TNF，SODD 與腫瘤細(xì)胞凋亡

蔡紅偉，馬代遠(yuǎn)，譚榜憲

(醫(yī)學(xué)影像四川省重點實驗室;川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腫瘤科，四川 南充 637000)

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腫瘤的發(fā)生發(fā)展同細(xì)胞增殖和凋亡之間的平衡有著密切的關(guān)系，關(guān)于腫瘤發(fā)生與細(xì)胞凋亡的關(guān)系近年來受到腫瘤研究者廣泛關(guān)注。研究凋亡相關(guān)基因之間的關(guān)系，對分析腫瘤細(xì)胞凋亡敏感性的預(yù)測及增敏途徑，有著重要的意義。腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF) 是由多種細(xì)胞合成、釋放并引起全身系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子［1］，其對細(xì)胞本身而言具有促凋亡和促增殖的雙重作用。死亡結(jié)構(gòu)域沉默子(silencer of death domains，SODD)主要是在腫瘤壞死因子受體1 (tumor necrosis factor receptor1，TNF-R1)信號傳導(dǎo)通路中充當(dāng)負(fù)調(diào)節(jié)子，阻止TNF-R1 信號傳導(dǎo)通路呈持續(xù)激活狀態(tài)，穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境，維持正常組織細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。本文就TNF 和SODD 在腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡過程中各自扮演的角色及兩者的關(guān)系進行闡述。

1 TNF

1.1 TNF 的基本結(jié)構(gòu)及其受體

Granger 等［2］在1968 年發(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞能分泌具有細(xì)胞毒性的細(xì)胞因子—淋巴毒素(Lymphotoxin)。之后Old 也報道了血清里有一種細(xì)胞因子具有促進腫瘤壞死的作用，并將其命名為腫瘤壞死因子(TNF)［3］。后來經(jīng)過測序及同源比較cDNA 序列發(fā)現(xiàn)TNF 和淋巴毒素同為TNF 大家族(TNF Superfamily)，故分別將其命名TNFα 和TNFβ，故TNF 狹義可理解為TNF-α。TNF 蛋白分子量約為17KD，其基本結(jié)構(gòu)是一個跨膜蛋白構(gòu)成的三聚體，這個膜蛋白在蛋白酶切割下，轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚孕问健扇苄杂坞x三聚體(51KD)［3］。TNF 主要通過和兩類受體的結(jié)合(TNF-R1 和TNF-R2) 來完成信號通路的傳導(dǎo)［4－6］。TNF-R1 幾乎表達(dá)于各種組織細(xì)胞表面，而TNF-R2 主要表達(dá)于免疫系統(tǒng)細(xì)胞。因為在TNF-R2的胞漿區(qū)內(nèi)沒有死亡結(jié)構(gòu)域(death domain，DD)，其與相應(yīng)配體結(jié)合后只能引起NF-kB 活化，介導(dǎo)細(xì)胞增殖信號，不能介導(dǎo)細(xì)胞凋亡信號，而TNF-R1 胞內(nèi)區(qū)含DD，與相應(yīng)配體結(jié)合后除了活化NF-kB 引起一系列反應(yīng)介導(dǎo)細(xì)胞增殖外，還可以啟動細(xì)胞凋亡。故TNF-R1 介導(dǎo)了TNF 的絕大部分重要的生物學(xué)功能，尤其是細(xì)胞凋亡。

1.2 TNF 的生物學(xué)行為

TNF 在TNF-R1 介導(dǎo)下主要的生物學(xué)行為有［5］:①激活NF－kB 轉(zhuǎn)錄因子跨核膜轉(zhuǎn)運后引起一系列細(xì)胞生存、增殖、炎性反應(yīng)和抗凋亡基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。②激活JNK 轉(zhuǎn)錄因子通路引起細(xì)胞的分化、增殖。③部分TNF-R1 的胞內(nèi)含有DD 可激活細(xì)胞凋亡通路，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

