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TNF-α:多功能促炎细胞因子的疾病关联与靶向治疗进展

时间:2024-09-18 16:28:04
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TNF基因,作为肿瘤坏死因子超家族(TNF Superfamily)的一员,编码的是一种功能多样的促炎细胞因子,即TNF-α。这种细胞因子通过与特定的受体——TNFRSF1A/TNFR1和TNFRSF1B/TNFR2(亦称TNFBR或TNFR2)——结合来发挥其广泛的生物学效应。TNF-α参与调控细胞增殖、分化、凋亡、脂质代谢及凝血等多个关键生理过程,并与多种疾病状态紧密相连,包括但不限于自身免疫性疾病、胰岛素抵抗、银屑病、类风湿关节炎、强直性脊柱炎、结核病、常染色体显性多囊肾及癌症等。

 

历史上,TNF-α最初被Carswell等人发现并命名为TNF,源于他们观察到在接种卡介苗(BCG)并注射细菌脂多糖(LPS)的小鼠血清中,存在一种能诱导肿瘤出血性坏死的活性物质。人类TNF-α基因定位于6p21.4染色体上,基因长度约为3.6 kb,包含4个外显子和3个内含子,且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类基因区域内。

 

 TNF-α的染色体定位

 TNF-α的染色体定位(图片来源:NCBI数据库)

 

在细胞层面,TNF-α主要由活化的巨噬细胞、T淋巴细胞和自然杀伤细胞(NK细胞)产生。通过RNA-seq分析多种人体组织样本,发现TNF基因在骨髓中的表达最为显著,同时在淋巴结、阑尾、子宫等组织中也以可溶性和跨膜形式存在。跨膜型TNF-α(tmTNF-α)是其前体形式,包含233个氨基酸,经TNF-α转换酶(TACE)加工后,去除信号肽,转变为含157个氨基酸的可溶性TNF-α(sTNF-α)释放至细胞外。这两种形式的TNF-α均以同源三聚体结构存在,展现出独特的锥形结构,每个单体由两个紧密排列的β折叠片(形成所谓的“果冻卷”结构)构成。

 

细胞因子TNF-α的主要细胞来源

 

细胞因子TNF-α的主要细胞来源

 

 TNF-α的组织表达模式

 

 TNF-α的组织表达模式(图片来源:Human Protein Atlas数据库)

 

 TNF-α蛋白结构及同源三聚体结构

 

 TNF-α蛋白结构及同源三聚体结构(图片来源:swiss-model数据库)

 

在生物学功能上,sTNF-α通过与TNFR1和TNFR2结合,触发一系列复杂的信号转导过程。TNFR1,位于12p13.31,编码一个约55-60 kDa的跨膜受体,含有死亡结构域(DD),能够招募多种蛋白形成复合体,进而激活NF-κB、MAPK等信号通路,诱导炎症反应、细胞增殖、存活或凋亡。相比之下,TNFR2,位于1p36.22,编码一个约75-80 kDa的跨膜受体,虽不直接诱导细胞凋亡,但能通过TRAF结构域激活NF-κB、MAPKs、AKT等信号通路,参与组织再生、细胞增殖等稳态维持过程。

 

TNF-α的受体及相关信号通路

 

TNF-α的受体及相关信号通路

 

在生理与病理状态下,TNF-α是免疫反应的重要调节因子。适度的TNF-α产生有助于激活免疫系统,但过度表达则可能引发自身免疫性疾病。以类风湿关节炎(RA)为例,TNF-α在RA患者体内高表达,通过激活滑膜成纤维细胞、促进炎性细胞聚集、增强破骨细胞活性等途径,导致关节软骨和骨骼破坏,促进疾病进展。

 

类风湿关节炎(RA)的病理机制

 

类风湿关节炎(RA)的病理机制

 

鉴于TNF-α在自身免疫性疾病中的核心作用,针对其的特异性抗体治疗已成为重要手段,如英夫利昔单抗、依那西普、阿达木单抗等,在RA、克罗恩病、系统性红斑狼疮等多种疾病的治疗中展现出显著疗效。此外,最新研究还探索了同时靶向TNF和IL-6的双特异性纳米抗体,以期进一步提升治疗效果,为自身免疫性疾病的治疗开辟新途径。

 

针对自身免疫性疾病的TNF-α抑制剂

针对自身免疫性疾病TNF-α抑制剂

 

综上所述,TNF基因的发现及其编码的TNF-α蛋白的研究,不仅深化了我们对免疫系统及炎症反应的理解,也为相关疾病的诊断与治疗提供了重要靶点和策略。

 

名称 货号 规格
ZD 7155 (hydrochloride) 36576-1mg 1mg
Bruceine A 29936-1mg 1mg
Mouse TNF-α ELISA Kit abs520010-96T 96T