TNF的抑制物，后来被证明是TNFR胞外结构区的一个部分，用来调节体内TNF的生物学功能的发挥。 不同细胞表达出来的肿瘤坏死因子受体不同。有些细胞只表达55KD的TNFR，但是大多数细胞既表达TNFR，又表达TNFR。这两种肿瘤细胞坏死因子受体与TNF有相似的亲和力，12 但是产生的大量信号是不重叠的。TNFR在成纤维细胞增殖、细胞损伤、细胞程序化死亡、1 诱导抗病毒活性等生物活性的信号传递上其重要作用;TNFR在NK和胸腺细胞等淋巴细胞2 的增值信号传递方面有重要作用。TNF的生物学功能主要是通过TNFR传递的，TNFR靠近11C末端的80多个氨基酸残基具有抗病毒活性、细胞程序性死亡、激活NK等重要作用。 TNF受体超家族中的成员除了TNFR和TNFR，还包括Fas抗原和CD40 。受体超家族成12 员的胞内部分的氨基酸序列一般没有相同的部分，但是Fas抗原和P55R的胞内部分有少量相 同。它们与相应的配体结合后，引导受体的寡聚化并引发后继的信号传递途径。 2. 肿瘤坏死因子TNF及其受体相互作用 肿瘤坏死因子TNF及其受体相互作用的研究最多的为TNF—α与其受体的相互作用。自然杀伤(NK)细胞和内皮细胞都可以持久的表达跨膜TNF—α，可溶性的TNF—α在调节炎症反应和细胞生存或死亡方面起着重要作用，但是若可溶性的TNF—α过度产生，则会导致IL-6、IL-8等炎症细胞因子的过度表达，从而引起一系列的炎症感染及自身免疫性疾病。TNF—α与受体的作用途径为:TNF—α与受体结合后，首先聚集细胞中的TRADD，使其与TNF—α受体的胞内部分结合。接着再活化另外两个受体相关蛋白TRAF2和FADD，从而激活多条信号通路如JNK来实现TNF—α的生物学工能。 图一 TNF细胞内信号通路 TNF—α的生物学功能具有双重性，因此目前关于TNF—α的抑制剂的研究也较多，主要包括以下五种抑制剂:(1)受体阻断抑制剂，这类抑制剂通过与TNF—α或是受体结合，中断或是阻断TNF—α与其受体的结合，从而降低TNF—α的活性。(2)p38MAPK抑制剂，这类抑制剂被TNF—α激活后，会活化核因子，进而调节IL-6等的基因表达。由于它能够促进TNF—α等致炎细胞因子的产生，而且可以影响这些细胞因子的生理功能，所以p38MAPK已成为抗TNF—α的位点。(3)PDE4抑制剂，因为它能够一直单核和巨噬细胞中的肿瘤坏死因子TNF—α的释放，所以已成为研究的热点之一。(4)核因子类抑制剂，这类抑制剂对于免疫反应有着重要的调节作用，核因子类抑制剂能够转移进入细胞核内部，和DNA的特定位点结合，从而调节IL-6等因子的转录。(5)TAGE抑制剂，它能够特异水解TNF—α前体，使其生成成熟的TNF—α。此类TNF—α具有活性，能够通过抑制IL-6等炎症因子的 表达而控制类风湿病的组织损伤。 图二 TNF—α抑制剂的作用位点 3. 肿瘤坏死因子TNF的生物学活性 3.1 肿瘤坏死因子TNF与肿瘤 肿瘤坏死因子(TNF)对于肿瘤具有抗癌和促癌的双重作用。欧美早在20世纪80年代初就对TNF—α的肿瘤治疗进行了临床试验。结果证明了美法仑治疗法联合TNF治疗转移性黑 [6]色素瘤总缓解率提高了10%—20%。而Egberts等人所做的实验即用TNF—α治疗小鼠胰腺 [7]癌原位移植模型导致肿瘤显著的生长并转移。以上两个实验足以说明了TNF—α对于肿瘤具有双重作用。 TNF—α的抗肿瘤机制主要包括:增强宿主的免疫力、影响肿瘤的血管系统和诱导凋亡。