腫瘤壞死因子α和哮喘

1、13/13腫瘤壞死因子和哮喘 摘 要 腫瘤壞死因子（TNF）是一種主要由單核巨噬細胞產(chǎn)生的、具有廣泛生物學活性的細胞因子。本文綜述了TN的結(jié)構(gòu)與生物學活性、TNF在哮喘中的作用、與其它哮喘介質(zhì)的關(guān)系及其參與細胞因子動態(tài)平衡網(wǎng)絡(luò)的研究。 關(guān)鍵詞 腫瘤壞死因子;內(nèi)皮素;哮喘支氣管哮喘(哮喘）是一種非特異性氣道變應性炎癥性疾病，由多種細胞因子、激素、遞質(zhì)參與調(diào)節(jié)1。腫瘤壞死因子是主要的前炎癥細胞因子,是氣道強有力的刺激劑,可誘導一系列細胞因子的產(chǎn)生。1 TNF的結(jié)構(gòu)與生物學活性11 TNF的分子結(jié)構(gòu)TF主要由活化單核巨噬細胞產(chǎn)生,又稱惡液質(zhì)素，活化T淋巴細胞也可產(chǎn)生一種與TNF類似的（有30左右的同

2、源性）淋巴毒素，并與TNF有共同的受體，稱之為TN。TNF基因位于第號染色體短臂的主要組織相容性復合體（C）內(nèi)，與NF基因緊密連鎖，存在于C2與HLA基因之間。人的TF是一種相對分子質(zhì)量為17103的亞單位構(gòu)成的蛋白質(zhì)。根據(jù)種屬及分離方法不同，可以二聚體、三聚體和五聚體的形式存在。人的TN為非糖基化蛋白，而幾乎所有動物的TNF均為糖蛋白。小鼠和人的F分別由其前體分子在端脫去和9個氨基酸而成。小鼠和人的TNF不論其前體分子或具有生物活性分子都是高度一致的,每個TNF亞單位在6位和01位含有兩個半胱氨酸，形成一鏈內(nèi)二硫鍵，中度疏水。TNF亞單位相對分子質(zhì)量為53，由171個氨基酸構(gòu)成。因只有一個半

3、胱氨酸,故沒有二硫鍵，它的穩(wěn)定形式也以二聚體形式存在.2生物學活性 F具廣泛的生物學活性,在機體的細胞功能調(diào)節(jié)、免疫和炎癥反應等過程中起重要作用。F能刺激單核吞噬細胞等合成細胞因子,包括白介素、白介素6、白介素及TN本身等；影響脂質(zhì)代謝和糖代謝等過程;對成纖維細胞有致分裂作用,使其表達I型組織相容性抗原；可通過增加中性粒細胞C18表面抗原增強其對內(nèi)皮細胞的粘附及抗體依賴性細胞毒反應2，也能增加血小板活化因子（F)、花生四烯酸（A）的合成與釋放；TN可促進內(nèi)皮細胞粘附分子的表達3和I、PAF的釋放，使中性粒細胞游走與激活；NF可促進單核巨噬細胞的活化，加速I2受體的表達;有抗腫瘤作用，新近發(fā)現(xiàn)N

4、F可誘導腫瘤細胞凋亡而發(fā)揮抗腫瘤作用。2 TN與哮喘2。1 TNF水平和哮喘臨床觀察及動物實驗研究表明：哮喘急性發(fā)作時，肺泡灌洗液及血清NF-含量明顯增加， 隨著病情緩解而呈下降趨勢；哮喘患者外周血單核吞噬細胞及巨噬細胞經(jīng)IgE依賴性抗原激活后，其上清液中TNF-含量顯著增加5；體外實驗也表明哮喘患者外周血單核細胞(PBMC)能自發(fā)分泌產(chǎn)生高水平，經(jīng)植物血凝素(PHA）刺激產(chǎn)生的TNF-水平更高，可達其血清濃度的-8倍，而哮喘時這種TNF-的異常分泌，隨病情緩解而呈下降趨勢6；哮喘急性發(fā)作時血漿TNF活性顯著升高，而臨床緩解期后其活性與健康人無明顯差異，急性發(fā)作期TNF活性和FEV1呈負相關(guān)7

