TNF，SODD 与肿瘤细胞凋亡

蔡红伟，马代远，谭榜宪

(医学影像四川省重点实验室;川北医学院附属医院肿瘤科，四川 南充 637000)

本刊网址:http://www.nsmc.edu.cn 作者投稿系统:http://noth.cbpt.cnki.net 邮箱:xuebao@nsmc.edu.cn

肿瘤的发生发展同细胞增殖和凋亡之间的平衡有着密切的关系，关于肿瘤发生与细胞凋亡的关系近年来受到肿瘤研究者广泛关注。研究凋亡相关基因之间的关系，对分析肿瘤细胞凋亡敏感性的预测及增敏途径，有着重要的意义。肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF) 是由多种细胞合成、释放并引起全身系统性炎症反应的细胞因子［1］，其对细胞本身而言具有促凋亡和促增殖的双重作用。死亡结构域沉默子(silencer of death domains，SODD)主要是在肿瘤坏死因子受体1 (tumor necrosis factor receptor1，TNF-R1)信号传导通路中充当负调节子，阻止TNF-R1 信号传导通路呈持续激活状态，稳定内环境，维持正常组织细胞稳态。本文就TNF 和SODD 在肿瘤细胞增殖与凋亡过程中各自扮演的角色及两者的关系进行阐述。

1 TNF

1.1 TNF 的基本结构及其受体

Granger 等［2］在1968 年发现淋巴细胞能分泌具有细胞毒性的细胞因子—淋巴毒素(Lymphotoxin)。之后Old 也报道了血清里有一种细胞因子具有促进肿瘤坏死的作用，并将其命名为肿瘤坏死因子(TNF)［3］。后来经过测序及同源比较cDNA 序列发现TNF 和淋巴毒素同为TNF 大家族(TNF Superfamily)，故分别将其命名TNFα 和TNFβ，故TNF 狭义可理解为TNF-α。TNF 蛋白分子量约为17KD，其基本结构是一个跨膜蛋白构成的三聚体，这个膜蛋白在蛋白酶切割下，转变为活性形式—可溶性游离三聚体(51KD)［3］。TNF 主要通过和两类受体的结合(TNF-R1 和TNF-R2) 来完成信号通路的传导［4－6］。TNF-R1 几乎表达于各种组织细胞表面，而TNF-R2 主要表达于免疫系统细胞。因为在TNF-R2的胞浆区内没有死亡结构域(death domain，DD)，其与相应配体结合后只能引起NF-kB 活化，介导细胞增殖信号，不能介导细胞凋亡信号，而TNF-R1 胞内区含DD，与相应配体结合后除了活化NF-kB 引起一系列反应介导细胞增殖外，还可以启动细胞凋亡。故TNF-R1 介导了TNF 的绝大部分重要的生物学功能，尤其是细胞凋亡。

1.2 TNF 的生物学行为

TNF 在TNF-R1 介导下主要的生物学行为有［5］:①激活NF－kB 转录因子跨核膜转运后引起一系列细胞生存、增殖、炎性反应和抗凋亡基因的转录表达。②激活JNK 转录因子通路引起细胞的分化、增殖。③部分TNF-R1 的胞内含有DD 可激活细胞凋亡通路，诱导细胞凋亡。

如上所述，TNF 既可以在TNF-R1 介导下通过①和②促进细胞增殖，又可通过③诱导细胞凋亡。正常情况下，TNF 在受到不同刺激后和不同细胞的不同受体结合后调节靶细胞内的正常生物学行为，一旦这种平衡被打破，就会引起过度的炎性反应或细胞的无限增殖进而发生肿瘤。那么，对于肿瘤细胞来讲，TNF 又是怎样的呢? 对于肿瘤细胞来讲，TNF 同样也是一把双刃剑。因为一项动物实验发现给予外源性大剂量的TNF 有破坏肿瘤血管、导致实体肿瘤坏死的抗肿瘤作用，但是相对高表达的TNF又促进了肿瘤细胞的生长［3］。

TNF 的功能看起来相互矛盾，实则是由于TNF在接受不同信号刺激下，激活了不同的传导通路而产生不同的靶细胞生物效应［7］。至于TNF 何时促凋亡，何时促增殖，可能与哪一条信号通路占了优势有关，但是具体机制目前仍不清楚。

