TNF

Cytokina o plejotropowym działaniu, jeden z podstawowych mediatorów reakcji zapalnej.

Oddziałuje na wiele typów komórek, warunkując ich wzrost i różnicowanie.

Do rodziny czynnika martwicy nowotworu zalicza się:

• TNFα

• TNFβ (limfotoksyna α)

• niedawno opisana limfotoksyna β

Wytwarzanie TNF

• TNFα: głównie monocyty i makrofagi

• obie limfotoksyny przez limfocyty

• TNF może być również wytwarzany przez neutrofile, astrocyty, keratynocyty, fibroblasty.

TNFα posiada strukturę homotrimeru, wytwarzany jest jako białko błonowe. Forma rozpuszczalna powstaje w następstwie działania enzymu konwertującego TACE (metaloproteaza).

TNFβ może być produkowany i uwalniany jako typowe białko wydzielnicze (struktura homotrimeru) bądź wiązać się z obecną w błonie komórkowej podjednostką beta tworząc heterotrimeryczną strukturę limfotoksyny β.

Bodźce stymulujące synteze TNF:

• LPS

• Niektóre wirusy (Herpes simplex, Coxackie)

• Toksyny bakteryjne (streptolizyna O, egzotoksyna paciorkowcowa, enterotoksyna gronkowcowa)

• Pasożyty, grzyby

• Cytokiny, m.in.: IL-1, IL-2

• IFN-γ wzmaga wydzielanie TNF.

TNF działa na komórki docelowe za pośrednictwem swoistych receptorów: TNFR1 (p55) i TNFR2 (p75). Receptory dla TNF występują na powierzchni niemal każdej komórki jądrzastej. Pod wpływem endoproteaz błonowych ulegają złuszczaniu do krwi i płynów tkankowych pełniąc wówczas rolę swoistych inhibitorów TNFα.

TNF-α i TNF-β wywierają swe działanie poprzez te same receptory.

Brak jest korelacji między liczbą receptorów a odpowiedzią komórki na TNF.

Po połączeniu się z receptorem błonowym TNFα bardzo aktywnie stymuluje uwalnianie jądrowego czynnika transkrypcyjnego NF-κB i wytwarzanie przez komórki docelowe szeregu substancji, m.in. IL-1, IL-6, TNF, GM-CSF.

Część wewnątrzkomórkowa TNF-R1 zawiera tzw. domenę śmierci, która aktywuje szlak wiodący do apoptozy komórki.

TNF jest białkiem o plejotropowym działaniu i autoregulacyjnych właściwościach. Jest jedną z głównych cytokin zapalenia.

Efekty biologiczne zależą w dużym stopniu od ilości i intensywności wydzielania TNF.

Gwałtowne wydzielanie dużych ilości TNF powoduje:

• wysoką gorączkę

• objawy wstrząsu

• ostrą niewydolność oddechową

• wzrost wydzielania hormonów katabolicznych

• krwotoki do nadnerczy

• zespół rozsianego wykrzepiania śródnaczyniowego

Przewlekłe wydzielanie niewielkich ilości TNF powoduje:

• utratę masy ciała

• jadłowstręt

• katabolizm białek i lipidów

• hepato- i splenomegalię

• insulinooporność - zaburza gospodarkę węglowodanową, powoduje uszkodzenie komórek β trzustki

• zmiany w ścianie wewnętrznej tętnic prowadzące do zmian miażdżycopodobnych

Działanie TNF na układ immunologiczny:

1. stymuluje proliferację i różnicowanie limfocytów B i produkcję przeciwciał

2. stymuluje proliferację limfocytów T, produkcję cytokin, m.in. IL-2, IFN-γ

3. nasila cytotoksyczność komórek NK

4. oddziałuje na makrofagi aktywując je, nasilając ich właściwości cytotoksyczne i produkcję cytokin (m.in. IL-1, IL-6, TNF, CSFs, PAF)

5. aktywator i czynnik chemotaktyczny dla neutrofilów, nasila cytotoksyczność neutrofilów (produkcja RFT, właściwości fagocytarne)

6. indukuje ekspresję na komórkach cząstek MHC klasy I i, wspólnie z IFN-γ, MHC II

Plejotropia działania TNF wynika z faktu obecności receptorów dla tej cytokiny na prawie wszystkich komórkach organizmu (nie stwierdzono receptorów na erytrocytach i płytkach krwi).

