肿瘤坏死因子在肝再生中的作用

【摘要】 肝脏具有强大的再生能力，多种细胞因子和生长因子参与了肝再生过程的调控。其中肿瘤坏死因子α(tnfα)在肝细胞再生中都发挥着不可或缺的作用。本文就tnfα在启动肝再生、促进或抑制肝细胞凋亡调控机制的研究进展作一综述。

【关键词】 肿瘤坏死因子α(tnfα);肝再生

effects of tumor necrosis factoralpha on liver regeneration

　　zhang fang1, wang yan1, li kezhou2, zhang xiao2,rong cheng△

　　(ment of clinical medicine,chengdu medical college;

　　ment of hepatobiliary surgery,general hospital of chengdu military region;

　　ment of experimental technology,chengdu medical college. chengdu sichuan 610083)

肝脏是人和动物体内最重要的器官之一，承担着至少五千种以上的生理功能[1]。在正常情况下，肝组织细胞仅有0.0012%～0.01%的肝细胞进行有丝分裂，但是在肝损伤(外科切除、化学性、物理性或病毒性损伤)后会表现出强大的再生能力[2]。WWW.lw881.com实验表明，连续切除部分肝脏的大鼠能利用残存肝叶代偿性增殖，肝细胞迅速增生，以至于2/3肝切除约1周就可恢复原来肝的重量和功能，恢复后肝细胞的再生也将停止[3-6]。其停止受到精密的调控，当肝再生达到其重量与整个体重的一定比例时，肝再生自动停止[7]。

　　肝再生过程是一个涉及多种信号因子如周期素、抑制剂、细胞因子、刺激因子、原癌基因、细胞与细胞、细胞与基质间相互作用的精确而有序的调节复杂过程。其启动与终止均需细胞因子的参与，一些正向调控细胞因子(hgf，egf，tgfα等)和负向调控细胞因子(tgfβ等)相互作用共同完成。但由于肝再生过程复杂，许多详细机制需进一步阐明，本文进一步研究细胞因子(肿瘤坏死因子α)在肝再生中的作用机制。

　　1 肿瘤坏死因子α(tnfα)的生物学特性

　　1.1 tnfα的来源

　　tnfα细胞来源广泛,包括各种免疫细胞、内皮细胞、成纤维细胞、表皮细胞、角质细胞、平滑肌细胞、星形细胞、成骨细胞等。肿瘤坏死因子α(tnfα)主要是由脂多糖(lps)等激活的单核巨嗜细胞分泌产生的一种具有广泛生物学功能的多肽类细胞因子，大多以自分泌、旁分泌方式作用于靶细胞而引起广泛的生物学效应[8-9]。而肝脏中的大多数tnfα是由kupffer细胞中来自还原型辅酶ⅱ(nadph)氧化酶的自由基致nfкb活化并产生，通过旁分泌机制介质促进肝脏dna合成[10]。但loffreda等发现再生肝细胞、胆管及静脉是tnfα另一重要来源[11-12]。

　　1.2 tnfα的结构及受体

　　tnfα由carswell等于1975年发现,是在各种炎症和免疫反应中由多种细胞分泌的一类多向性细胞因子。根据其细胞来源和分子结构不同分为α型和β型，tnfα由l57个氨基酸残基组成，是一种分子量为l7kd的疏水性蛋白质。编码它的基因大小为2.76 kb，定位于第6对染色体短臂上,由4个外显子和3个内含子组成[13-14]。在人体内tnfα具有跨膜型(mtnfα)和分泌型(stnfα)两种形式，而前者是tnfα基因转录的最初产物，后者在膜结合金属蛋白酶裂解其细胞外域后释放[15]。

　　肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor，tnfr)家族有两种，tnfr1和tnfr2，但tnfα的大多数生物活性是通过与tnfr 1结合完成的[16-18]。两者存在于所有有核细胞上，并通过不同的信号传导途径介导细胞反应[19]。tnfr1的细胞内段具有死亡结构域，可通过激活半胱天冬酶(ccaspase)和核因子κb(nuclearfactorkappab，nfκb)活性介导凋亡，引起炎性因子、趋化因子以及抗凋亡蛋白的转录。与tnfr1相比，其细胞内段无死亡结构域，但可通过rip(receptorinteracting protein，rip)激酶介导细胞凋亡[15]。

