肿瘤坏死因子简介

肿瘤坏死因子

1975年E.A. Carswell等人发现接种卡介苗的小鼠注射细菌脂多糖后，血清中出现一种能使多种肿瘤发生出血性坏死的物质，将其命名为肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF)。八十年代人们发现其在消耗症中起了重要作用，又称恶液质素。TNF主要由活化的巨噬细胞，NK细胞及T淋巴细胞产生。1985年Shalaby把巨噬细胞产生的TNF命名为TNF-α，把T淋巴细胞产生的淋巴毒素（lymphotoxin，LT)命名为TNF-β。虽然TNF-α与TNF-β仅有约30%的同源性，但它们却拥有共同的受体。TNFα的生物学活性占TNF总活性的

70 %～95 %，因此目前常说的TNF多指TNF-α。1984年TNF基因的克隆开辟了临床试验的时代，是第一个用于肿瘤生物疗法的细胞因子，但因其缺少靶向性且有严重的副作用，目前仅用于局部治疗。

1.别名:恶液质素（Cachectin）巨噬细胞毒素（Macrophage cytotoxin）坏

死素（Necrosin ）细胞毒素(Cytotoxin) 肿瘤坏死因子α(Tumour

necrosis factor-α)

出血因子(Hemorrhagic factor) 巨噬细胞毒性因子(Macrophage cytotoxic factor) 分化诱导因子(Differentiation-inducing factor)

2. 来源:巨噬细胞(Macrophages)

自然杀伤细胞(Natural killer cells)

T淋巴细胞(T-lymphoblastoid Cells)

B淋巴细胞(B-lymphoblastoid Cells)

肥大细胞(Mast cells)

成纤维细胞(Fibroblasts)

平滑肌细胞(Smooth muscle cells)

乳腺肿瘤细胞(Breast tumor cells)

卵巢肿瘤细胞(Ovarian tumour cells)

星形胶质细胞(Astrocytes)

L-929细胞(L-929 cells)

枯氏细胞(Kupffer’s cells)

上皮细胞(Epidermal cells)

颗粒细胞（Granulosa cells）

3.TNF基因特点

人类TNF-α基因于1985年成功克隆，定位于6p21.4，长约3.6 kbp，有4个外显子和3个内含子，与主要组织相容性复合体（MHC）基因紧密连锁位于HLA-B 和HLA-C2 位点之间的MHC3 类基因区内，由TNFA和TNFB组成，分别编码TNFα和TNFβ。位于启动子区238位和308位存在单核苷酸多态性，被认为可调节TNF的转录水平，与慢性乙肝、自身免疫性疾病、胰岛素抵抗、肿瘤等多种疾病的易感性相关。TNF基因编码的mRNA约1.7 kbp，在其3`非翻译区有一段许多细胞因子都具有的保守TTATTTAT序列（AU富含元件，ARE）。

佛波酯是TNF的诱导剂，能通过靠近启动子区TATAA框的一小段序列诱导TNF的转录。

4. TNF蛋白特性

1 人TNF-α前体由233个氨基酸组成（26 kDa），其中包含由76个氨基酸残基组成的信号肽，在TNF转化酶TACE的作用下，切除信号肽，形成成熟的157个氨基酸残基的TNF-α（17 kDa）。由于没有蛋氨酸残基，故不存在糖基化位点，其中第69位和101位两个半胱氨酸形成分子内二硫键。人类TNF-α与小鼠TNF-α有79%氨基酸组成同源性，TNF-α的生物学作用似无明显的种属特异性。最近有人报道通过基因工程技术表达了N端少2个氨基酸（Val、Arg）的155氨基酸人TNF-α，具有更好的生物学活性和抗肿瘤效应。此外，还有用基因工程方法，将TNF-α分子氨基端7个氨基酸残基缺失，再将8Pro、9Ser 和10Asp改为8Arg、9Lys和10Arg，或者再同时将157Leu改为157Phe，改构后的TNF-α比天然TNF体外杀伤L929细胞的活性增加1000倍左右，在体内肿瘤出血坏死效应也明显增加。TNF-α和β发挥生物学效应的天然形式是同源的三聚体。

2 人类TNF-β分子由205个氨基酸残基组成，含34氨基酸残基的信号肽，成熟型TNF-β分子为171个氨基酸残基，分子量25kDa。

3 人类TNF-β与TNF-α其DNA同源序列达56%，氨基酸水平上同源性为36%。应用X射线晶体衍射技术证明，TNF是由三个相同的单体亚单位组成的致密三聚体，单体亚单位呈楔形，由β片层折叠形成β夹心结构(β-Sandwich structure)。