如上所述，TNF 既可以在TNF-R1 介導(dǎo)下通過①和②促進細(xì)胞增殖，又可通過③誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。正常情況下，TNF 在受到不同刺激后和不同細(xì)胞的不同受體結(jié)合后調(diào)節(jié)靶細(xì)胞內(nèi)的正常生物學(xué)行為，一旦這種平衡被打破，就會引起過度的炎性反應(yīng)或細(xì)胞的無限增殖進而發(fā)生腫瘤。那么，對于腫瘤細(xì)胞來講，TNF 又是怎樣的呢? 對于腫瘤細(xì)胞來講，TNF 同樣也是一把雙刃劍。因為一項動物實驗發(fā)現(xiàn)給予外源性大劑量的TNF 有破壞腫瘤血管、導(dǎo)致實體腫瘤壞死的抗腫瘤作用，但是相對高表達(dá)的TNF又促進了腫瘤細(xì)胞的生長［3］。

TNF 的功能看起來相互矛盾，實則是由于TNF在接受不同信號刺激下，激活了不同的傳導(dǎo)通路而產(chǎn)生不同的靶細(xì)胞生物效應(yīng)［7］。至于TNF 何時促凋亡，何時促增殖，可能與哪一條信號通路占了優(yōu)勢有關(guān)，但是具體機制目前仍不清楚。

1.3 TNF 與腫瘤

TNF 具有抗腫瘤和促進腫瘤發(fā)展的兩面性。之前有研究者將TNF 敲除或者用抗體中和掉來造皮膚癌動物模型，腫瘤造模成功率大大降低［8］。也有研究者發(fā)現(xiàn)在敲除TNFR1 的小鼠模型中，胃腸道腫瘤的發(fā)生率減少［9］。制作腫瘤切除后復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的模型時，使用TNF 的抗體封閉，復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移率均降低［10］。最近兩項研究分別使用特異性載體腺相關(guān)病毒噬菌體(AAVP)和重組沙門氏箘靶向傳輸TNF-α 治療人黑色素瘤，效果顯著，無明顯全身毒性反應(yīng)，抑瘤率達(dá)到80% ～100%［11－12］。上述研究均證實TNF 具有抗腫瘤的作用。

然而下列研究則說明TNF 的促腫瘤效應(yīng)。對CLL 患者研究中發(fā)現(xiàn)，患者血清中TNF 濃度約為正常對照組2 倍，且TNF 濃度增高與疾病預(yù)后不良和生存期短均呈正相關(guān)［13］。NSCLC 患者血清TNF 水平明顯高于正常組，且與腫瘤分期呈正相關(guān)［14］。動物實驗提示釋放的TNF 通過激活NF-kB 傳導(dǎo)通路引起細(xì)胞無限增殖，抗凋亡，并產(chǎn)生促腫瘤生長因子，同時伴有損傷DNA 的作用。研究者通過外源性注入或基因工程使TNF 上調(diào)則會促進腫瘤的轉(zhuǎn)移［15］。多項體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)TNF-α 可促進胰腺癌，乳腺癌，前列腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移，而TNF-α 拮抗劑(英夫利昔或依那西普)則起到抑制作用［16－18］。

如何才能特異性發(fā)揮TNF 的抗腫瘤作用，抑制其促腫瘤作用，是今后研究的方向。如果能特異性地激活TNF 的某個特異亞型或在特定條件下拮抗某個特殊分類的TNF 受體，相對特異性地激活使腫瘤細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，而同時不會誘導(dǎo)其他細(xì)胞生存、增殖的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路過度激活，這個問題就會迎刃而解。但是目前人們對于TNF 抗腫瘤與促腫瘤之間的關(guān)系及機制仍不清楚，可能與TNF 的劑量相關(guān)，但是沒有充分的研究證實。

2 細(xì)胞凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

2.1 TNF-R1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)經(jīng)典途徑

TNF-R1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是需要TNF 刺激后才能下傳的。而在細(xì)胞內(nèi)只要有TNF-R1 的DD 即可導(dǎo)致細(xì)胞的增殖或凋亡［19］。DD 通過與細(xì)胞內(nèi)的TNF受體相關(guān)的含有DD 蛋白的同源結(jié)構(gòu)結(jié)合后，激活相應(yīng)的效應(yīng)分子，進而啟動TNF 兩個最重要的生物學(xué)效應(yīng)(NF－kB 的激活和細(xì)胞凋亡)的特異性信號鎖鏈。在生理狀態(tài)下，只有當(dāng)TNF 三聚體與TNFR1 結(jié)合后方可誘導(dǎo)受體DD 的聚集，隨后募集含有DD 的受體相關(guān)的胞漿信號蛋白，形成受體復(fù)合物，激活NF-kB 及細(xì)胞凋亡途徑。

