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El factor de necrosis tumoral ( TNF , caquexina o caquectina ; a menudo llamado factor de necrosis tumoral alfa o TNF-α ) es una citocina , es decir, una pequeña proteína utilizada por el sistema inmunológico para la señalización celular . Si los macrófagos (ciertos glóbulos blancos ) detectan una infección, liberan TNF para alertar a otras células del sistema inmunológico, así como a las células de otros tejidos, provocando inflamación . TNF es un miembro de la superfamilia TNF , que consta de varias proteínas transmembrana con un dominio TNF homólogo.

La señalización de TNF se produce a través de dos receptores: TNFR1 y TNFR2. [5] [6] TNFR1 se expresa de forma constitutiva en la mayoría de los tipos de células, mientras que TNRF2 está restringido principalmente a subconjuntos de células endoteliales, epiteliales y inmunes. [5] [6] La señalización de TNF1 tiende a ser proinflamatoria y apoptótica , mientras que la señalización de TNFR2 es antiinflamatoria y promueve la proliferación celular . [5] [6] La supresión de la señalización de TNFR1 ha sido importante para el tratamiento de enfermedades autoinmunes , [7] mientras que la señalización de TNFR2 promueve la cicatrización de heridas . [6]

El TNF-α existe como forma transmembrana (mTNF-α) y como forma soluble (sTNF-α). El sTNF-α resulta de la escisión enzimática de mTNF-α. [8] El mTNF-α se encuentra principalmente en monocitos / macrófagos donde interactúa con receptores de tejido por contacto de célula a célula. [8] sTNF-α se une selectivamente a TNFR1, mientras que mTNF-α se une tanto a TNFR1 como a TNFR2. [9] La unión de TNF-α a TNFR1 es irreversible, mientras que la unión a TNFR2 es reversible. [10]

El papel principal del TNF es la regulación de las células inmunes . El TNF, al ser un pirógeno endógeno , puede inducir fiebre , muerte celular apoptótica , caquexia , inflamación e inhibir la tumorigénesis , la replicación viral y responder a la sepsis a través de las células productoras de IL-1 e IL-6 . La desregulación de la producción de TNF se ha relacionado con una variedad de enfermedades humanas , incluida la enfermedad de Alzheimer , [11] cáncer , [12] depresión mayor ,[13] psoriasis [14] y enfermedad inflamatoria intestinal (EII). [15] Aunque controvertidos, algunos estudios han relacionado la depresión y la EII con niveles elevados de TNF. [16] [17]

Bajo el nombre de tasonermina, el TNF se usa como fármaco inmunoestimulante en el tratamiento de ciertos cánceres. Los fármacos que contrarrestan la acción del TNF se utilizan en el tratamiento de diversas enfermedades inflamatorias, por ejemplo, la artritis reumatoide .

Ciertos cánceres pueden causar una sobreproducción de TNF. El TNF es paralelo a la hormona paratiroidea tanto en la causa de hipercalcemia secundaria como en los cánceres con los que se asocia una producción excesiva.

Descubrimiento [ editar ]

La teoría de una respuesta antitumoral del sistema inmunológico in vivo fue reconocida por el médico William B. Coley . En 1968, Gale A Granger de la Universidad de California, Irvine , informó sobre un factor citotóxico producido por linfocitos y lo llamó linfotoxina (LT). [18] El crédito por este descubrimiento es compartido por Nancy H. Ruddle de la Universidad de Yale , quien informó la misma actividad en una serie de artículos consecutivos publicados en el mismo mes. [19] Posteriormente, en 1975 Lloyd J. Old del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, Nueva York, informó sobre otro factor citotóxico producido por macrófagos y lo denominó factor de necrosis tumoral (TNF). [20] Ambos factores se describieron en función de su capacidad para matar las células L-929 del fibrosarcoma de ratón . Estos conceptos se extendieron a la enfermedad sistémica en 1981, cuando Ian A. Clark , de la Universidad Nacional de Australia , en colaboración con Elizabeth Carswell en el grupo de Old, trabajando con datos de la era de pre-secuenciación, razonó que la producción excesiva de TNF causa enfermedad de malaria y endotoxina. envenenamiento. [21] [22]

Los ADNc que codifican LT y TNF se clonaron en 1984 [23] y se reveló que eran similares. La unión de TNF a su receptor y su desplazamiento por LT confirmaron la homología funcional entre los dos factores. La homología secuencial y funcional de TNF y LT condujo al cambio de nombre de TNF como TNFα y LT como TNFβ . En 1985, Bruce A. Beutler y Anthony Cerami descubrieron que la caquectina (una hormona que induce la caquexia ) era en realidad TNF. [24] Luego identificaron al TNF como un mediador del envenenamiento letal por endotoxinas . [25] Kevin J. Traceyy Cerami descubrieron el papel mediador clave del TNF en el choque séptico letal e identificaron los efectos terapéuticos de los anticuerpos monoclonales anti-TNF. [26] [27]

