腫瘤壞死因子α在惡性腫瘤診療中的研究進展

黃奔 范維 王萍 柳家翠 段怡平 陳梁玥 馬甜甜 喻明霞★

1 TNFα 簡介

腫瘤壞死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）是一種炎性細胞因子，可以協(xié)同調(diào)節(jié)其他細胞因子的產(chǎn)生、細胞存活和死亡來協(xié)調(diào)組織的穩(wěn)態(tài)［1］。最初，TNF 因其可以在人和小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)腫瘤快速出血性壞死的能力而被命名。TNFα（Tumor Necrosis Factor α）由活化的巨噬細胞和其他類型的細胞如CD4+T 細胞、中性粒細胞、肥大細胞等釋放產(chǎn)生，能夠誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)和細胞凋亡。TNF 存在兩種生物活性形式：跨膜形（tmTNFα）和分泌形（sTNFα）。sTNFα 是由tmTNFα 經(jīng)過基質(zhì)金屬蛋白酶TACE 的蛋白水解，去除氨基端76 個氨基酸殘基后形成。研究指出，TNFα 也可以由腫瘤相關(guān)微環(huán)境中的惡性細胞和免疫細胞產(chǎn)生，其作為內(nèi)源性腫瘤啟動子，通過產(chǎn)生炎癥生態(tài)環(huán)境來促進惡性疾病的進展［2］。因此，TNFα 與腫瘤的發(fā)生發(fā)展存在重要的聯(lián)系。

2 TNFα 與惡性腫瘤

2.1 TNFα 與肺癌

TNFα 在肺癌患者血清中的表達水平顯著升高，可輔助評估患者的疼痛度及預(yù)后［3-4］。肺癌患者術(shù)后若發(fā)生肺部感染，患者血清TNFα 水平均明顯上升［5］。研究發(fā)現(xiàn)，TNFα 體外作用于小細胞肺癌細胞，可使得細胞集落形成能力、遷移和侵襲能力均顯著升高［6］。機制上，TNFα 通過激活核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）途徑來誘發(fā)明顯的炎癥反應(yīng)，促進細胞存活、血管生成和侵襲。許多腫瘤細胞對TNFα 治療產(chǎn)生抵抗，這主要是由于NF-κB 信號途徑的激活。Zhu［7］等人的實驗發(fā)現(xiàn)，對順鉑耐藥和耐輻射的肺癌細胞系中NF-κB和TNFα 表達上調(diào)最為顯著，這兩個關(guān)鍵分子可以作為肺癌治療的標志物。因此，抑制TNFα 誘導(dǎo)的NF-κB 信號激活可以作為肺癌治療的策略之一。陳［8］等人發(fā)現(xiàn)，黃芪甙可以抑制TNFα 誘導(dǎo)的NF-κB信號，使得A549 細胞對TNFα 的治療敏感而發(fā)生凋亡。另一方面，TNFα 瘤內(nèi)注射聯(lián)合化療，可以提高晚期非小細胞肺癌的療效［9］。

2.2 TNFα 與胃癌

與健康組相比，TNFα 在胃炎組和幽門螺桿菌感染的人群中表達上調(diào)，在幽門螺桿菌感染的慢性胃炎進展至癌前病變，再到胃癌的過程中，TNFα 表達逐漸增加［10］。在胃癌組織中，浸潤的巨噬細胞可以通過釋放TNFα 和IL-6，激活NF-kB 和STAT3 信號調(diào)節(jié)程序性死亡受體-配體1（Programmed cell death-Ligand 1，PD-L1）的表達，幫助腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸［11］。在探索胃癌的治療方面，研究者們發(fā)現(xiàn)抑制TNFα 誘導(dǎo)的NF-κB 信號，也可以抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移［12-13］。多種與TNFα 融合的血管靶向藥物已被證明可改善藥物在腫瘤組織中的吸收率并增強腫瘤血管功能。在小鼠原位胃癌模型中，Lu［14］等人評估腫瘤血管歸巢肽（TCP-1）靶向遞送TNFα 與5-Fu 的抗癌作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TCP-1/TNFα聯(lián)合5-Fu 具有協(xié)同抑制腫瘤生長、誘導(dǎo)細胞凋亡和減少細胞增殖的作用，且無明顯毒性。這些研究都表明了TNFα 在胃癌治療方面有著一定的潛力。