Oddziaływanie TNF na wybrane komórki

Działanie TNF na neutrofile:

1. zmiany ilościowe: limfopenia, neutrofilia

2. zmiany czynnościowe

• wpływ na adhezję neutrofilów do śródbłonka - TNF nasila ekspresję na powierzchni neutrofila cząstek adhezyjnych (CD11b/ CD18)

• wpływ na chemotaksję - zahamowanie chemotaksji neutrofilów wobec C5a, LTB4 i IL-8. Mechanizm nie do końca wyjaśniony.

• wpływ na wybuch tlenowy - TNF nasila produkcję RFT przez neutrofile. Wykazano doświadczalnie, że TNF powoduje preaktywację neutrofilów i produkcja RFT przez neutrofile po zadziałaniu TNF jest silniejsza niż w układzie bez TNF.

Wpływ TNF na komórki śródbłonka naczyniowego:

1) TNF zmienia antykoagulacyjne właściwości śródbłonka na prokoagulacyjne:

• hamuje aktywność trombomoduliny

• pobudza ekspresję czynnika tkankowego

• hamuje fibrynolizę zmniejszając ekspresję t-PA i nasilając wytwarzanie PAI-1 i PAI-2

• nasila produkcję PAF, endoteliny

2. Zwiększa ekspresję molekuł adhezyjnych (selektyna E, ICAM) i poprzez to nasila przyleganie leukocytów do śródbłonka

3. Zwiększa syntezę NCF (czynnik chemotaktyczny dla neutrofilów)

Wpływ na komórki krwi obwodowej i hematopoetyczne szpiku:

1. hamuje wzrost wielopotencjalnych komórek macierzystych
   i komórek prekursorowych szeregu granulocytarno-makrofagowego i erytroidalnego

Wpływ na komórki tkanki tłuszczowej

1. zmniejsza aktywność lipazy lipoproteinowej w tkance tłuszczowej poprzez hamowanie ekspresji jej genu. W ten sposób upośledza lipogenezę w tkance tłuszczowej co stanowi jedną z przyczyn kacheksji w przewlekłych procesach zapalnych czy chorobie nowotworowej.

2. zmniejsza lipogenezę także poprzez hamowanie syntezy kilku innych enzymów: syntetaza kwasów tłuszczowych, karboksylaza acetylo-CoA

3. indukuje lipolizę w adipocytach

Wpływ na osteoklasty, komórki maziówki i fibroblasty

1. pobudza czyność osteoklastów (niszczenie kości, hiperkalcemia, uszkodzenie nerek). Stymuluje powstawanie z komórek progenitorowych układu krwiotwórczego komórek podobnych do osteoklastów.

2. W płynie stawowym chorych na RZS stwierdzono występowanie TNF, co dowodzi jego udziału w procesach zapalnych toczących się w obrębie stawów.
   

Działanie przeciwnowotworowe TNF:

1. indukcja apoptozy komórek nowotworowych

1. hamowanie proliferacji i stymulacja różnicowania komórek neoplastycznych

2. wpływ na naczynia krwionośne nowotworu - hamowanie angiogenezy, nasila krzepnięcie poprzez hamowanie aktywności trombomoduliny na powierzchni komórek śródbłonka naczyń oraz zwiększenie uwalniania czynnika tkankowego

3. bezpośrednie działanie cytotoksyczne - poprzez fosfolipazę A2 uruchamia kaskadę kwasu arachidonowego, w której generowane są rodniki hydroksylowe uszkadzające struktury komórkowe

Zastosowanie kliniczne TNF

1. terapia niektórych nowotworów, np. czerniak lub mięsak. Podawanie miejscowe. Stosowany łącznie z IFN-γ lub chemioterapią.

2. Terapia RZS - podaje się przeciwciała monoklonalne blokujące TNF.

W płynie maziówkowym chorych na RZS stwierdzono obecność TNF, co dowodzi jego udziału w procesach zapalnych toczących się w obrębie stawów.

8