La investigación en el laboratorio de Mark Mattson ha demostrado que el TNF puede prevenir la muerte / apoptosis de neuronas mediante un mecanismo que implica la activación del factor de transcripción NF-κB que induce la expresión de enzimas antioxidantes y Bcl-2 . [28] [29]

Gene [ editar ]

El gen del TNF humano se clonó en 1985. [30] Se asigna al cromosoma 6p 21.3, abarca aproximadamente 3 kilobases y contiene 4 exones . El último exón comparte similitud con la linfotoxina alfa (LTA, una vez denominada TNF-β). [31] La región no traducida de los tres primos (3'-UTR) de TNF contiene un elemento rico en AU (ARE).

Estructura [ editar ]

El TNF se produce principalmente como una proteína transmembrana de tipo II de 233 aminoácidos de longitud dispuesta en homotrímeros estables. [32] [33] A partir de esta forma integrada en la membrana, la citocina homotrimérica soluble (sTNF) se libera a través de la escisión proteolítica por la enzima convertidora de metaloproteasa TNF alfa (TACE, también llamada ADAM17 ). [34]El sTNF trimérico soluble de 51 kDa tiende a disociarse a concentraciones por debajo del rango nanomolar, perdiendo así su bioactividad. La forma secretada de TNF humano adquiere una forma de pirámide triangular y pesa alrededor de 17 kDa. Tanto la forma secretada como la unida a la membrana son biológicamente activas, aunque las funciones específicas de cada una son controvertidas. Pero ambas formas tienen actividades biológicas superpuestas y distintas. [35]

El TNF común del ratón doméstico y el TNF humano son estructuralmente diferentes. [36] Los protómeros de TNF de 17 kilodalton (kDa) (185 aminoácidos de longitud) están compuestos de dos láminas plisadas β antiparalelas con hebras β antiparalelas , que forman una estructura β de 'jelly roll', típica de la familia TNF , pero también se encuentra en las proteínas de la cápside viral .

Señalización celular [ editar ]

El TNF puede unirse a dos receptores, TNFR1 ( receptor de TNF tipo 1; CD120a; p55 / 60) y TNFR2 (receptor de TNF tipo 2; CD120b; p75 / 80). TNFR1 es de 55 kDa y TNFR2 es de 75 kDa. [37] El TNFR1 se expresa en la mayoría de los tejidos y puede activarse por completo mediante las formas triméricas solubles y unidas a la membrana del TNF, mientras que el TNFR2 se encuentra típicamente en las células del sistema inmunológico y responde a la forma unida a la membrana del TNF. Homotrímero de TNF. Como la mayor parte de la información sobre la señalización de TNF se deriva de TNFR1, es probable que se subestime el papel de TNFR2. Al menos en parte debido a que TNFR2 no tiene dominio de muerte intracelular, muestra propiedades neuroprotectoras . [29]

Vía de señalización de TNFR1. Las líneas grises discontinuas representan varios pasos.

Al entrar en contacto con su ligando , los receptores de TNF también forman trímeros, y sus puntas encajan en los surcos formados entre los monómeros de TNF. Esta unión hace que se produzca un cambio conformacional en el receptor, que conduce a la disociación de la proteína inhibidora SODD del dominio de muerte intracelular. Esta disociación permite que la proteína adaptadora TRADD se una al dominio de muerte, sirviendo como plataforma para la posterior unión a la proteína. Después de la unión de TRADD, se pueden iniciar tres vías. [38] [39]

