TNFアルファと炎症

TNF アルファは炎症とアポトーシスに不可欠なサイトカインです。

腫瘍壊死因子アルファ (TNF アルファ) は膜貫通タンパク質 (TNF アルファの分子量 - 26 kDa) であり、TNF スーパーファミリーのメンバーで、17 kDa の分泌型が細胞内シグナル伝達を媒介します。1975 年にマクロファージ内のエンドトキシン誘導糖タンパク質として最初に特定され、その後、複数の細胞タイプで普遍的に発現していることが判明しました (Carswell ら、1975)。TNF アルファは、2 つの膜結合受容体 TNFR1 および TNFR2 のいずれかに結合することで、いくつかの重要な炎症およびアポトーシス経路を刺激します (Aggarwall、2003)。TNF アルファ レベルは、ヒトの健康な状態では検出されませんが、炎症状態では組織および血清中の TNF アルファ レベルが上昇します (Robak ら、1998)。 TNF アルファは 1984 年に初めてクローン化され、その後 20 年間にわたり、腫瘍形成を誘導する役割に重点を置いた in vivo および in vitro 実験の両方の焦点となってきました (Burugu ら、2017 年; Wang ら、2016 年; Pennica ら、2005 年)。

腫瘍壊死因子アルファ (TNF-アルファ) は、免疫系で多様な機能を果たす重要なサイトカインです。主に免疫細胞によって生成され、炎症と免疫反応の調節に重要な役割を果たします。感染、傷害、またはその他の有害な刺激が検出されると、TNF-アルファが放出され、影響を受けた部位に免疫細胞を動員して炎症カスケードを開始します。また、侵入する病原体と戦うためにマクロファージと好中球の活性化を助けます。さらに、TNF-アルファは特定の細胞でアポトーシス (プログラム細胞死) を誘導し、感染細胞または損傷細胞の排除に貢献します。ただし、TNF-アルファの生成が調節されないと、慢性炎症や自己免疫疾患につながる可能性があります。TNF 阻害剤などの標的療法は、TNF-アルファの活動を効果的に制御することで炎症状態を管理するために開発されています。

TNF アルファは両方の受容体に対して同様の親和性を示しますが、その分布と機能は異なります。TNFR1 はさまざまな細胞タイプで発現しますが、TNFR2 は主に造血系細胞（特定の T 細胞サブセットを含む）のほか、免疫シグナル伝達内皮細胞と間葉系幹細胞に存在します (Naudé ら、2007 年、Aggarwal ら、2003 年)。TNF 分泌と TNF 受容体の処理の調節は、TNF 変換酵素 (TACE) と呼ばれる酵素によって行われます。この酵素は、細胞特異的レベルで TNF アルファとその受容体の炎症促進機能または抗炎症機能を調節する上で重要な役割を果たします (Black ら、1997 年)。

TNFR1 へのリガンドの結合は、カスパーゼ カスケードを介してアポトーシスを誘発します。具体的には、TNFR1 の細胞質デス ドメインが TNFR 関連デス ドメイン タンパク質 (TRADD) をリクルートし、これが Fas 関連デス ドメイン (FADD) およびカスパーゼ 8 と複合体を形成し、外因性または内因性アポトーシス (ミトコンドリア媒介) のいずれかを引き起こします。外因性アポトーシスでは、活性カスパーゼ 8 によるカスパーゼ 3 の切断とその後の活性化が行われます。内因性アポトーシスは、プロアポトーシス Bcl-2 タンパク質 Bid の切断型を介して促進され、Bax と Bak がミトコンドリア膜に移行して、シトクロム c の放出とアポトーシスの形成が誘発されます。外因性および内因性の両方のアポトーシス経路は、カスパーゼ 3 の活性化で終わります (Kantari および Walczak、2011 年; Wang ら、1996 年)。TNFR2 はデスドメインがないため、単独ではアポトーシスを誘導しませんが、TNFR1 と TNFR2 の両方のクロストークの証拠がいくつかあります (Naudé ら、2007 年)。

