1、肿瘤坏死因子的临床应用及发展前景 作者单位：遵义医学院临床9班免疫学实验室【摘要】 肿瘤坏死因子具有多种生物学活性，对肿瘤细胞有强烈的杀伤作用，使其有可能成为临床上有一定应用价值的肿瘤生物制剂，但同时也存在一定的毒副作用，限制了其临床应用，近年来，国内外学者对肿瘤坏死因子受体的结构和功能关系进行了深入研究并取得了一些进展，围在分子水平改建肿瘤坏死因子提供了理论依据，使之有可能减少其副作用而保持其抗肿瘤活性。【关键词】 肿瘤坏死因子（TNF） ; 抗肿瘤活性: TNF-单核因子； TNFMcAb肿瘤坏死因子简介 肿瘤坏死因子（TNF）主要由活化的单核/巨噬细胞产生，能杀伤和抑制肿瘤细胞，促进中性
2、粒细胞吞噬，抗感染，引起发热，诱导肝细胞急性期蛋白合成，促进髓样白血病细胞向巨噬细胞分化，促进细胞增殖和分化，是重要的炎症因子，并参与某些自身免疫病的病理损伤。 肿瘤坏死因子(TNF)包括 TNF- 和 TNF-S两类。TNF-是由激活 的单核巨噬细胞所产生，而TNF-则是由活化的 T 细胞所分泌。研究表明，TNF 除具有强 烈的杀伤肿瘤细胞作用外，且参与免疫调节，与炎症、休克、发热、多器官功能衰竭及恶病 质等均有密切关系。作为一种潜在的抗肿瘤生物制剂，人TNF-已进入临床试验，但试验 表明，TNF 有严重毒副作用。克服这些毒副作用是 TNF 用于临床的前提，为此，国内外许 多学者开展了有关优
3、化 TNF 抗瘤疗法的研究。 TNF 基因疗法能在一定程度上克服 TNF 的毒 副作用，但还存在一些问题有待解决。近年来，在 TNF 及 TNF 受体结构与功能关系的研究 方面取得了一些进展，为利用基因工程和蛋白质工程技术改建 TNF 提供了理论依据，也为 TNF 的临床应用提供了一条新途径。一、肿瘤坏死因子的来源、结构及功能 1、来源：TNF-是一种单核因子，主要由单核细胞和巨噬细胞产生，LPS是较强的刺激剂。IFN-、M-CSF、GM-CSF对单核细胞/巨噬细胞产生TNF-有刺激作用，而PGE则有抑制作用。前单核细胞系U937、前髓细胞系HL-60在PMA刺激下可产生较高水平的TNF-。T
4、淋巴细胞、T细胞杂交瘤、T淋巴样细胞系以NK细胞等在PMA刺激下也可分泌TNF-。SAC、PMA、抗IgM可刺激正常B细胞产生TNF-。此外，中性粒细胞、LAK、星状细胞、内皮细胞、平滑肌细胞亦可产生TNF-。TNF-是一种淋巴因子，抗原和丝裂原均可刺激T淋巴细胞分泌TNF-。PMA刺激RPMI1788B淋巴母细胞可分泌高水平TNF-。 2、结构：人TNF-前体由233个氨基酸残基组成，含76个氨 基酸残基的信号肽，切除信号肽后成熟型TNF-为157氨基酸残基，非糖基化，第69位和101位两个半胱氨酸形成分子内二硫键。rHu TNF-分子量为17kDa。小鼠TNF-前体为235氨基酸残基，信号
5、肽79氨基酸残基，成熟的小鼠TNF-（rMuTNF-）分子量为17kDa，由156个氨基酸残基组成，第69位和100位两个半胱氨酸形成分子内二硫键，有一个糖基化点，但糖基化不影响其生物学功能。人TNF-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Hu TNF-分子为171个氨基酸残基，分子量25kDa。rHu TNF-分子由202氨基酸残基组成，包括33个氨基酸残基的信号肽，成熟分子169个氨基酸残基。3、功能：杀伤或抑制肿瘤细胞提高中性粒细胞的吞噬能力抗感染促进髓样白血病细胞向巨噬细胞分化。促进细胞增殖和分化。二、TNF的传递途径 TNF首先与一定时期的肿瘤细胞质膜表现特异
6、性受体结合，在细胞表面形成帽状聚集而入细胞，进入细胞后沿微管移动与溶酶体结合，在TNF作用下溶酶体破裂，释放出溶酶体酶致使细胞自溶。三、TNF的临床应用 应用TNF在治疗肿瘤等方面开始临床期试验，也可与IL-2联人事治疗肿瘤，目前认为全身用药的疗效不及局部用药，后者如病灶内注射，局部浓度高且副作用也较轻。近年来已采用TNF基因治疗开始对黑素瘤等肿瘤进行临床验证。值得重视的TNF又与临床某些疾病的发生有关。 1、感染性休克：目前认为革兰氏阴性杆菌或脑膜炎球菌引起的弥漫性血管内凝血、中毒性休克是由于细菌内毒素刺激机体产生过量TNF-，引起发热，心脏、肾上腺严重损害，呼吸循环衰竭，甚至引起死亡，其T