2.2 死亡結(jié)構(gòu)域

Goeddel 等［20］在對TNF-R1 細(xì)胞內(nèi)區(qū)與細(xì)胞毒作用有關(guān)的區(qū)域進行研究時找到了與細(xì)胞毒作用緊密相關(guān)的一段序列，命名為“死亡結(jié)構(gòu)域”(DD)。死亡結(jié)構(gòu)域不僅存在于細(xì)胞膜表面的受體分子，亦存在于胞漿內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，其不但能介導(dǎo)凋亡信號，也可以介導(dǎo)活化信號。所以DD 是細(xì)胞死亡信號的產(chǎn)生、TNF-Rl 信號傳導(dǎo)及與死亡結(jié)構(gòu)域結(jié)合蛋白相結(jié)合所必需的，不同的死亡受體激活并誘導(dǎo)凋亡必須有DD 參與［21］。

3 死亡結(jié)構(gòu)域沉默子

3.1 SODD 的分子結(jié)構(gòu)及生物學(xué)行為

20 世紀(jì)末，Jiang 等［22］從cDNA 克隆分離到了一種胞漿蛋白質(zhì)，命名為SODD。SODD 是一個由457 個氨基酸編碼的分子量約為60kD 的含DD 的胞漿蛋白質(zhì)，隸屬BAG 蛋白家族，又名BAG4，廣泛表達(dá)于多種細(xì)胞的胞漿內(nèi)，特異性識別并結(jié)合TNFR1、Bcl-2、DR3 及HSP/HSC70 胞漿段DD 域［23］，但不與Fas，DR4，DRS 等結(jié)合，也不與含有DD 的受體相關(guān)的胞漿信號蛋白(如TRADD，F(xiàn)ADD，RIP 等)結(jié)合。

3.2 SODD 參與的TNF-R1 信號凋亡通路

TNF 的活性形式是其三聚體，當(dāng)TNF 三聚體不存在的情況下，SODD 與TNF-R1 胞漿段的DD 結(jié)合，形成SODD-TNF-R1 復(fù)合體。SODD-TNF-R1 復(fù)合體不能與TRADD 等蛋白相互作用，TNF －R1 信號通路處于失活狀態(tài)。一旦TNF 刺激后，TNF 三聚體便可誘導(dǎo)TNF － R1 聚集，同時導(dǎo)致SODD 從SODD-TNF-R1 復(fù)合體中脫落下來。TNF 隨即與TNF-R1 結(jié)合，繼而誘導(dǎo)受體DD 的聚集。然后TRADD 通過DD 之間的相互作用首先與FADD 結(jié)合，F(xiàn)ADD 通過死亡效應(yīng)域(death effecter domain，DED)與TNF－R1 胞漿段DD 相互作用，與caspase8 DED 區(qū)相結(jié)合，在胞漿內(nèi)形成TNF-R1-TRADDFADD-caspase8 即死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合體(death inducing signal complex，DISC)，進而激活caspase8，啟動caspase 網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［4］。

3.3 SODD 在TNFR1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用—負(fù)調(diào)節(jié)

SODD 是調(diào)節(jié)TNF-R1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的一個關(guān)鍵作用蛋白。在無TNF 三聚體存在時，SODD 與TNF-R1 死亡結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，形成SODD-TNF-R1 復(fù)合體，從而阻止TNF-R1 的聚集，阻斷TNF-R1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。當(dāng)TNF 刺激后，SODD 從SODD-TNF-R1復(fù)合體中脫落下來，TNF-R1 獨立出來后方可和受體相關(guān)蛋白作用，信號通路才得以下傳。但數(shù)分鐘后SODD 又重新與TNF-R1 結(jié)合，使TNF-R1 信號通路失活，阻斷凋亡通路。研究顯示，SODD 過表達(dá)的組織細(xì)胞對TNF 誘導(dǎo)的TNF-R1 級聯(lián)激活不敏感，SODD 持續(xù)表達(dá)明顯抑制了TNF 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［24］。故SODD 在TNF－R1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中是一個負(fù)調(diào)節(jié)子(沉默子)，與TNF 競爭性結(jié)合TNF-R1，阻斷TNF-R1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路呈持續(xù)激活狀態(tài)，穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境，維持正常組織細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。