　　1.3 tnfα的生物学功能

　　肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，tnf)具有广泛的生物学活性,在内毒素性休克、炎症、免疫调节、细胞增生、细胞毒活性和抗病毒中起着重要作用。在临床中发现，tnfα在乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌、结肠癌、肝癌、淋巴瘤和白血病的肿瘤细胞和基质细胞中都有表达，并通过促进细胞增生，迁移和血管生成参与组织损伤与修复。最近，已有报道tnfα可能在动脉粥样硬化及高血压的发生、发展过程中扮演着重要角色。另外，氯氮平治疗中出现肥胖的精神分裂症患者较体重保持正常者血浆tnfα水平升高，且其升高程度与体质量指数呈弱正相关,提示tnf水平升高可能与氯氮平导致的肥胖有关[20]。

　　tnfα在肝纤维化的含量与病毒复制活跃有关，并且随炎症程度及纤维化程度加重而升高。其原因可能是 ①增多导致炎症连锁反应启动;②促进其他细胞因子持续性释放; ③诱发蛋白多糖的合成; ④加剧肝细胞炎症、坏死和肝纤维化[21]。

　　tnfα的生物学活性除了具有抗肿瘤，对免疫反应、机体代谢、炎症反应、刺激骨质吸收具有重要的调节和介导作用外，还与ll6共同启动肝脏再生，协同激活go期肝细胞，使肝细胞由g0期→gl期。

　　2 tnfα在肝再生过程中的重要作用

　　近年来，许多文献报告了tnfα是肝再生调控过程中的关键细胞因子。comell在1990年发现用脂多糖(lps)刺激枯否细胞能产生tnfα，此物质可能在肝再生调控中起着举足轻重的作用。diehl等研究发现在ph前注入tnfα抗体或可溶性tnfα受体后导致了肝细胞dna合成减少，原来升高的jun激酶、cjun mrna和ap1活性下降，这些事件发生在肝再生反应的的早期，提示tnfα在肝再生早期信号通路中起到作用。yamada等[22]发现在tnfαi型受体 (tnfri)缺乏的小鼠ph的实验中，缺乏tnfri信号会严重影响小鼠部分肝切除后细胞内dna合成，其转录因子nfкb和stat3的水平没有象正常小鼠那样高，对肝再生响应降低，表现为延迟及异常，且小鼠死亡率明显增高[23-24]。但注射il6可逆转tnfr1基因敲除小鼠的肝再生缺陷恢复dna复制以及stat3的活性。这一系列动物实验研究表明tnfα作为启动肝细胞增殖的细胞因子,在肝细胞介导的肝再生中起着非常重要的作用[25-26]。

　　促炎性细胞因子的肿瘤坏死因子(tnfα)对肝实质细胞效应能力，是通过介导双方核因子кb依赖的基因表达和细胞死亡(即转录因子nfкb决定肝实质细胞的生存和死亡)而表现出促使肝细胞死亡和肝细胞增殖双重的能力[24]。在肝再生期间，它可以促进肝细胞从g。期进入细胞周期，并可诱导多种转录因子，如nfкb、stat3、ap1和c/ebpβ表达，从而迅速诱导肝再生早期基因活化。

　　2.1 tnfα促进肝细胞增殖的可能机制

　　tnfα作为肝再生的启动因子,通过与细胞表面的可溶性三聚体受体(tnfr1)结合，介导nfкb的信号途径激活il6的分泌，继而激活转录因子stat3，诱导周期素d1的转录,促进细胞增殖[18,23,27,]。这样就建立了一个信号转导的通路，其顺序是升高的tnfα+kuffer细胞的tnfr1→nfкb→ il6→il6 +肝细胞的gp80/gp130的受体复合物→stat3…cyclin d1→dna合成的信号转导通路调节肝脏再生[28]。

　　2.2 tnfα促进肝细胞凋亡的可能机制

　　细胞凋亡通常是多细胞生物体消灭自身多余有害细胞或潜在损伤细胞的一种特性，其过程在caspase(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶)调控下按特定程序进行，因此又称程序性细胞死亡。

　　tnfα参与肝损伤的病理过程主要通过与肝细胞膜上其受体tnfri结合而诱发肝细胞凋亡[ 29]。肝细胞凋亡途径主要有两种:一种为细胞外途径，由肝细胞表面的死亡受体介导;另一种为细胞内途径，主要由线粒体损伤介导。