7、NF水平与病死率正相关。其发病机理可能是TNF刺激内皮细胞，导致炎症、组织损伤和凝血。TNF也是急性肝坏死的重要因素。病毒性暴发型肝衰竭外周血细胞诱生TNF，IL-1活性高，且与病情程度相关。目前有关TNF介导内毒素性休克的机理还不很清楚。有认为TNF能促进前凝血酶原活性物质生成，抑制内皮细胞凝血酶调节毒素休克。TNF（抗血清或单克隆抗体）在小鼠、家兔和狒狒体内均有效地阻止致死性内毒素体克的发生。应用抗TNF McAb治疗脓毒症和化脓性休克已进入期临床试验，抗TNF嵌合抗体治疗细菌性感染也已开始期临床试验。2、恶液质：TNF-又称恶液素（cachectin)，可诱发机体发生恶液质。3、 TNF
8、与病毒复制的关系：TNF还具有类似IFN抗病毒作用，阻止病毒早期蛋白质的合成，从而抑制病毒的复制，并与TNF-和TNF-协同抗病毒作用。另一方面，TNF诱导HIV-基因在T细胞中表达。TNF和HIV感染的CD4+细胞中活化或诱导NF-B，NF-B结合于HIV的长末端重复序列（LTR）的增强子部位，活化HIV基因，可能与艾滋病发病有关。艾滋病患者单核细胞TNF-产生增加，血清中TNF-水平升高四、TNF-与疾病 TNF-是迄今发现的抗肿瘤活性最强的细胞因子。TNF-在许多疾病，如心血管疾病、恶病质和败血症休克所致的多器官功能衰竭、类风湿性关节炎，多发性硬化症、炎性肠病和骨髓造血絮乱综合征等的病理
9、生理过程中起着重要的介质作用。 1.TNF-在抗肿瘤中的作用：TNF-除了对肿瘤细胞本身具有细胞毒性之外，它也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，消退或消失。超过一定浓度的TNF-具有明显的抗新生血栓形成作用。TNF-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，改变周围血管的通透性，使化疗的药物达到靶组织周围。另外，TNF-通过对人体免疫系统的调节从而加强自身的抗肿瘤作用。2.TNF-与心血管疾病：TNF-导致的心肌机能障碍包括钙平衡的改变，直接的细胞毒性作用、氧化张力，兴奋，收缩藕联破坏、心肌细胞凋亡等。研
10、究表明，严重的充血性心力衰竭、心肌梗死、心肌炎、扩张性心肌病、心脏移植排斥反应和进行心肺旁路手术患者的血浆TNF-水平显著升高。3.TNF-与自身免疫性疾病：研究表明，肿瘤坏死因子与其他细胞因子一起共同构成一个复杂的免疫网络，相互作用，相互影响，参与了类风湿性关节炎，强直脊柱炎、自身免疫性心肌炎、银屑病关节炎、糖尿病、多发性硬化症等许多自身免疫性疾病的发生、发展。4. TNF-与其他疾病：研究表明，TNF-是脓毒性休克时最早释放且起关键性作用的介质，它启动脓毒症的炎症反应，并在发展过程中起放大作用，即所谓的免疫炎症的瀑布反应。另外，TNF-在慢性阻塞性肺疾病患者的肺组织中中性粒细胞及其他炎性细
11、胞聚集，介质释放等炎性过程中起关键中用，并且与患者气流阻塞程度有密切关系。近年来，越来越多的证据表明TNF-在妊娠期高血压疾病的发病机制中有重要的作用。TNF-也参与了各种脑血管疾病、皮肤病、酒精性肝炎、脑型疟疾、溶血尿毒症综合症等疾病的发生和发展。五、TNF的发展前景 随着对TNF及TNFR结构研究的深入，人们通过定点突变及缺失突变的方法从不同角 度探讨TNF结构与功能的关系，以期望利用基因工程及蛋白质工程技术改建 TNF 分子。最近，国内外一些学者报道已构建出一些 TNF 突变型，其抗瘤活性增强，毒副作用降低，为 TNF 的临床应用带来了希望。这里仅从二个方面介绍 TNF 突变型。1、受体
12、选择性 TNF 突变型： TNF 的生物学活性是通过 NTFR 介导的。当 TNF 与 TNFR 结合后即内化并降解，产生一系列细胞内信号，导致不同的生物学活性。虽然目前对两类 TNFR 是否有分工及如何分 工尚无一致意见，但二者细胞内结构差别很大，几乎可以肯定它们在细胞内信号 传 递上存在差异。由于多数学者认为 TNF 的细胞毒活性是由 TNFR-p55 介导的，因此 研究者们主要致力于改建能选择性地与 TNFR-p55 结合的 TNF 突变型。已报道有些 TNF 突 变型能选择性地结合 TNFR-p55,而与 TNFR-p75 的亲合力很低a-io。人们希望这些 TNF 突 变型用于临床治
