TNF简介(发展史、生物学活性、抗肿瘤机制)

肿瘤坏死因子的发现、发展史

肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)是迄今发现的直接杀伤恶性肿瘤作用最强的生物活性因子，能特异性杀伤肿瘤细胞而对正常细胞无明显的毒性作用，因而受到人们的普遍重视。目前普遍认为，TNF最早是1975年由Carswell发现的。Carswell在研究中观察到，经卡介苗致敏的小鼠被注射大肠杆菌内毒素后，血清中出现一种物质，该物质在体内可以使移植肿瘤发生出血、坏死，遂将该物质命名为肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)。

其实早在十九世纪后期，Coley等就观察到，当肿瘤患者伴有感染时，其肿瘤偶尔可以消退甚至痊愈。基于这些发现，Coley等开始用一些灭活的G+和G-细菌混合物作为疫苗，来治疗恶性肿瘤，称为“Coley毒素”疗法。Coley毒素的应用，大大提高了软组织肿瘤患者的生存率，这在当时获得了较高的评价。1936年，随着Coley的去世，人们对Coley菌苗的兴趣被广泛应用的化疗和放疗所取代。100多年后的今天，当人们再次关注“Coley毒素”疗法的时候，发现该疗法的主要原理之一就是通过诱导体内产生大量的TNF来实现抗肿瘤作用的。

自Carswell发现TNF后，许多学者进行的其他研究均观察到TNF在体外和体内对多种肿瘤细胞有明显的细胞毒作用。1984年Pennica等首次克隆了人TNF-α的cDNA，并在大肠杆菌中表达成功。随后，即有许多学者致力于将TNF应用于临床的研究。自1987年起，在欧洲（德国、英国、法国、波兰、埃及等）、美国、日本等地陆续有进行TNFⅠ期和Ⅱ期临床试验的报道。但临床试验的结果给对TNF满怀希望的人们带来的是失望。TNF类似严重感染所致的不良反应令患者难以耐受，而患者可以耐受的剂量似乎达不到抗肿瘤的浓度。一时间TNF的临床研究陷入了低谷，进一步的临床研究几乎停滞。

由于TNF明确的抗肿瘤活性，使得不少学者不愿轻易放弃对其的研究。90年代中期以来，陆续有临床研究者报道了TNF局部用药的临床结果。证明TNF局部用药（大剂量局部灌流、肿瘤内注射、腔内注射等）既可达到良好的抗肿瘤效果，又可避免全身用药的严重副作用，这一发现重新燃起了人们对TNF的热情。

随着对TNF结构和作用机制的深入研究，一些高效、低毒的TNF变构体不断涌现，TNF 的临床研究又有了新的进展。下面简单介绍一下TNF。

TNF的生物学活性

TNF是一种真正的多效因子，具有多种生物学效应。它可直接作用于T细胞、B细胞、Mφ、NK细胞等效应细胞，在细胞水平上发挥作用。

1.与受体结合，引起细胞破坏、死亡

TNF与相应的受体结合后可向细胞内转移，被靶细胞溶酶体摄取导致溶酶体稳定性降低，各种酶外泄，引起细胞溶解。也有认为TNF通过激活磷脂酶A2，释放超氧化物而引起DNA断裂。TNF尚可改变靶细胞糖代谢，使细胞内pH降低，导致细胞死亡。

2.损伤内皮细胞，激活凝血系统

TNF可作用于血管内皮细胞，使内皮细胞损伤或导致血管功能紊乱；通过激活凝血系统的活性，导致血管内血栓形成，引起组织供血障碍。

3.引起机体发热

TNF作为内源性致热原，引起发热的机制可能是通过直接刺激下丘脑体温调节中枢和刺激巨噬细胞释放IL-1而引起，还可通过IL-1、TNF-α刺激其它细胞产生IL-6。

4.促进细胞的增殖和分化，调节机体免疫功能

TNF促进T细胞MHCⅠ类抗原表达，增强IL-2依赖的胸腺细胞、T细胞增殖能力，促进IL-2、CSF和IFN-γ等淋巴因子产生，增强有丝分裂原或外来抗原刺激B细胞的增殖和Ig分泌；它能促进T细胞及其它杀伤细胞对肿瘤细胞的杀伤，并增强CTL对病毒感染细胞的杀伤作用。