1.3 TNF 与肿瘤

TNF 具有抗肿瘤和促进肿瘤发展的两面性。之前有研究者将TNF 敲除或者用抗体中和掉来造皮肤癌动物模型，肿瘤造模成功率大大降低［8］。也有研究者发现在敲除TNFR1 的小鼠模型中，胃肠道肿瘤的发生率减少［9］。制作肿瘤切除后复发和转移的模型时，使用TNF 的抗体封闭，复发率和转移率均降低［10］。最近两项研究分别使用特异性载体腺相关病毒噬菌体(AAVP)和重组沙门氏箘靶向传输TNF-α 治疗人黑色素瘤，效果显著，无明显全身毒性反应，抑瘤率达到80% ～100%［11－12］。上述研究均证实TNF 具有抗肿瘤的作用。

然而下列研究则说明TNF 的促肿瘤效应。对CLL 患者研究中发现，患者血清中TNF 浓度约为正常对照组2 倍，且TNF 浓度增高与疾病预后不良和生存期短均呈正相关［13］。NSCLC 患者血清TNF 水平明显高于正常组，且与肿瘤分期呈正相关［14］。动物实验提示释放的TNF 通过激活NF-kB 传导通路引起细胞无限增殖，抗凋亡，并产生促肿瘤生长因子，同时伴有损伤DNA 的作用。研究者通过外源性注入或基因工程使TNF 上调则会促进肿瘤的转移［15］。多项体内外研究发现TNF-α 可促进胰腺癌，乳腺癌，前列腺癌的侵袭和转移，而TNF-α 拮抗剂(英夫利昔或依那西普)则起到抑制作用［16－18］。

如何才能特异性发挥TNF 的抗肿瘤作用，抑制其促肿瘤作用，是今后研究的方向。如果能特异性地激活TNF 的某个特异亚型或在特定条件下拮抗某个特殊分类的TNF 受体，相对特异性地激活使肿瘤细胞凋亡的信号转导通路，而同时不会诱导其他细胞生存、增殖的信号转导通路过度激活，这个问题就会迎刃而解。但是目前人们对于TNF 抗肿瘤与促肿瘤之间的关系及机制仍不清楚，可能与TNF 的剂量相关，但是没有充分的研究证实。

2 细胞凋亡信号转导通路

2.1 TNF-R1 信号转导经典途径

TNF-R1 信号转导途径是需要TNF 刺激后才能下传的。而在细胞内只要有TNF-R1 的DD 即可导致细胞的增殖或凋亡［19］。DD 通过与细胞内的TNF受体相关的含有DD 蛋白的同源结构结合后，激活相应的效应分子，进而启动TNF 两个最重要的生物学效应(NF－kB 的激活和细胞凋亡)的特异性信号锁链。在生理状态下，只有当TNF 三聚体与TNFR1 结合后方可诱导受体DD 的聚集，随后募集含有DD 的受体相关的胞浆信号蛋白，形成受体复合物，激活NF-kB 及细胞凋亡途径。

2.2 死亡结构域

Goeddel 等［20］在对TNF-R1 细胞内区与细胞毒作用有关的区域进行研究时找到了与细胞毒作用紧密相关的一段序列，命名为“死亡结构域”(DD)。死亡结构域不仅存在于细胞膜表面的受体分子，亦存在于胞浆内的信号转导蛋白，其不但能介导凋亡信号，也可以介导活化信号。所以DD 是细胞死亡信号的产生、TNF-Rl 信号传导及与死亡结构域结合蛋白相结合所必需的，不同的死亡受体激活并诱导凋亡必须有DD 参与［21］。

3 死亡结构域沉默子

3.1 SODD 的分子结构及生物学行为

20 世纪末，Jiang 等［22］从cDNA 克隆分离到了一种胞浆蛋白质，命名为SODD。SODD 是一个由457 个氨基酸编码的分子量约为60kD 的含DD 的胞浆蛋白质，隶属BAG 蛋白家族，又名BAG4，广泛表达于多种细胞的胞浆内，特异性识别并结合TNFR1、Bcl-2、DR3 及HSP/HSC70 胞浆段DD 域［23］，但不与Fas，DR4，DRS 等结合，也不与含有DD 的受体相关的胞浆信号蛋白(如TRADD，FADD，RIP 等)结合。

