Tumorski faktor nekroze

From Wikipedia, the free encyclopedia

Tumorski faktor nekroze
Remove ads
Razlikovati: Limotoksin alfa.

Tumorski faktor nekroze (TNF, kaheksin ili kahektin, zvani i tumorski faktor nekroze alfa ili TNF-α) citokinski mali protein koji koristi imunski sistem za ćelijsku signalizaciju. Ako makrofazi (određena bijela krvna zrnca) otkriju infekciju, oslobađaju TNF, kako bi upozorili druge ćelije imunskog sistema kao dio upalnog odgovora. TNF je član superporodica TNF, koja se sastoji od različitih transmembranskih proteina s homolognim domenom TNF.

Kratke činjenice TNF, Dostupne strukture ...

TNF signalizacija javlja se putem dva receptora: TNFR1 i TNFR2.[5][6] TNFR1 je konstitutivno eksprimiran na većini tipova ćelija, dok je TNFR2 ograničen prvenstveno na endotelne, epitelne i podskupine imunskih ćelija.[5][6] Signalizacija TNF1 ima tendenciju da bude proupalna i apoptotska, dok je signalizacija TNFR2 protivupalna i podstiče ćelijsku proliferaciju.[5][6] Suzbijanje signalizacije TNFR1 bilo je važno za liječenje autoimunske bolesti,[7] dok signalizacija TNFR2 podstiče zacjeljivanje rana.[6]

TNF-α postoji kao transmembranski oblik (mTNF-α) i kao topljivi oblik (sTNF-α). sTNF-α je rezultat enzimskog cijepanja mTNF-α.[8] mTNF-α se uglavnom nalazi na monocitima/makrofazima, gdje stupa u interakciju s tkivnim receptorima, dodirom ćelija na ćeliju.[8] sTNF-α se selektivno veže za TNFR1, dok se mTNF-α veže i za TNFR1 i za TNFR2.[9] Vezivanje TNF-α za TNFR1 je ireverzibilno, dok je vezivanje za TNFR2 reverzibilno.[10]

Primarna uloga TNF-a je u regulaciji imunskih ćelija. TNF, kao endogeni pirogen, može izazvati groznicu, apoptotsku ćelijsku smrt, kaheksiju, upalu i inhibirati tumorigenezu, replikaciju virusa, a i reagiraju na sepsu putem ćelijskih IL-1 i IL-6. Disregulacija proizvodnje TNF-a uključena je u različite ljudske bolesti, uključujući Alzheimerovu,[11] kancer,[12] glavnu depresiju,[13] psorijazu[14] i upalnu bolest crijeva (IBD).[15] Iako kontroverzne, neke studije povezuju depresiju i IBD s povećanim nivoom TNF -a.[16][17]

Pod imenom tasonermin, TNF se koristi kao imunostimulacijski lijek u liječenju određenih karcinoma. Lijekovi koji se suprotstavljaju djelovanju TNF-a koriste se u liječenju različitih upalnih bolesti, naprimjer reumatoidnog artritisa.

Određeni karcinomi mogu uzrokovati hiperprodukciju TNF-a. TNFsu paralele paratireoidnih hormona i u izazivanju sekundarne hiperkalcemije i u raku s kojim je povezana prekomerna proizvodnja.

Remove ads

Otkriće

Teoriju antitumorskog odgovora imunskog sistema in vivo otkrio je ljekar William B. Coley. u 1968, Gale A Granger sa Univerziteta Kalifornija, Irvine, prijavio citotoksični faktor kojeg proizvode limfociti i nazvao ga limfotoksin (LT).[18] Zaslugu za ovo otkriće dijeli Nancy H. Ruddle sa Univerziteta Yale, koja je prijavila istu aktivnost u sekvenci leđa-leđa objavljenih u istom mjesecu.[19] Nakon toga, 1975. Lloyd J. Old iz Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, izvijestio je o drugom citotoksičnom faktoru kojegh proizvode makrofazi i nazvao ga faktor tumorske nekroze (TNF).[20] Oba faktora su opisana na osnovu njihove sposobnosti da ubiju mišje fibrosarkomske ćelije L-929. Ovi koncepti su prošireni na sistemske bolesti 1981. godine, kada je Ian A. Clark, sa Australian National University, u saradnji sa Elizabeth Carswell iz Oldove grupe, radio na podacima iz doba sekvenciranja, obrazložio da prekomjerna proizvodnja TNF-a uzrokuje bolest malarija i trovanje endotoksinom.[21][22]

cDNK kodirajući LT i TNF su klonirani u 1984[23] i otkriveno je da su slični. Vezivanje TNF -a za njegov receptor i njegovo pomicanje pomoću LT potvrdilo je funkcionalnu homologiju između dva faktora. Sekvencna i funkcionalna homologija TNF-a i LT-a dovela je do preimenovanja TNF-a u TNFα i LT u TNFβ. U 1985. Bruce A. Beutler i Anthony Cerami otkrili su da je kahektin (hormon koji inducira kaheksiju) zapravo TNF.[24] Zatim su identificirali TNF kao posrednika u trovanju smrtonosnim endotoksinom.[25] Kevin J. Tracey i Cerami otkrili su ključnu posredničku ulogu TNF-a u smrtonosnom sepsnom šoku i identificirali terapeutske učinke monoklonskih anti-TNF antitijela.[26][27]