5、；提示TNF-水平與哮喘炎癥反應程度密切相關(guān),病情輕重與N活性高低有關(guān)8, 哮喘急性發(fā)作的病理生理變化也可能與體內(nèi)TF-的合成和釋放顯著增加有關(guān).同時也說明，血清NF增高不僅與哮喘氣道局部炎癥細胞過多產(chǎn)生釋放入血有關(guān)，也與其外周血中單核巨噬細胞等廣泛活化有關(guān)。哮喘緩解期TN增高,提示此期廣泛分布于大小氣道及肺泡隔的巨噬細胞可能存在原位活化,分泌TNF等;在發(fā)作期,病毒抗原或其它過敏原直接刺激巨噬細胞分泌N或經(jīng)樹突狀細胞攝取后遞呈給細胞,使其激活進一步增加N-生成。2.2 TNF能促使哮喘發(fā)作和加重氣道炎癥有人給動物吸入或靜注TNF,結(jié)果導致氣道阻力延遲性增加和氣道高反應,并伴有嗜中性多形核白細

6、胞(PM)、嗜酸性粒細胞（EC)浸潤支氣管，具有誘喘作用；氣道內(nèi)滴入TNF可加重氣道炎癥反應,增強單核吞噬細胞功能;說明TNF能促進哮喘發(fā)作和加重氣道炎癥.2.3 TNF引起局部炎癥反應，器官的損害甚至多系統(tǒng)的受損機理：第一，與其它細胞因子相互誘生,促進嗜酸粒細胞、T淋巴細胞、嗜中性多形核白細胞、巨噬細胞、肥大細胞等炎癥細胞在氣道聚集、活化、釋放炎癥介質(zhì)及細胞因子，形成炎癥的連鎖反應。第二,降低肌細胞跨膜電位,Na-K泵失效。第三，參與內(nèi)皮細胞的損害,激活凝血、抑制纖溶、促進血管內(nèi)血栓形成。第四，誘導血管內(nèi)皮細胞表達細胞間粘附分子-1、內(nèi)皮淋巴細胞粘附分子1及PN表達白細胞粘附促進受體CD16

7、/C1,促進PN向血管內(nèi)皮的粘附與遷移.第五，增加血管通透性,直接引起支氣管收縮。10，11，123 TF與其他哮喘介質(zhì)的關(guān)系3。1TF與內(nèi)皮素（ET)1 內(nèi)皮素是支氣管平滑肌強有力的收縮劑，對肺通氣功能及肺循環(huán)起著重要的調(diào)節(jié)作用.有實驗證實：豚鼠吸入ET1氣溶膠可引起支氣管收縮反應，氣道阻力增加;哮喘患者支氣管組織檢查可見支氣管上皮細胞和血管內(nèi)皮細胞中內(nèi)皮素免疫反應顯著增高13；哮喘患者急性發(fā)作期血漿及支氣管肺泡灌洗液中ET1水平明顯增高7;哮喘患者血漿ET、TN水平明顯增高，血漿ET1和TNF水平呈正相關(guān),血漿T1和TN水平分別與肺功能峰流速呈負相關(guān)1;平滑肌細胞在正常情況下不分泌（或僅分

8、泌微量)的ET1，在NF刺激離體的氣道平滑肌細胞ET1的分泌實驗中，在NF刺激1小時后平滑肌細胞T的分泌明顯增加，表明TNF刺激可引起E-1分泌增加1，1。-含量增高可直接引起氣道平滑肌痙攣，加重氣道慢性炎癥,刺激氣道平滑肌增生和肥厚。以上表明1參與哮喘發(fā)病過程；TF、E1在哮喘發(fā)病中起重要作用;哮喘發(fā)作期T1與TNF水平密切相關(guān)；NF及其誘導的ET-1表達和釋放增高,在哮喘炎癥的發(fā)生、發(fā)展中可能發(fā)揮重要的作用。 TF作為前炎因子可促進多種炎性介質(zhì)的合成與釋放，其中包括NF刺激ET1的生成，從而加重氣道炎癥和高反應性，促使哮喘發(fā)作。當哮喘發(fā)作時，氣管平滑肌痙攣，氣道通氣障礙，組織缺氧,肺內(nèi)生成