  • Activación de NF-κB : TRADD recluta TRAF2 y RIP. TRAF2, a su vez, recluta la proteína quinasa multicomponente IKK , lo que permite que la serina-treonina quinasa RIP la active. Una proteína inhibidora, IκBα , que normalmente se une a NF-κB e inhibe su translocación, es fosforilada por IKK y posteriormente degradada, liberando NF-κB. NF-κB es un factor de transcripción heterodimérico que se transloca al núcleo y media la transcripción de una amplia gama de proteínas involucradas en la supervivencia y proliferación celular, respuesta inflamatoria y antiapoptótica. factores.
  • Activación de las vías MAPK : de las tres cascadas principales de MAPK , el TNF induce una fuerte activación del grupo JNK relacionado con el estrés , evoca una respuesta moderada de la p38-MAPK y es responsable de la activación mínima de las ERK clásicas . TRAF2 / Rac activa las quinasas cadena arriba que inducen JNK de MLK2 / MLK3 , [40] TAK1 , MEKK1 y ASK1 (ya sea directamente o mediante GCK y Trx, respectivamente). El eje SRC- Vav- Rac activa MLK2 / MLK3 y estas quinasas se fosforilan MKK7 , que luego activa JNK . JNK se transloca al núcleo y activa factores de transcripción como c-Jun y ATF2 . La vía JNK participa en la diferenciación y proliferación celular y, en general, es proapoptótica .
  • Inducción de la señalización de muerte: como todos los miembros de la superfamilia TNFR que contienen dominios de muerte, TNFR1 está involucrado en la señalización de muerte. [41] Sin embargo, la muerte celular inducida por TNF juega solo un papel menor en comparación con sus funciones abrumadoras en el proceso inflamatorio. Su capacidad de inducir la muerte es débil en comparación con otros miembros de la familia (como Fas ) y, a menudo, está enmascarada por los efectos antiapoptóticos de NF-κB. Sin embargo, TRADD se une a FADD , que luego recluta la cisteína proteasa caspasa-8 . Una alta concentración de caspasa -8 induce su activación autoproteolítica y la posterior escisión de las caspasas efectoras , lo que conduce a la apoptosis celular..

La miríada de efectos, a menudo conflictivos, mediados por las vías anteriores indican la existencia de una interrelación extensa. Por ejemplo, NF-κB mejora la transcripción de C-FLIP , Bcl-2 y cIAP1 / cIAP2 , proteínas inhibidoras que interfieren con la señalización de la muerte. Por otro lado, las caspasas activadas escinden varios componentes de la vía NF-κB, incluidos RIP, IKK y las subunidades del propio NF-κB. Otros factores, como el tipo de célula, la estimulación concurrente de otras citocinas o la cantidad de especies reactivas de oxígeno (ROS) pueden cambiar el equilibrio a favor de una vía u otra. [ cita requerida ]Una señalización tan complicada asegura que, siempre que se libera TNF, varias células con funciones y condiciones muy diversas puedan responder adecuadamente a la inflamación . [ cita requerida ] Ambas moléculas de proteína, factor de necrosis tumoral alfa y queratina 17, parecen estar relacionadas en caso de fibrosis submucosa oral [42]

En modelos animales, el TNF destruye selectivamente las células T autorreactivas . [43]

Regulación enzimática [ editar ]

Esta proteína puede utilizar el morpheein modelo de regulación alostérica . [44]

Fisiología [ editar ]

Se pensaba que el TNF era producido principalmente por macrófagos , [45] pero también lo producen una amplia variedad de tipos de células, incluidas células linfoides , mastocitos , células endoteliales , miocitos cardíacos , tejido adiposo , fibroblastos y neuronas . [46] [ fuente médica no confiable? ] Se liberan grandes cantidades de TNF en respuesta al lipopolisacárido , otros productos bacterianos y la interleucina-1(IL-1). En la piel, los mastocitos parecen ser la fuente predominante de TNF preformado, que puede liberarse ante un estímulo inflamatorio (p. Ej., LPS). [47]

Tiene una serie de acciones sobre varios sistemas de órganos, generalmente junto con IL-1 e interleucina-6 (IL-6):

  • Sobre el hipotálamo :
    • Estimulación del eje hipotalámico-pituitario-suprarrenal mediante la estimulación de la liberación de hormona liberadora de corticotropina (CRH)
    • Suprimir el apetito
    • Fiebre
  • En el hígado : estimula la respuesta de fase aguda , lo que lleva a un aumento de la proteína C reactiva y de otros mediadores. También induce la resistencia a la insulina al promover la fosforilación de serina del sustrato del receptor de insulina 1 (IRS-1), que altera la señalización de la insulina.
  • Es un potente quimioatrayente para los neutrófilos y promueve la expresión de moléculas de adhesión en las células endoteliales , lo que ayuda a que los neutrófilos migren.
  • Sobre macrófagos: estimula la fagocitosis y la producción de oxidantes de IL-1 y el lípido inflamatorio prostaglandina E2 (PGE 2 )
  • Sobre otros tejidos: aumento de la resistencia a la insulina . El TNF fosforila los residuos de serina del receptor de insulina, bloqueando la transducción de señales.
  • Sobre el metabolismo y la ingesta de alimentos: regula la percepción del sabor amargo. [48]

Un aumento local de la concentración de TNF provocará la aparición de los signos cardinales de inflamación: calor, hinchazón, enrojecimiento, dolor y pérdida de función.