5.TNF受体

1.1 TNF-R的分型

TNFR可分为两型

Ⅰ型TNF-R（又称TNFR1、CD120a、p55），439氨基酸残基，55kDa，其对应的mRNA有4.5Kbp，可表达于所有类型的细胞上，在溶细胞活性上起主要作用。

Ⅱ型TNFR（又称TNFR2、CD120b、p75）426氨基酸残基，75kDa，其对应的mRNA 有3Kbp，仅表达于免疫和内皮细胞上，与信号传递和T细胞增殖有关。

1.2 TNFR的结构功能特点

两型TNFR都为糖蛋白，均包括胞膜外区、跨膜区和胞内区三个部分，胞外区有28%的同源，但在胞浆区无同源性，可能与介导不同的信号转导途径有关。多项研究证实，肿瘤

坏死因子主要通过与TNF-R1作用而发挥生物活性。TNF蛋白与TNF-R1胞外区相结合诱导TNF-R1聚集和释放死亡结构域沉默子（SODD），随后TRADD与TNF-R1中的死亡结构域结合招募更多的接头蛋白，例如RIP，TRAF-2和FADD等。这些接头蛋白再招募其它参与信号转导的重要蛋白而发挥作用。

目前对TNF-R2的结构和功能了解并不多，不过它缺乏死亡结构域，因此不能促进细胞凋亡过程。然而，TNF-R2可以通过活化NF-κB和JNK通路或者抑制TRAF-2干扰程序性细胞死亡（PCD）。

1.3 TNFR的分布

TNFR存在于多种正常及肿瘤细胞表面，一般每个细胞受体数目在500~5000/细胞，如ME-800肿瘤细胞系TNFR约2000/细胞，Kd为2×10-10M。不同细胞表面TNFR的数目和亲和力似乎与细胞对TNF-α的敏感性并不平行。

1.4 可溶性TNFR

TNF结合蛋白（TNF-BP）是TNFR的可溶性形式，有sTNFRⅠ(TNF-BPⅠ)和sTNFR Ⅱ(TNF-BPⅡ)两种。一般认为sTNFR具有局限TNF活性，或稳定TNF的作用，在细胞因子网络中有重要的调节作用。Seckiner1988年发现发热患者尿中有TNF抑制物，分子量为33 kDa。Olsson1989年在慢性肾功能不全患者血和尿中也发现有TNF-BP。TNF-BP可与TNF特异结合，抑制TNF活性，如抑制其细胞毒活性和诱导IL-1产生，可促进皮下接种Meth A病毒的生长，可能为肿瘤逃逸宿主抗肿瘤的机制之一。正常人血清中TNF-BP为1~2 ng/ml，也可见于正常妊娠尿中。炎症、内毒素血症、脑膜炎双球菌感染、SLE、HIV感染、肾功能不全时以及肿瘤时可升高。可溶性TNFR可有效地减轻佐剂性关节炎的病理改变以及败血症休克。

6. TNF受体超家族

目前，研究人员已经证实肿瘤坏死因子蛋白同系物超家族存在着29个不同的受体（图1）。这些受体可以被分为三个主要群体：

第一类受体是在胞质尾区包含死亡结构域（DD）。通过配体与相应的包含死亡结构域的受体结合可以招募胞内含有死亡结构域的受体，例如Fas相关死亡结构域蛋白

（FADD/MORT1）和TNF受体相关的死亡结构域蛋白（TRADD），它们一起构成了所谓的死亡诱导信号复合物（DISC）。这些分子导致caspase活化，诱导细胞凋亡，但也可以招募TNF受体相关因子（TRAF）的家庭成员。

第二类受体在胞质尾区包含一个或多个TRAF相互作用基序（TIM）。激活此类受体可以直接募集TRAF家族成员，最终激活多个信号转导通路的关键分子，如丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）（如c-Jun N末端激酶JNK），P38（P38MAPK），细胞外信号调节激酶（ERK），核因子kappa-B抑制物激酶（IKK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）。

第三类受体不包含功能性细胞内信号结构域或者基序。虽然这些“诱饵”受体并不参与细胞内信号传导，它可以与其它两组的受体竞争性的与相应配体结合。

7. TNF的生物学活性