Istraživanja u Laboratoriji Marka Mattsona pokazala su da TNF može spriječiti smrt/apoptozu neurona mehanizmom koji uključuje aktivaciju transkripcijskog faktora NF-κB, koji inducira ekspresiju antioksidativnih enzima i Bcl-2.[28][29]

Remove ads

Aminokiselinska sekvenca

Dužina polipeptidnog lanca je 233 aminokiseline, a molekulska težina 25.644 Da.[30].

1020304050
MSTESMIRDVELAEEALPKKTGGPQGSRRCLFLSLFSFLIVAGATTLFCL
LHFGVIGPQREEFPRDLSLISPLAQAVRSSSRTPSDKPVAHVVANPQAEG
QLQWLNRRANALLANGVELRDNQLVVPSEGLYLIYSQVLFKGQGCPSTHV
LLTHTISRIAVSYQTKVNLLSAIKSPCQRETPEGAEAKPWYEPIYLGGVF
QLEKGDRLSAEINRPDYLDFAESGQVYFGIIAL

Remove ads

Gen

Ljudski TNF gen je kloniran 1985. godine.[31] Mapiran je na hromosomu 6, p21.3, obuhvatajući približno 3 kB i sadrži 4 egzona. Posljednji egzon ima sličnost sa limfotoksinom alfa (LTA, ranije imenovan kao TNF-β).[32] Tri glavna netranslatirana područja (3'-UTR) TNF-a sadrži AU-bogati element (ARE).

Struktura

TNF se prvenstveno proizvodi kao 233 aminokiseline dugi transmembranski protein tipa II raspoređen u stabilne homotrimere.[33][34] Iz ovog membranski integriranog oblika, oslobađa se rastvorljivi homotrimerni citokin (sTNF), proteolitskim cijepanjem pomoću enzima koji pretvara TNF alfa-metaloproteazu (TACE, također zvana ADAM17).[35] Rastvorljivi trimerni sTNF od 51 kDa ima tendenciju disocijacije pri koncentracijama ispod nanomolarnog raspona, čime se gubi njegova bioaktivnost. Izlučeni oblik ljudskog TNF-a poprima oblik trokutaste piramide i teži oko 17 kDa. I izlučeni i membranski vezani oblici su biološki aktivni, iako su specifične funkcije svakog od njih kontroverzne. No, oba oblika imaju preklapajuće i različite biološke aktivnosti.[36]

TNF običnog kućnog miša i ljudski TNF strukturno se razlikuju.[37] TNF protomori, dugi 17 kDa (185 aminokiselina) sastavljeni su od dva antiparalelna β-nabrana lista sa antiparalelnim β-lacima, tvoreći β-strukturu 'žele valjaka', tipsku za porodicu TNF, ali se također nalazi u proteinima virusne kapside.

Remove ads

Ćelijska signalizacija

TNF može vezati dva receptora, TNFR1 (TNF receptor tip 1; CD120a; p55/60) i TNFR2 (TNF receptor tip 2; CD120b; p75/80). TNFR1 je 55 kDa, a TNFR2 75 kDa.[38] TNFR1 je eksprimiran u većini tkiva i može se u potpunosti aktivirati i membranski vezanim i rastvorljivim trimernim oblicima TNF-a, dok se TNFR2 obično nalazi u ćelijama imunskog sistema i reagira na membranski vezan oblik TNF homotrimer. Kako je većina informacija o TNF-signalizaciji izvedena iz TNFR1, uloga TNFR2 je vjerojatno potcijenjena. Barem djelomično jer TNFR2 nema unutarćelijski domen smrti, pokazuje neuroprotektivna svojstva.[29]

Thumb
Signalini put TNFR1. Isprekidane sive linije predstavljaju više koraka.