2.3 TNFα 與乳腺癌

TNFα 表達水平與乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及ER、HER2 抗原表達相關(guān)［15］。在絕經(jīng)前的女性中，高血清TNFα 水平可以顯著增加患乳腺癌的風險［16］。蛋白酪氨酸磷酸酶受體A（PTPRA）是經(jīng)典的蛋白酪氨酸磷酸酶之一，對于乳腺癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。研究指出，PTPRA 可以通過TNFα 介導(dǎo)的NF-κB 途徑促進乳腺癌細胞生長和遷移［17］。TNFα/Arf6、TNFα-YAP/ p65-HK2 軸在乳腺癌細胞的轉(zhuǎn)移中起到了重要的作用［18-19］。體外給予TNFα 刺激可誘導(dǎo)粘蛋白4（MUC4）表達，使得HER2 陽性的乳腺癌細胞系對曲妥珠單抗耐藥［20］。Yu［21］等人的實驗指出，TNFα 活化的骨髓間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）可顯著促進腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移，機制分析表明，TNFα 活化的MSC 細胞中，CCL5，CCR2 和CXCR2配體表達均增加，而CCL5 和CCR2 配體是促進腫瘤轉(zhuǎn)移必不可少的支持因素。在探究治療方面，Wu［22］等人的研究指出，TNFα 誘導(dǎo)治療可以顯著降低G0/ G1 期細胞比例，增加S 期和G2/M 期的細胞比例，使得乳腺癌細胞對化療和放療敏感。另外，蘇林酸可以通過抑制NF-κB 信號激活，顯著增強了TNFα 誘導(dǎo)的乳腺癌細胞凋亡［23］。

2.4 TNFα 與結(jié)直腸癌

TNFα 在結(jié)直腸癌患者的血清中顯著升高，與患者的TNM 分級、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及手術(shù)后發(fā)生腸梗阻相關(guān)［24-25］。研究顯示，TNFα 可促進結(jié)腸癌細胞中β-catenin、c-myc 及cyclinD1 蛋白的表達，通過Wnt/β-catenin 信號通路促進結(jié)腸癌細胞的增殖［26］。使用TNFα 處理可以增加SW620Lgr5+結(jié)腸癌干細胞中AKT 和GSK-3β 的磷酸化水平，激活PI3K/AKT 信號通路促進細胞增殖［27］。MAPK 激活蛋白激酶2（MK2）通路也是結(jié)直腸癌炎癥的主要介質(zhì)，MK2 信號促進了炎性細胞因子IL-1β，IL-6和TNFα 的產(chǎn)生，參與了腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移。使用MK2抑制劑治療腫瘤，會減少產(chǎn)生80%的IL-1β，IL-6 和TNFα，可以減少腫瘤侵襲，消除小鼠腫瘤的發(fā)生發(fā)展［28］。此外，TCP-1 肽靶向傳遞TNFα 具有更強的抗腫瘤活性，可以誘導(dǎo)更多的細胞凋亡，破壞原位大腸腫瘤的新生血管，有望成為靶向治療結(jié)直腸癌的策略［29］。