TNFR1 と TNFR2 の結合も炎症経路の活性化を引き起こします。TRAD と TRAF2 および受容体相互作用タンパク質 (RIP1) との結合は、下流の IKK 複合体の活性化、IKappa ベータアルファのリン酸化と分解、および核移行と NF-Kappa ベータ活性化を引き起こす NF-Kappa ベータサブユニットの放出を引き起こします。同様に、TRAD を介した TRAF2 のリクルートは、c-Jun N 末端キナーゼ (JNK) や p38 などの MAPK 経路を活性化し、転写因子 AP-1 の活性化をもたらします (Blonska ら、2005 年、Devin ら、2001 年)。さらに、炎症経路とアポトーシス経路の間にはクロストークがあり、これは TNF アルファ誘導 NF-κ ベータ活性化に顕著に表れており、cFLIP レベルをアップレギュレーションすることでアポトーシスを制御し、その結果カスパーゼ 8 活性化を阻害します (Micheau ら、2001)。

重要なことに、急性炎症は治療および予防のための自然防御です。しかし、慢性炎症は有害であり、多くの病態を引き起こします。TNF アルファは、エンドトキシン誘発反応の重要なメディエーターとして特定されており、特に大腸菌の反応を促進し、tnfr1-/- マウスはリポ多糖類および黄色ブドウ球菌に耐性があります (Pfeffer ら、1993 年、Beutler ら、1985 年)。TNF アルファの炎症効果は、主に NF-Kappa ベータを介して媒介されます。慢性炎症は現在、腫瘍形成の前駆症状および主要なリスク要因として分類されており、腫瘍微小環境における炎症シグナル伝達は腫瘍の進行および耐性を促進します (Balkwill ら、2005 年、Karin ら、2005 年)。さらに、TNF α は腫瘍の発生と発達に重要な役割を果たすことが確認されています (Aggarwal et al, 2002; Sungamuma et al, 1999; Deigel et al, 1989)。腫瘍の発達を促進する TNF α のメカニズムの 1 つは、活性酸素種 (ROS) と活性窒素種 (RNS) の生成であり、これが DNA 損傷につながります (Woo et al, 2000)。さらに、TNF α は血管内皮増殖因子 (VEGF) などのいくつかの血管新生因子をアップレギュレーションすることで、腫瘍細胞の血管新生を誘発します (Jingら、2011年）。さらに、TNFαは上皮腫瘍細胞の運動性を促進します（Rosenら、1991年）。しかし、発癌におけるTNFαの役割は、上述のようにシグナル伝達応答の範囲が広く、実質的に4つの異なる経路の活性化につながるため複雑です。4つの異なる経路とは、デスドメイン誘導性アポトーシス促進経路、TRAF2とE3ユビキチンリガーゼ細胞アポトーシス阻害剤1（cIAP1）との関連によって促進される抗アポトーシス経路、MAPK媒介AP-1活性化、およびRIP1誘導性NF-κB（ChenおよびGoeddel、2002年）です。現在のコンセンサスは、TNFαの腫瘍微小環境濃度と細胞特異的な発現上昇部位に関係していると考えられています（Ohriら、2010年）。

TNF アルファは、がんの主な治療ターゲットとなります。現在までに、TNF アルファを標的として阻害する薬剤がいくつか開発されており、その中には、TNF アルファ発現の阻害剤 (Majumdar ら、2002 年)、TNF アルファに結合して中和する TNF アルファ抗体 (インフリキシマブなど) (ただし、これらのいくつかは副作用があることがわかっています) (Keystone ら、2004 年)、および主に NF-Kappa ベータを標的とする TNF アルファシグナル伝達阻害剤 (Aggarwal ら、2006 年) などがあります。他のサイトカインの中でも TNF アルファを標的とする腫瘍調節法には、抗原提示を誘導するために患者の樹状細胞を TNF アルファで刺激する養子 T 細胞療法などがあります (Yee ら、2002 年)。同様の原理が樹状細胞を標的とした癌ワクチンの開発にも応用されており、臨床試験で一定の成果が実証されています (Ridgway、2003)。全体として、サイトカイン、特にアポトーシスと細胞生存シグナル伝達という相反する役割を持つ TNF アルファを標的とすることは、癌治療や炎症性疾患の治療に関連して大きな関心と可能性を秘めた分野です。

Aggarwal BB、Shishodia S、Ashikawa K、Bharti AC。炎症と癌におけるTNFとそのファミリーメンバーの役割：遺伝子欠失からの教訓。Curr Drug Targets Inflamm Allergy。2002年。1(4):327-41。

IFN ガンマ ELISA キット