Nakon kontakta sa svojim ligandom, TNF receptori također formiraju trimere, čiji se vrhovi uklapaju u utore formirane između TNF monomera. Ovo vezivanje uzrokuje konformacijsku promjenu u receptoru, što dovodi do disocijacije inhibitornog proteina SODD iz domena unutaćelijske smrti. Ova disocijacija omogućava adapterskom proteinu TRADD da se veže za domen smrti, služeći kao platforma za kasnije vezivanje proteina. Nakon vezanja TRADD-a, mogu se pokrenuti tri puta.[39][40]

  • Aktiviranje NF-κB: TRADD regrutira TRAF2 i RIP. TRAF2 zauzvrat regrutira višekomponentni protein kinaza IKK, omogućavajući serin-treonin kinazama RIP da ga aktivira. Inhibitorni protein, IκBα, koji se normalno veže za NF-κB i inhibira njegovu translokaciju, fosforiliranjem pomoću IKK-a, a zatim se razgrađuje, oslobađajući NF-κB. NF-κB je heterodimerni transkripcijski faktor koji se translocira u jedro i posreduje u transkripciji velikog broja proteina uključenih u preživljavanje i proliferaciju ćelija, upalni odgovor i apoptotski faktori.
  • Aktivacija MAPK puteva: Od tri velike kaskade MAPK, TNF izaziva snažnu aktivaciju stres-vezanih JNK grupa, izazivajući umjeren odgovor p38-MAPK i odgovorna je za minimalnu aktivaciju klasičnih ERK. TRAF2/Rac aktivira JNK-inducirajuće kinaze inducirane putemMLK2/MLK3,[41] TAK1, MEKK1 i ASK1 (bilo direktno ili putem GCK-a i Trx-a). Osa SRC-Vav-Rac aktivira MLK2/MLK3 i ove kinaze fosforila MKK7, koja zatim aktivira JNK. JNK prelazi u jedro i aktivira transkripcijske faktore kao što su c-jun i ATF2. Put JNK je uključen u ćelijsku diferencijaciju, proliferaciju i općenito je pro-apoptozan.
  • Indukcija signalizacije ćelijske smrti: Kao i svi članovi superporodice TNFR koji sadrže domen smrti, TNFR1 je uključen u signalizaciju smrti.[42] Međutim, ćelijska smrt inducirana TNF-om ima samo manju ulogu u usporedbi s njenom snažnom funkcijom u upalnom procesu. Njegova sposobnost izazivanja smrti je slaba u poređenju s drugim članovima porodice (kao što je Fas) i često je prikrivena anti-apoptotskim efektima NF-κB. Ipak, TRADD veže FADD, koji zatim regrutuje cistein-proteazu kaspazu-8. Visoka koncentracija kaspaze-8 inducira njenu autoproteolitsku aktivaciju i naknadno cijepanje efektora kaspaza, što dovodi do ćelijske apoptoze.

Nebrojeni i često sukobljeni efekti posredovani gore navedenim putevima ukazuju na postojanje opsežnog unakrsnog uticaja. Naprimjer, NF-κB pojačava transkripciju C-FLIP, Bcl-2 i cIAP1 / cIAP2, inhibitornih proteina koji ometaju signalizaciju smrti . S druge strane, aktivirane kaspaze cijepaju nekoliko komponenti puta NF-κB, uključujući RIP, IKK i podjedinice samog NF-κB. Drugi faktori, poput tipa ćelije, istovremene stimulacije drugih citokina ili količine reaktivnih vrsta kisika (ROS) mogu promijeniti ravnotežu u korist jednog ili drugog puta. Takva komplicirana signalizacija osigurava da, kad god se TNF oslobodi, različite ćelije s izrazito različitim funkcijama i stanjima mogu na odgovarajući način reagirati na upalu. Faktori tumorske nekroze alfa i keratin 17mogu biti povezani u slučaju oralne submukozne fibroze,[43]

Postoje i dokazi da signalizacija TNF-α izaziva nizvodne epigenetičke modifikacije koje rezultiraju trajnim poboljšanjem proupalnih odgovora u ćelijama.[44][45][46][47]

Remove ads

Enzimska regulacija

Ovaj protein može koristiti morfeinski model alosterne regulacije.[48]

Fiziologija

Smatralo se da TNF prvenstveno proizvode makrofazi,[49] ali ga proizvodi i veliki broj tipova ćelija, uključujući limfoidne, mastocite, endotelne, srčani miociti, masno tkivo , fibroblasti i neuroni.[50] Velike količine TNF-a oslobađaju se kao odgovor na lipopolisaharidne, druge bakterijske 1 proizvode i interleukin-1 (IL-1). U koži su mastociti dominantni izvor prethodno formiranog TNF-a, koji se može osloboditi nakon upalnog podražaja (npr. LPS).[51]

Ima niz djelovanja na različite organske sisteme, općenito zajedno s IL-1 i interleukin-6 (IL-6):