9、和釋放ET-1增加，而清除、代謝T-的功能降低.同時，非特異性炎性細胞浸潤氣道粘膜。釋放炎性介質(zhì)、細胞因子或損傷氣道上皮細胞或血管內(nèi)皮細胞，使ET-1釋放增加，T1水平增高,可激活脂氧化酶和花生四烯酸代謝，經(jīng)脂氧化酶和環(huán)氧化酶途徑產(chǎn)生前列腺素、白三烯等平滑肌收縮劑,導致支氣管收縮，炎性細胞跨內(nèi)膜作用趨向肺和氣道，炎癥反應加重，氣道炎癥反應所致炎性細胞和細胞因子增多，又使ET-1合成釋放增加，形成內(nèi)皮素炎性細胞因子之間的惡性循環(huán).。2 TF與CAM1 ICA-是一種細胞表面單鏈跨膜糖蛋白分子，通常識別中性粒細胞、嗜酸粒細胞、單核細胞和淋巴細胞表面的淋巴細胞功能相關(guān)抗原1亦稱CD16/CD1，參與

10、這些細胞與內(nèi)皮細胞或上皮細胞間粘附7。細胞粘附分子在支氣管哮喘的炎癥過程中發(fā)揮重要作用.當哮喘病人吸入過敏原導致肥大細胞和T細胞的活化并釋放相關(guān)的細胞因子，這些細胞因子依次誘導氣管內(nèi)皮細胞增加細胞粘附分子的表達,而細胞粘附分子潛在地介導白細胞移行、白細胞活化和白細胞間質(zhì)細胞的相互作用1。T是誘導細胞間粘附分子-1（CAM-1）表達的主要細胞因子,表現(xiàn)為TNF促進內(nèi)皮細胞表達ICAM1,而TN抗體則抑制內(nèi)皮細胞表達ICA1。Wgner19研究發(fā)現(xiàn)，哮喘發(fā)作后血管內(nèi)皮及支氣管上皮細胞內(nèi)ICAM-1表達增加;哮喘動物模型氣管內(nèi)注入ICM-1單克隆抗體后,氣道高反應狀態(tài)及嗜酸粒細胞浸潤有所緩解，表明血

11、管內(nèi)皮ICA1表達增加在哮喘氣道炎癥反應中有重要作用。asalle5等研究發(fā)現(xiàn),體外重組人TNF可促進內(nèi)皮細胞ICAM1及（內(nèi)皮細胞白細胞粘附分子1)ELM1表達，而且與體外重組人TN濃度相關(guān),將哮喘發(fā)作后肺泡巨噬細胞（)上清液加入內(nèi)皮細胞培養(yǎng)液中，可觀察到相似的結(jié)果。說明哮喘發(fā)作時AM分泌TNF增加,促進內(nèi)皮細胞CA1及EAM1表達。3.3 TNF與肺表面活性物質(zhì)（S）PS的合成及分泌在肺泡型細胞內(nèi)進行，其主要成分為磷脂酰膽堿,其中670為飽和磷脂酰膽堿。近年來研究表明，P特別是其磷脂成分，對于正常及損傷肺的炎癥反應有較強的調(diào)節(jié)功能,具有一定的抗炎作用.S通過直接作用于免疫細胞或通過細胞因子

12、發(fā)揮作用。1995年Jm0研究發(fā)現(xiàn)，Exsr(人工合成的PS)可抑制LS激活人肺泡巨噬細胞（M）分泌NF.rtma于194年報道urnta天然牛PS提取物使r-干擾素及P激活的單核細胞分泌TNF降低,P2抑制靜息單核細胞及PS激活的單核細胞分泌TNF22。對Crorf（豬PS提取物)激活的單核細胞分泌NF亦有抑制作用，且Curuf劑量越大，抑制作用越顯著23。urorf加入PS 激活的單核細胞后TF含量降低,TNFmRNA、TNFmNA含量亦顯著下降.說明PS對F分泌有抑制作用，P有抗炎作用,目前對于P抑制TNF分泌機制尚不清楚.有研究表明,哮喘發(fā)作時，PS功能性缺乏，哮喘發(fā)作后肺泡灌洗液內(nèi)S

13、脂質(zhì)成分比例明顯減少，蛋白成分增多,脂質(zhì)PS蛋白質(zhì)正常的比例失調(diào)，PS免疫抑制作用障礙,造成肺內(nèi)炎癥反應；而哮喘發(fā)作時肺泡內(nèi)TNF水平升高，抑制肺泡型細胞合成S.3。3 TNF與白介素-8（IL)IL8是一種前炎癥細胞因子，除主要源于單核細胞外，T淋巴細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞等在白介素1、NF等誘導下,亦合成、釋放L8。IL8對中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和淋巴細胞有強烈的趨化作用2。能誘導白細胞表達亞族整和素對于鞏固早期形成的細胞間粘附以及后來的白細胞脫粘附和跨越內(nèi)皮移行具有主要作用。IL8的致炎機理包括：在氣道內(nèi)聚集、活化PMN，誘導其脫顆粒、釋放酶體酶、產(chǎn)生反應性氧介質(zhì)和白三烯B1等。IL