3.4 SODD 與腫瘤

DISC 的形成是TNF-R1 介導(dǎo)凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中至關(guān)重要的事件。SODD 具有阻止DISC 形成的作用，從而抑制細(xì)胞凋亡［24］。SODD 表達(dá)上調(diào)可抑制TNF-R1 介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡;若抑制細(xì)胞內(nèi)SODD的表達(dá)，則無需激活TNF/TNF-R1 途徑，即可誘導(dǎo)凋亡［25］?？梢赃@樣理解，理論上，①若組織細(xì)胞中SODD 過表達(dá)，必將負(fù)調(diào)節(jié)TNF 的最重要的生物學(xué)效應(yīng)(細(xì)胞凋亡)，從而使細(xì)胞免于TNF 誘導(dǎo)的凋亡，出現(xiàn)永生性惡化甚至癌變;②腫瘤細(xì)胞中若SODD 過表達(dá)，將導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對細(xì)胞表面死亡受體介導(dǎo)的凋亡敏感性降低，對放射線和化療藥物表現(xiàn)出耐受性。然而文獻中關(guān)于腫瘤細(xì)胞中SODD 表達(dá)及意義的研究較少。國內(nèi)陶紅芳等［26］研究認(rèn)為SODD 陰性表達(dá)者在兒童急性白血病患者中完全緩解率高于陽性表達(dá)者。國外近年的一項研究發(fā)現(xiàn)SODD 的抗凋亡功能可能促進了上皮性卵巢癌的侵襲浸潤［27］。近期有研究證實肝癌細(xì)胞中SODD 表達(dá)上調(diào)，經(jīng)極低頻率電磁場處理后表達(dá)顯著降低，研究者認(rèn)為可能正是通過此途徑抑制肝癌的生長轉(zhuǎn)移［28］。可見，SODD 的過表達(dá)意味著腫瘤的進展或未控，而表達(dá)下調(diào)則預(yù)示著腫瘤受抑。然而，國內(nèi)外鮮有關(guān)于放射線損傷與腫瘤細(xì)胞中SODD 及TNF表達(dá)的相關(guān)報道。

4 小結(jié)

可能正是TNF 的兩面性維持正常細(xì)胞增殖和凋亡之間的平衡，從而保持相應(yīng)組織器官的穩(wěn)態(tài)。當(dāng)正常細(xì)胞內(nèi)TNF 表達(dá)發(fā)生改變時，平衡被打破，進而發(fā)生腫瘤或者組織器官萎縮。需要進一步研究清楚TNF 抗腫瘤與促腫瘤的關(guān)系［29－30］。SODD 是TNF-R1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的負(fù)調(diào)節(jié)子，與TNF“競爭性結(jié)合”TNF-R1，使TNF-R1 信號通路失活或再活，從而保持TNF-R1 信號傳導(dǎo)通路的平衡。TNF 和SODD 同為相同受體的競爭性配體，兩者在正常細(xì)胞演變?yōu)槟[瘤細(xì)胞的過程中，發(fā)生了怎樣的表達(dá)變化，腫瘤細(xì)胞受到損失誘導(dǎo)凋亡后兩者又有怎樣的博弈，目前國內(nèi)外少有聯(lián)合檢測SODD 和TNF 的表達(dá)情況來評估腫瘤的預(yù)后，及腫瘤細(xì)胞凋亡敏感性的變化的研究。研究兩者在細(xì)胞增殖與調(diào)亡過程中，以及抗腫瘤治療后的基因及蛋白表達(dá)的情況，對于探索腫瘤細(xì)胞的發(fā)生，增殖及凋亡有著非常重要的意義。

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