  • Na hipotalamusu:
  • Na jetri: stimulacija akutne faze odgovora, što dovodi do povećanja C-reaktivnog proteina i niza drugih medijatora. Također inducira inzulinsku rezistenciju podsticanjem fosforilacije serinskog supstrata insulinskog receptora-1 (IRS-1), što narušava signalizaciju insulina
  • To je moćan hemoatraktant za neutrofileds i potiče ekspresiju adhezijskih molekula na endotelnim ćelijama, pomažući u migraciji neutrofila.
  • Na makrofagima: stimulira fagocitozu i proizvodnju oksidanata IL-1 i upalnih lipida prostaglandin E2 (PGE2)
  • Na drugim tkivima: povećanje insulinska rezistencije. TNF fosforilira ostatke serinskih receptora insulina, blokirajući transdukciju signala.
  • U metabolizmu i unosu hrane: regulira percepciju gorkog okusa.[52]

Lokalno povećanje koncentracije TNF -a uzrokovat će kardinalne znakove upale: vrućinu, oteklinu, crvenilo, bol i gubitak funkcije.

Dok visoke koncentracije TNF-a izazivaju simptome slične šoku, produžena izloženost niskim koncentracijama TNF-a može rezultirati kaheksijom, sindromom trošenja. Ovo se može naći, naprimjer, kod pacijenata sa kancerom.

Said et al. pokazali su da TNF uzrokuje IL-10-ovisnu inhibiciju ekspanzije i funkcije CD4 T-ćelija, reguliranjem povećane razine PD-1 na monocitima, što dovodi do proizvodnje IL-10 u monocitima, nakon vezivanja PD-1 za PD-L.[53]

Istraživanje Pedersena et al. ukazuje da je povećanje TNF-a kao odgovora na sepsu inhibiranog proizvodnjom miokina induciranih vježbom. Da bi se ispitalo izaziva li akutna vježba pravi protivupalni odgovor, uspostavljen je model „upale niskog stupnja“ u kojem je niska doza endotoksina E. coli primijenjena na zdrave dobrovoljce, koji su randomizirani na odmor ili vježbanje prije primjene endotoksina. Kod ispitanika u mirovanju, endotoksin je inducirao dva do tri puta povećanje cirkulirajućeg nivoa TNF-a. Nasuprot tome, kada su ispitanici izveli tri sata vožnje na ergometru i primili endotoksinski bolus nakon 2,5 sata, odgovor na TNF bio je potpuno prigušen.[54] Ova studija pruža neke dokaze da akutna vježba može spriječiti proizvodnju TNF -a.[55]

Remove ads

Farmakologija

Glavni članak: Inhibicija TNF-a

TNF podstiče upalni odgovor, koji zauzvrat uzrokuje mnoge kliničke probleme povezane s autoimunskim poremećajima, kao što su reumatoidni artritis, ankilozantni spondilitis, upalna bolest crijeva, psorijaza , hidradenitis suppurativa i vatrostalna astma. Ovi se poremećaji ponekad liječe upotrebom TNF inhibitora. Ova inhibicija se može postići monoklonskim antitijelima, kao što je infliksimab (Remicade), koji se direktno vežu za TNF, adalimumab (Humira), certolizumab pegol (Cimzia) ili s mamcem cirkulacijski receptor fuzijski protein kao što je etanercept (Enbrel) koji se veže za TNF s većim afinitetom od TNFR -a.[56]

S druge strane, neki pacijenti liječeni inhibitorima TNF-a imaju pogoršanje svoje bolesti ili novi početak autoimunosti. Čini se da TNF ima i imunosupresivni aspekt. Jedno objašnjenje mogućeg mehanizma je ovo zapažanje da TNF ima pozitivan učinak na regulatorne T-ćelije (Tregs), zbog svog vezivanja za receptor 2 faktora nekroze tumora (TNFR2).[57]

Anti-TNF terapija pokazala je samo skromne efekte u terapiji raka. Liječenje karcinoma bubrežnih ćerlija infliksimabom rezultiralo je produženom stabilizacijom bolesti kod određenih pacijenata. Etanercept je testiran za liječenje pacijenata s rakom dojke i rakom jajnika, koji pokazuju produženu stabilizaciju bolesti kod određenih pacijenata, putem snižavanja IL-6 i CCL2 . S druge strane, dodavanje infliximaba ili etanercepta u gemcitabin za liječenje pacijenata s uznapredovalim rakom gušterače nije povezano s razlikama u učinkovitosti u usporedbi s placebom.[58]

Remove ads

Interakcije

Pokazano je da TNF komunicira sa TNFRSF1A.[59][60]

Nomenklatura

Zato što se LTα više ne naziva TNFβ,[61] TNFα, kao prethodni simbol gena, sada se jednostavno naziva TNF, kako je prikazano u bazi podataka HGNC (HUGO odbor za nomenklaturu gena).

Reference

Vanjski linkovi

Loading related searches...

Wikiwand - on

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Remove ads
Remove ads