3.2 SODD 参与的TNF-R1 信号凋亡通路

TNF 的活性形式是其三聚体，当TNF 三聚体不存在的情况下，SODD 与TNF-R1 胞浆段的DD 结合，形成SODD-TNF-R1 复合体。SODD-TNF-R1 复合体不能与TRADD 等蛋白相互作用，TNF －R1 信号通路处于失活状态。一旦TNF 刺激后，TNF 三聚体便可诱导TNF － R1 聚集，同时导致SODD 从SODD-TNF-R1 复合体中脱落下来。TNF 随即与TNF-R1 结合，继而诱导受体DD 的聚集。然后TRADD 通过DD 之间的相互作用首先与FADD 结合，FADD 通过死亡效应域(death effecter domain，DED)与TNF－R1 胞浆段DD 相互作用，与caspase8 DED 区相结合，在胞浆内形成TNF-R1-TRADDFADD-caspase8 即死亡诱导信号复合体(death inducing signal complex，DISC)，进而激活caspase8，启动caspase 网络，导致细胞凋亡［4］。

3.3 SODD 在TNFR1 信号转导中的作用—负调节

SODD 是调节TNF-R1 信号转导通路的一个关键作用蛋白。在无TNF 三聚体存在时，SODD 与TNF-R1 死亡结构域相结合，形成SODD-TNF-R1 复合体，从而阻止TNF-R1 的聚集，阻断TNF-R1 信号转导通路。当TNF 刺激后，SODD 从SODD-TNF-R1复合体中脱落下来，TNF-R1 独立出来后方可和受体相关蛋白作用，信号通路才得以下传。但数分钟后SODD 又重新与TNF-R1 结合，使TNF-R1 信号通路失活，阻断凋亡通路。研究显示，SODD 过表达的组织细胞对TNF 诱导的TNF-R1 级联激活不敏感，SODD 持续表达明显抑制了TNF 诱导的细胞凋亡［24］。故SODD 在TNF－R1 信号转导中是一个负调节子(沉默子)，与TNF 竞争性结合TNF-R1，阻断TNF-R1 信号转导通路呈持续激活状态，稳定内环境，维持正常组织细胞稳态。

3.4 SODD 与肿瘤

DISC 的形成是TNF-R1 介导凋亡信号转导过程中至关重要的事件。SODD 具有阻止DISC 形成的作用，从而抑制细胞凋亡［24］。SODD 表达上调可抑制TNF-R1 介导的细胞凋亡;若抑制细胞内SODD的表达，则无需激活TNF/TNF-R1 途径，即可诱导凋亡［25］。可以这样理解，理论上，①若组织细胞中SODD 过表达，必将负调节TNF 的最重要的生物学效应(细胞凋亡)，从而使细胞免于TNF 诱导的凋亡，出现永生性恶化甚至癌变;②肿瘤细胞中若SODD 过表达，将导致肿瘤细胞对细胞表面死亡受体介导的凋亡敏感性降低，对放射线和化疗药物表现出耐受性。然而文献中关于肿瘤细胞中SODD 表达及意义的研究较少。国内陶红芳等［26］研究认为SODD 阴性表达者在儿童急性白血病患者中完全缓解率高于阳性表达者。国外近年的一项研究发现SODD 的抗凋亡功能可能促进了上皮性卵巢癌的侵袭浸润［27］。近期有研究证实肝癌细胞中SODD 表达上调，经极低频率电磁场处理后表达显著降低，研究者认为可能正是通过此途径抑制肝癌的生长转移［28］。可见，SODD 的过表达意味着肿瘤的进展或未控，而表达下调则预示着肿瘤受抑。然而，国内外鲜有关于放射线损伤与肿瘤细胞中SODD 及TNF表达的相关报道。

4 小结

可能正是TNF 的两面性维持正常细胞增殖和凋亡之间的平衡，从而保持相应组织器官的稳态。当正常细胞内TNF 表达发生改变时，平衡被打破，进而发生肿瘤或者组织器官萎缩。需要进一步研究清楚TNF 抗肿瘤与促肿瘤的关系［29－30］。SODD 是TNF-R1 信号转导通路的负调节子，与TNF“竞争性结合”TNF-R1，使TNF-R1 信号通路失活或再活，从而保持TNF-R1 信号传导通路的平衡。TNF 和SODD 同为相同受体的竞争性配体，两者在正常细胞演变为肿瘤细胞的过程中，发生了怎样的表达变化，肿瘤细胞受到损失诱导凋亡后两者又有怎样的博弈，目前国内外少有联合检测SODD 和TNF 的表达情况来评估肿瘤的预后，及肿瘤细胞凋亡敏感性的变化的研究。研究两者在细胞增殖与调亡过程中，以及抗肿瘤治疗后的基因及蛋白表达的情况，对于探索肿瘤细胞的发生，增殖及凋亡有着非常重要的意义。

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