Mientras que las concentraciones elevadas de TNF inducen síntomas similares a los de un shock , la exposición prolongada a concentraciones bajas de TNF puede provocar caquexia , un síndrome de emaciación. Esto se puede encontrar, por ejemplo, en pacientes con cáncer .

Said et al. demostraron que el TNF causa una inhibición dependiente de IL-10 de la expansión y función de las células T CD4 regulando al alza los niveles de PD-1 en los monocitos, lo que conduce a la producción de IL-10 por los monocitos después de la unión de PD-1 por PD-L. [49]

La investigación de Pedersen et al. indica que el aumento de TNF en respuesta a la sepsis es inhibido por la producción de mioquinas inducida por el ejercicio . Para estudiar si el ejercicio agudo induce una verdadera respuesta antiinflamatoria, se estableció un modelo de `` inflamación de bajo grado '' en el que se administró una dosis baja de endotoxina de E. coli a voluntarios sanos, que habían sido asignados al azar a reposo o ejercicio antes de administración de endotoxinas. En sujetos en reposo, la endotoxina indujo un aumento de 2 a 3 veces en los niveles circulantes de TNF. Por el contrario, cuando los sujetos realizaron 3 horas de ciclismo en ergómetro y recibieron el bolo de endotoxina a las 2,5 h, la respuesta de TNF se redujo totalmente. [50]Este estudio proporciona alguna evidencia de que el ejercicio agudo puede inhibir la producción de TNF. [51]

En el cerebro, el TNF puede proteger contra la excitotoxicidad . [29] TNF fortalece las sinapsis. [5] El TNF en las neuronas promueve su supervivencia, mientras que el TNF en los macrófagos y la microglía produce neurotoxinas que inducen la apoptosis. [29]

Las concentraciones de TNF-α e IL-6 están elevadas en la obesidad . [52] [53] [54] El anticuerpo monoclonal contra el TNF-α se relaciona con aumentos en lugar de disminuciones en la obesidad, lo que indica que la inflamación es el resultado, más que la causa, de la obesidad. [54]

Farmacología [ editar ]

El TNF promueve la respuesta inflamatoria que, a su vez, causa muchos de los problemas clínicos asociados con los trastornos autoinmunes como la artritis reumatoide , la espondilitis anquilosante , la enfermedad inflamatoria intestinal , la psoriasis , la hidradenitis supurativa y el asma refractaria . A veces, estos trastornos se tratan con un inhibidor de TNF . Esta inhibición se puede lograr con un anticuerpo monoclonal como infliximab (Remicade) que se une directamente al TNF, adalimumab (Humira), certolizumab pegol (Cimzia) o con un receptor circulante señuelo.proteína de fusión como etanercept (Enbrel) que se une al TNF con mayor afinidad que el TNFR. [55]

Por otro lado, algunos pacientes tratados con inhibidores de TNF desarrollan un agravamiento de su enfermedad o un nuevo inicio de autoinmunidad. El TNF también parece tener una faceta inmunosupresora. Una explicación de un posible mecanismo es esta observación de que el TNF tiene un efecto positivo sobre las células T reguladoras (Tregs), debido a su unión al receptor 2 del factor de necrosis tumoral (TNFR2). [56]

La terapia anti-TNF solo ha mostrado efectos modestos en la terapia del cáncer. El tratamiento del carcinoma de células renales con infliximab resultó en una estabilización prolongada de la enfermedad en ciertos pacientes. Etanercept se probó para el tratamiento de pacientes con cáncer de mama y cáncer de ovario que muestran una estabilización prolongada de la enfermedad en ciertas pacientes mediante la regulación a la baja de IL-6 y CCL2 . Por otro lado, la adición de infliximab o etanercept a gemcitabina para el tratamiento de pacientes con cáncer de páncreas avanzado no se asoció con diferencias en la eficacia en comparación con placebo.[57]

Interacciones [ editar ]

Se ha demostrado que TNF interactúa con TNFRSF1A . [58] [59]

Nomenclatura [ editar ]

Debido a que LTα ya no se conoce como TNFβ, [60] TNFα, como el símbolo genético anterior, ahora se llama simplemente TNF, como se muestra en la base de datos HGNC (Comité de Nomenclatura Genética HUGO).

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Enlaces externos [ editar ]

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  • "Factor de necrosis tumoral alfa" . Portal de información sobre medicamentos . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  • Factor de necrosis tumoral alfa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  • Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P01375 (factor de necrosis tumoral) en el PDBe-KB .