14、-8還可部分地趨化、活化淋巴細胞、嗜酸粒細胞,并誘導血管內(nèi)皮細胞合成NO，進一步發(fā)揮致炎作用.健康人靜脈注射TF后血液L-明顯升高,可持續(xù)12小時；Mai5等發(fā)現(xiàn)哮喘病人支氣管粘膜上皮細胞表達IL-8 mN 增加.有人報道6，10，,7，在某些炎癥患者血清IL水平明顯增高；哮喘患者血清IL-8水平明顯高于健康人和哮喘緩解期患者；哮喘患者發(fā)作期L-8含量升高，并與TNF呈正相關(guān)。由此提示，L-8可能參與氣道炎癥反應，血清I水平增高與哮喘發(fā)作密切相關(guān)，TN可能是影響IL8水平升高的因素. L8和NF是肺泡巨噬細胞最早期釋放的炎癥細胞因子，由于它們的大量釋放失控，反過來又激活巨噬細胞，多核白細胞等效

15、應細胞，并釋放大量炎癥介質(zhì),再激活補體,凝血和纖溶系統(tǒng)，產(chǎn)生瀑布效應,可導致全身炎癥反應綜合征，進一步發(fā)展為多器官功能障礙綜合征。TNF參與細胞因子動態(tài)平衡網(wǎng)絡(luò) 細胞因子是一組由T、B淋巴細胞、巨噬細胞和血管內(nèi)皮細胞等免疫效應細胞產(chǎn)生的具有調(diào)節(jié)和決定免疫反應性質(zhì)的分泌性蛋白，實際上細胞因子涉及到了免疫和炎癥的每個方面和每個環(huán)節(jié),包括抗原的提呈、細胞的分化、粘附分子的表達和炎性細胞的浸潤和激活等.其中較為重要的并已廣泛研究的包括白介素、干擾素、集落刺激因子和腫瘤壞死因子等四大類20余種。這些細胞因子在介導免疫反應的調(diào)節(jié)中相互促進和相互制約,并涉及到細胞因子的受體,從而構(gòu)成了一個龐大的作用錯綜復雜

16、且效應廣泛的細胞因子網(wǎng)絡(luò)。 TNF-主要由巨噬細胞以自分泌、旁分泌及內(nèi)分泌方式產(chǎn)生, TNF在炎癥反應中是激活細胞因子級聯(lián)反應的主要介質(zhì),具有微量、高效的內(nèi)分泌激素的功能,在循環(huán)中可較早出現(xiàn)，并迅速達到高峰，可誘發(fā)“次級”細胞因子NF的產(chǎn)生,因此,激發(fā)炎癥連鎖反應.TNF調(diào)控機體正常免疫應答，當TNF活性增高，勢必導致細胞因子網(wǎng)絡(luò)平衡失調(diào)，產(chǎn)生免疫病理反應，T與網(wǎng)絡(luò)中其它細胞因子相互作用,共同參與致病過程。5 小結(jié) 綜上所述，TF是哮喘過程中重要的啟動因子，可誘導一系列與炎癥有關(guān)的細胞因子(如白介素1、白介素、白介素5、白介素8、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、粘附分子等)的生成以及與炎癥有關(guān)的酶

17、及受體的合成與表達 。F在哮喘氣道慢性炎癥發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用.NF參與炎癥反應主要通過作用于呼吸道血管內(nèi)皮細胞,增加某些粘附分子的表達,誘發(fā)血小板活化因子、白介素1及白介素等的釋放,而促進炎癥細胞粘附、游走、浸潤及中性粒細胞脫顆粒，同時也通過自分泌的方式作用于單核巨噬細胞本身而釋放炎癥介質(zhì),加劇炎癥反應，導致組織損傷29。進一步研究TF-在哮喘的發(fā)病機制中作用對于完善哮喘的發(fā)病機制及防治均有重要的意義.參考文獻1 ay B，Athmand nflamatio。J Alergy CnImmuol，191，7：3.2Flieger D，Spngler U，Beir I， al nhancem

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