　　2.2.1 细胞外途径

　　tnfα与tnf受体1( tnf receptor 1,tnfr1)结合后,首先使tnfr1形成能传递活化信号的三聚体活性形式。tnfr1胞内段的死亡结构域(death domain,dd)可与tnfr1死亡结构域相关蛋白(tnfr1 associated protein with death domain,tradd)的dd区发生相互作用。tradd作为凋亡调控通路的转接蛋白,可通过三条途径介导细胞凋亡。一是tnfr1 tradd fadd复合物的形成,fas相关死亡结构域蛋白(fasassociated protein withdeath domain,fadd)可以其c端dd区与tradd的dd区结合,由此引起其n端的死亡效应域与附近caspase8前体或可能与caspase10的前体相互作用，形成tnfr1traddfaddcaspase8死亡诱导信号复合体,这种作用介导caspase活化[30]。活化的caspase进一步断裂并激活一系列效应caspase (caspase3 , 6 , 7) ,凋亡信号由此传入细胞内,最终引起细胞的凋亡[17,33];二是tradd可与另一含dd区的受体作用蛋白( receptor interacting protein,rip)及rip衔接蛋白(cradd)结合,形成tnfr1tradd rip cradd复合体,活化caspase 2引发细胞凋亡[16,31-32];三是tradd (tnf receptor2 associated death domain protein)导致死亡基因沉默子抑制蛋白释放和大量细胞蛋白复合物的形成(包括tnf受体相关衔接蛋白，tnfr相关因子-2，受体交互作用蛋白，fas相关死亡结构域)。结合后的复合物进一步激活肿瘤坏死因子受体相关因子traf2 (tnf receptor2 associated factor 2)，激活的traf2可以与fadd蛋白结合并进一步激活启动半胱胺酸天冬酶8 (caspase8)和kappa b抑制因子(inhibitor of kappa b，ikb)激酶，最终导致核因子kappa b(nuclearfactor kappa b，nfкb)激活的级联反应而导致细胞凋亡[3,29]。

　　2.2.2 细胞内途径

　　tnfα可直接与凋亡受体结合,活化受体相关死亡区域,招募天冬半胱酸酶(caspase)8的前体并使之活化。caspase8又可活化bid蛋白,引起线粒体外膜通透性改变，细胞色素c释放入细胞浆，凋亡信号被放大和加速，使之转位至线粒体,引起线粒体中细胞色素c、凋亡诱导因子和线粒体内外膜间smac/ diablo等可溶性蛋白因子的释放,细胞色素c释放后与凋亡活化因子、atp、caspase9的前体结合,活化caspase9 ,最终激活caspase3 ,导致细胞凋亡[33,34]。

　　2.3 tnfα抗肝细胞凋亡机制

　　tnfα与细胞表面的tnf受体1 ( tnfr 1)结合后,受体的胞浆内部分形成三聚体,通过其死亡域与同样含死亡域的tnf受体相关蛋白tradd (tnf receptor2 associated death domain protein)结合,结合后的复合物进一步激活肿瘤坏死因子受体相关因子traf2 (tnf recep tor2 associated factor 2)，后者可通过磷酸化作用激活nfκb诱导激酶,继而活化nfκb抑制子( iκb)激酶的活性,引起iκb的磷酸化而失去对nfκb的抑制作用,nfκb可以转位至核内,tnfr2可以激活nfκb p65的活性，进一步上调肿瘤坏死因子受体相关因子traf1、traf2以及两种抗凋亡蛋白基因ciap1,2 (cellular inhibitor of apoptosis protein 1,2)，b细胞淋巴瘤22基因和dna损伤诱导基因45的转录,来抑制caspase8活性，从而产生抗细胞凋亡作用[15,35]。

　　肿瘤坏死因子受体相关因子(traf2)还可与凋亡信号调节激酶,转化生长因子β活化激酶,促分裂原激活的相关蛋白激酶等分子相互作用并最终激活cjun氨基端激酶(cjun nh2terminal kinase , jnk) ,通过jnk/ sapk途径抗凋亡[36,37]。

　　综上所述，tnfα是启动肝再生的早期信号传导机制中不可缺少的重要组成部分，它既促进又抑制肝再生，从而调控肝再生使其正常发生及终止，以免因过度增生而发展为肿瘤。但肝再生是一个高度复杂的器官重建过程，肝细胞早期反应基因的激活并不意味着肝细胞能立即自动进入细胞增殖周期，尚需在多种细胞因子的调控下，肝细胞才能进入s期。因此对肝再生的启动、信号传递及调控等问题的研究不仅能促使我们对这一过程的进一步了解，更重要的是能为临床上许多肝脏疾病(如肝炎、肝功能衰竭、肝硬化、肝纤维化和肝脏肿瘤)发掘治疗潜能开辟道路，有助于在临床中应用促进或抑制肝再生剂，以达到临床治疗目的。

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