5.抑制新骨生成、刺激骨吸收

TNF在体外可刺激骨质破坏和再吸收，抑制新骨形成。将重组TNF加入体外骨培养物可使多核的破骨细胞数增加，矿化的骨质质量下降，骨胶原（骨质的主要成分）合成抑制。TNF刺激骨吸收是通过诱导成骨细胞产生一种可溶性因子完成的。

6.激活嗜中性粒细胞和巨噬细胞

嗜中性粒细胞是一种特殊的白细胞，它可提供第一道防线，吞噬或杀伤入侵的微生物。在急性炎症反应阶段，它抗击入侵微生物的同时，也可使宿主组织发生损伤。TNF-α刺激嗜中性粒细胞可引起噬菌作用、脱颗粒作用和呼吸爆发活动的增加。TNF可提高中性粒细胞的吞噬能力，增加过氧化物阴离子产生。同时TNF-α可提高中性粒细胞合成PAF的作用并可促进中性粒细胞粘附到内皮细胞上。TNF-α也可促进单核巨噬细胞的活化，加速IL-2受体的表达。

TNF抗肿瘤作用的机制

TNF最明显的活性特征是可以在体内或体外特异性杀伤肿瘤细胞，而对正常细胞无明显的毒性作用，且抗肿瘤作用没有明显的种族特异性。

1.通过TNF受体介导的对肿瘤细胞的直接杀伤作用

对TNF敏感的肿瘤细胞表面存在TNF受体(TNFR)，TNF通过与该受体结合，引发细胞的一系列变化，最终导致肿瘤细胞的死亡。研究发现，TNF经过TNFR的识别、结合、内吞，导致一系列的变化，膜蛋白特异性磷酸化，产生大量热能，溶酶体酶类高度活化，膜通透性增加，蛋白酶类溢出，导致细胞溶解；也有证据表明，TNF与受体结合后可使细胞的线粒体产生的自由基增加，使质膜过氧化，引起细胞损伤。

2.抑制细胞生长和诱导凋亡。

TNF与受体结合后，可通过细胞内的一系列级联反应，诱导肿瘤细胞凋亡。TNF 直接抑制细胞生长的作用也通过肿瘤细胞表面的特异性受体介导。主要通过影响其蛋白质的代谢，导致肿瘤蛋白质合成减少，分解增加，从而抑制肿瘤生长。

3.通过损伤肿瘤的血供系统而导致肿瘤的坏死

肿瘤的血液供应丰富，对血液供应所减少较为敏感。TNF-α除了对肿瘤细胞具有细胞毒性作用之外，更重要是它能摧毁实体瘤周围的血管上皮组织，并且通过血栓的形成，阻断肿瘤的血液营养供应，最终导致肿瘤的出血性坏死、消退和消失。另外，一般肿瘤周围血管组织是没有规则和不完善的，它们表现为血管的多曲折性和多结性等。而且有些实体瘤本身发生就是缺氧下选择性克隆产生的，远离血管，因此化疗药物很难预期达到这些肿瘤周围并发挥作用，而TNF-α能明显降低实体瘤周围间隙组织的压力，扩大肿瘤周围上皮组织的间隙，并改变肿瘤周围血管的通透性，使联用的化疗药物到达这些靶组织周围, 而且TNF-α能延长药物在肿瘤周围的持续时间,发挥抗肿瘤作用。TNF还可有促凝作用，可引起肿瘤部位血管内的血栓形成，从而阻断肿瘤的血液供应。

超过一定浓度的TNF-α具有明显的抗新生血管形成作用。有报道显示TNF-α对形成不超过9天的新生血管组织抑制作用更强烈。有新的实验证据显示，TNF-α联合其他药物能在分子水平上明显抑制整合素（integrin）αvβ3的活性（这种整合素在肿瘤的新血管形成中起重要作用），进而在动物模型中引发肿瘤血管上皮细胞的解体和凋亡，而这种作用不伤害周围正常血管上皮组织。这个实验为TNF-α有选择性的抑制肿瘤血管上皮组织的作用提供了分子基础。

4.通过引起肿瘤局部的炎症反应和机体的免疫系统发挥抗肿瘤作用

TNF-α是一种细胞因子，它对人体免疫系统具有很重要的调节作用。例如，TNF-α对免疫细胞树突状细胞具有催熟作用，具有激活和刺激T细胞作用。TNF-α可导致肿瘤局部的炎症反应，增强单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的杀伤作用，增强T细胞的增殖