用AVD-TNF—α感染小鼠呈树突状细胞，能够促进此细胞的成熟以及T细胞的激活和增殖，导致免疫相关细胞表面相关因子的表达和宿主免疫力的增强;TNF—α能够使肿瘤细胞周围的上皮组织间隙增大，改变血管的通透性，从而使化疗药物更好的到达靶组织，抗肿瘤效果更好;TNF—α与受体结合后，使得一系列相关蛋白激活并参与反应，通过多条信号通路的相互作用，达到细胞凋亡。 TNF—α的促肿瘤的机制不是很清楚，但是也有了一些进展。研究发现，TNF—α与其受体结合后，可以通过调节端粒酶的活性，催化亚基hTERT从胞质移位到核，从而促进肿瘤细胞的无限增殖。除此之外大量TNF—α使用还能增加化疗的赖药性，从而达到促肿瘤的目的。 与其它淋巴因子一样，适量的使用TNF对于机体呈现保护性的反应;而过量的使用则会有如休克、发热、器官衰竭等对抗体不利的反应。 3.2 肿瘤坏死因子TNF与疟原虫病 Clark等人发现肿瘤坏死因子(TNF)具有抗疟原虫的活性。他们发现向小鼠体内注射TNF可降低小鼠患上疟原虫的机率。Taverne等人也发现TNF对于尤氏疟原虫具有很强的杀 [11]伤性。肿瘤坏死因子抗疟原虫病的机理目前还不太清楚。 3.3 肿瘤坏死因子(TNF)与糖尿病肾病 张敏英等人对120例糖尿病肾病患者和120例糖尿病患者的血清中TNF—α进行了测定，发现糖尿病肾病组的TNF—α水平明显高于糖尿病组，而糖尿病组的TNF—α水平明显高于 [10]早期糖尿病患者，多因素相关回归得出，TNF—α与糖尿病肾病的病程成正相关。 肿瘤坏死因子TNF—α参与糖尿病肾病的可能机理为:TNF—α可以刺激系膜细胞产生氧自由基，氧自由基可破坏基底膜，调动与胶原代谢有关的因子，加快肾小球释放胶原酶，因其蛋白质降解，从而引起糖尿病肾病。同时TNF—α能够促进ECM的分泌，ECM能够改善血管壁细胞膜的通透性，从而增加血浆渗出产生炎症，ECM也能够促进溶酶体蛋白质水解酶，促进蛋白质的水解。 NF与药物合成 3.4 肿瘤坏死因子T 肿瘤坏死因子TNF的发现，为药物的合成提供了新思路。目前合成抑制TNF—α生成的药物有:(1)研究发现抑制TNF—α合成的药物BPIP能够明显抑制脂多糖介导的TNF—α等炎症介质释放，从而减少了组织损伤;Hashinoto等人发现格雷沙星可抑制TNF—α的表达， [10]减少IL-8的产生，而更好的控制慢性气道炎症。(2)周新明博士等人对TNF—α抑制剂的深入研究研制出了抗RA的药物。这种药物对于类风湿病有很好的治疗效果。 3.5 其它生物学活性 肿瘤坏死因子的生物学功能多样，除上述功能外还具有:(1)TNF—α在没有淋巴细胞和免疫细胞辅助的情况下，能够快速且不可逆的抑制粒系肿瘤细胞和红细胞前体的生长。(2)免疫调节功能，TNF—α能够协同刺激T淋巴细胞，诱导生物体内的很多细胞产生细胞因子，参与机体的免疫调节。(3)TNF—α具有促进机体成纤维细胞增生的能力。(4)肿瘤坏死因子TNF—α能够抑制脂肪蛋白酶的活性，增加肌肉的分解，引起全身性的恶液质。 4. 肿瘤坏死因子(TNF)是由巨噬细胞产生的能够杀死癌症细胞而不损伤机体内正常细胞的细胞因子，TNF的发现具有广泛的意义，已引起医学和生物学的许多的工作者的极大兴趣，它在体内和体外都具有致实体肿瘤出血性坏死的生物学活性已被证实，目前对于TNF及其受体的研究还存在的问题主要包括:(1)TNF—α导致肿瘤坏死的机制是什么,(2)TNF体内的毒性如何,如何配合肿瘤治疗的其它手段,(3)TNF的抗虐原性的机制到底是什么呢,(4)TNF的其它生物学活性还有哪些呢, 参考文献 [1] 向春艳，何小燕，李逐波等. 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