2.5 TNFα 與肝細胞癌

TNFα 水平在原發(fā)性肝癌患者的血清中顯著升高，聯(lián)合AFP、AFP-L3 檢測可以獲得較高的診斷效能［30］。在肝癌細胞中，TNFα 和IFN-γ 可以協(xié)同誘導(dǎo)PD-1 的表達促進腫瘤的生長，其作用機制是TNFα 通過上調(diào)IFN-γ 受體的表達從而增強了IFN-γ信號，導(dǎo)致腫瘤細胞適應(yīng)性免疫抵抗［31］。而PD-L1則可將TNFα 誘導(dǎo)的癌細胞凋亡轉(zhuǎn)換為細胞焦亡，致使腫瘤細胞發(fā)生壞死，這是由于在缺氧條件下，p-Stat3 與PD-L1 發(fā)生物理相互作用并促進其核易位，從而增強了Gasdermin C（GSDMC）基因的轉(zhuǎn)錄，經(jīng)TNFα 處理后，GSDMC 被caspase-8 特異切割，產(chǎn)生了GSDMC N-末端結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域在細胞膜上成孔引起細胞焦亡［32］。Huang［33］等人使用TNFα 刺激肝癌HepG2 細胞后檢測細胞蛋白差異表達分析發(fā)現(xiàn)，熱休克蛋白70 和TNFα 的上調(diào)與促進細胞遷移、抑制細胞凋亡有關(guān)。在探索治療方面，TNFα 可作為索拉非尼敏感性的新預(yù)測指標，索拉非尼聯(lián)合烏司他丁可改善高表達TNFα 肝癌患者的治療效果［34］。

2.6 TNFα 與白血病

急性白血病患者血清中TNFα 水平明顯升高，與臨床療效有明顯的相關(guān)性［35］。TNFα 可以作為白血病患者化療期間口腔念珠菌病和粘膜炎發(fā)病的標志［36］。Zhou［37］等人的研究發(fā)現(xiàn)，使用靶向tmTNFα 的抗體可以通過抗體依賴性細胞介導(dǎo)和補體依賴性細胞毒作用殺傷白血病細胞，同時不損傷正常造血細胞，提示TNFα 抗體在治療白血病中有著一定的潛力。Tamai［38］等人通過實驗證明，Amlexanox（氨來占諾）可以下調(diào)S100A6 的表達，從而使得KMT2A/AFF1陽性急性淋巴細胞白血病對TNFα 治療的敏感性。抑制環(huán)氧化酶-2（COX-2）能促進急性髓系白血病OCI-AML2細胞凋亡，使細胞周期阻滯于G1期，其機制可能是通過上調(diào)p53，下調(diào)TNF-α 表達實現(xiàn)的［39］。因此，TNFα可能是白血病治療的有效靶點。

2.7 TNFα 與其他腫瘤

TNFα 在其他多種腫瘤中也發(fā)揮了重要的作用。Scheff［40］等人在口腔癌細胞上清液和致癌小鼠舌組織中檢測到了高濃度TNFα，并發(fā)現(xiàn)抑制TNFα 信號破壞T 細胞浸潤，可消除功能性痛覺異常。TNFα 可以顯著刺激胰腺癌的生長和遷移［41］。腹膜是卵巢癌最常見的轉(zhuǎn)移部位，Lau［42］等人的研究發(fā)現(xiàn)，TNFα-TGFα-EGFR 途徑在這個過程中發(fā)揮了重要的作用。

3 小結(jié)與展望

作為一種重要的炎性因子，TNFα 高表達與患者的惡性臨床特征有關(guān)，致使患者不良預(yù)后。機制上，TNFα 可以協(xié)同調(diào)節(jié)其他細胞因子，通過激參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。一方面，TNFα 可以誘導(dǎo)殺傷腫瘤細胞。使用藥物載體將TNFα 運輸?shù)侥[瘤部位或者TNFα 注射到荷瘤動物模型體內(nèi)發(fā)現(xiàn)其可以誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡；另一方面，TNFα 通過激活NF-κB、ERK、MAPK、PI3K/AKT 等信號途徑增強腫瘤細胞的生存和侵襲能力，抑制TNFα 誘導(dǎo)的癌信號可以作為治療腫瘤的策略之一。綜上所述，TNFα 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到了重要的作用，有望成為輔助診斷、治療和預(yù)后的分子標志物。