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肿瘤坏死因子(TNF)

早在19世纪末,一些医生就注意到有些肿瘤在革兰阴性细菌感染后坏死、缩小,20世纪70年代中期阐明了其主要物质基础,是由单核-巨噬细胞和淋巴细胞产生的蛋白,命名为肿瘤坏死因子(TNF);单核-巨噬细胞产生的称TNF-α;T淋巴细胞产生的称TNF-β,又称淋巴毒素。并明确TNF与恶病质素(cachectin)为同一物。后来用重组的肿瘤坏死因子进行的研究证明TNF是多功能因子:在炎症和抗肿瘤作用中引起细胞凋亡;对脂肪代谢有抑制作用,增强肌肉分解代谢,导致肿瘤患者恶病质。大量注射TNF可引起肝损伤、消化道坏死;TNF有内源性热原作用,可能是肿瘤患者恶病质发热原因之一。介导炎症反应、骨质吸收、引起血管损伤和血栓形成,激发中性粒细胞释放溶酶体酶,产生超氧化物,上调补体受体的表达,黏附于血管壁上。体内TNF-α主要由单核-巨噬细胞产生,作为自分泌因子可正反馈上调TNF-α的产生。同时TNF-α可诱导其他细胞产生IL-1和GM-CSF等,影响其他造血细胞的生成。作为协同因子或辅助因子与其他细胞因子一起参与白血病细胞的增殖、分化调控。

人类TNF-α的cDNA最早由HL-60细胞系克隆,并在大肠杆菌表达,蛋白分子量17kD,Pi-5. 3,由157个氨基酸残基构成。TNF-α的基因定位于6号染色体,与HLA基因群连锁。TNF-β的基因与TNF-α的基因仅隔1. 1kb。成熟的TNF-β由171个氨基酸残基构成,分子量25kD,与TNF-α氨基酸序列有36%同源性。TNF作为跨膜蛋白形成,被金属蛋白酶裂解为可溶性蛋白,三个单体形成三聚体与受体结合。

TNF-α的受体有两型:Ⅰ型和Ⅱ型;两种存在形式:膜结合型和可溶性受体。TNFR-Ⅰ的分子量55kD,与配体的亲和常数Kd约0. 5nmol/L。TNFR-Ⅱ的分子量75kD,Kd约0. 1nmol/L;IL-2、IL-7和IL-12刺激的NK细胞可产生TNFR-Ⅱ。它们都是糖蛋白,属神经生长因子受体家族。TNFR的跨膜区细胞外部分被酶切即形成可溶性受体(sTNFR)。细菌脂多糖(LPS)和TNF-α可诱导单核细胞和HL-60细胞释放sTNFR。体液中可测出sTNFR,多种病理状态下sTNFR水平明显升高。如恶性肿瘤、自身免疫病、脓毒症等。慢性淋巴细胞白血病患者血清sTNFR水平与病情相关。TNF及其受体超家族成员在免疫细胞的增殖、生存、分化和凋亡的调节中起重要作用。重组的sTNFR已用于临床,治疗血清TNF-α水平异常升高的疾病,如类风湿关节炎。TNF的拮抗物-抗TNF抗体和sTNFR在临床上治疗类风湿关节炎、牛皮癣、僵直性脊柱炎等有明显效果,但是增加了罹患结核病的危险性。

不同类型的细胞在不同功能状态下细胞膜上的TNFR类型和数量可以不同。如正常的B淋巴细胞无论在休止期或激活后TNFR-Ⅰ都很少,TNFR-Ⅱ则在激活后上调。恶性B淋巴细胞的TNFR-Ⅰ和TNFR-Ⅱ都呈较高表达。TNF-α的两型受体在CD34+细胞上的功能不同:TNFR-Ⅰ促进由GM-CSF、IL-3刺激的集落生长,抑制SCF、G-CSF刺激的集落生长,下调c-kit表达,抑制多种因子刺激的前体细胞生长;TNFR-Ⅱ抑制HPP-CFU的集落生长,下调c-kit表达,仅抑制红系前体细胞生长。

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