13、疗时能突出其抗瘤效应，而同时尽可能地降低其毒副作用。 2、 不分泌性 TNF 突变型： Kriegle 等首先发现，人 T N F-a 有两种形式，即 26k D 膜结合型及 17kD 分泌型。一 认为这两种形式的人 T N F-a 均有细胞毒活性。此后，另一些学者发现14-19膜结合型 TNF 在杀伤 TNF 敏感的靶细胞中起主要作用。1990 年，Perze 等20通过缺失突变人 T N F-a 得到 一个仅表达在细胞膜表面、 不分泌的 TNF 突变型。 他们用这种不分泌的 TNF 突变型基因转 染 NIH3T3 细胞发现，这种不分泌的 TNF 突变型能杀伤肿瘤细胞及 病毒感染细胞，且能将
14、 其作用局限在靶细胞附近而不引起 TNF 分泌所导致的全身性毒副作用。 通过以上DNF的特点， 因此人们设想，如 果将这种 TNF 突变型用于基因治疗，既可增强抗瘤效应，又可以克服 TNF 分泌量过高引起 的毒副作用，有可能解决野生型 TNF 基因用于基因治疗中所存在的一些问题六、结语 自从 1975 年 Carswell 等首次发现 TNF 以来，经过大量的研究，人们对它的认识已逐渐 完善。尽管人 T N F-a 的临床试验已取得一些令人振奋的结果，但由于其毒副作用限制了它 的临床应用。TNF 基因疗法能在一定程度上克服 TNF 的毒副作用，但还存在一些问题有待 解决。因此，人们对 TNF
15、及 TNFR 的结构与功能进行了深入研究，目的在于要在分子水平 改建 TNF。最近，国内外许多学者报道已构建出一些 TNF 突变型，其抗瘤活性增强，毒副 作用降低，给 TNF 的临床应用提供了一条新途径。相信在不久的将来，人们一定能够获得 一些理想的 TNF 突变型并用于临床。参考文献1 Paul NL et al. Ann Rev Immunol, 1988;6:407 2 Kriegler M et al. Cell，1988;53:45 3 Ostade XV et al. The EMBO Journal, 1991;10:827 4 Creasey AA et al. Cancer
16、Res，1987;47:145 5 Wakabayashi T et al. The Journal of Biological Chemistry, 1990;265:7604 6 Gase K et al. Immunology, 1990;71:368 7 Kabayashi Y et al. J Biochem, 1986;100:727 8 Ostade XV et al. Nature, 1993;361:266 9 Loetscher H et al. The Journal of Biological Chemistry,1993;268:26350 10 Barbara JA
17、J et al. The EMBO Journal，1994;13:843 11 Tartaglia LA et al. Cell, 1993;73:213 12 Heller RA et al. Cell, 1993;73:216 13 Hwu P et al. The Journal of Immunology, 1993;150:9104 14 Tashiro T et al. J Neurosurg, 1993;78:252 15 Aaher AL et al. The Journal of Immunology, 1991;146;3227 16 Rosenberg SA. JAMA，1992;268:2416 17 Teng MN et al. PNAS, 1991;88:3535 18 Oliff A et al. Cell, 1987;50:555 19 Decker T et al. The Journal of Immunology, 1987;138:95720 Perez C et al. Cell，1990;63:251
