Tümör Nekroz Faktörü

Kanserlerin dünya çapında en yaygın ölüm nedenlerinden biri olduğu iyi biliniyor, akciğer kanseri 2016' da 6. küresel ölüm nedeni ve ABD'de ikinci ölüm nedeni olmuştur. Kanserlerin neden olduğu küresel yükün 18 milyondan fazla yeni vaka ve 9 milyon ölüme yükseleceği tahmin ediliyor. Erkeklerin yüzde 20'si ve kadınların %16' sının yaşamları boyunca kansere yakalanacağı ve ölüm oranları sırasıyla yaklaşık %12,5 ve %9 olacağı tahmin edilmektedir. Kanser tedavisinde kullanılan en yaygın tedaviler radyasyon, kemoterapi ve cerrahi rezeksiyondur. İlk ikisi ciddi yan etkiler ve morbiditelerle ilişkilidir ve sonuncusu çoğu tümör için uygun değildir. Son yıllarda, bağışıklık kontrol noktası inhibitörleri ve CAR (kimerik antijen reseptörü) T hücreleri gibi yeni terapötik yaklaşımlar, ümit verici sonuçlar geliştirmiştir.

TNF hücre proliferasyonu, farklılaşması, hayatta kalma ve ölümle ilgili bir düzine yolu düzenleyen TNF süper ailesi adlı büyük bir sitokin ailesine aittir.

İmmün sistemin aktivasyonu için gerekli olan hücreler arası iletişim, sitokinler denilen çözünür bir protein ailesi sayesinde gerçekleştirilir. Sitokinler lökositler tarafından üretilip, immün sistemde çeşitli hücresel fonksiyonları düzenler. Genel olarak sitokinler bir hücre tarafından salgılanır ve bir hedef hücre üzerindeki spesifik reseptörlere bağlanır. Sitokin reseptörlerin bağlanması, protein sentezi ve hücre bölünmesi gibi aktiviteleri kontrol etmek için hücre membranı üzerindeki bilgiye dayanarak, genellikle bir sinyal iletim yolunu aktive eder. Bu sinyaller hücre çoğalması, farklılaşma ve klonal çoğalmaya neden olabilir. TNF proinflamatuar bir sitokindir.

TNF üreten hücreler tümöre ulaştıkları takdirde, çeşitli tümörleri öldürebilirler. TNF aynı zamanda yangının kritik bir aktivatörü dür. İnterferonlar ve TNF’ lerin hedef hücre spesifitesi olmadığı görülür, fakat fagositlerin yanısıra T hücrelerince de üretilir ve immün hücrelerin etkilerini arttırabilirler.

TNF bağışıklık sistemindeki en önemli sitokinlerden biridir. İlk olarak endotoksin enjekte edildikten sonra fare ve tavşanlardaki tümör hücreleri üzerinde sitotoksik etkilere sahip bir bileşen olarak keşfedildi. Daha sonra, kaşeksin faktörünün TNF ile aynı olduğu ortaya çıkmıştır. Hayvan modellerinde bazı gözlemler yaptıktan sonra rekombinant TNF nin (Rtnf) insanlar için anti-neoplastik ilaç olarak uygulanıp uygulanmayacağını görmek için birkaç klinik deneme yapılmış ama sistemik toksisite nedeni ile hiçbiri başarılı olamamıştır.

Bununla birlikte, spesifik kanser antijenlerinin tanımlanmasında, yeni lokalize ilaç verme yöntemlerinin geliştirilmesinde, kansere özgü sinyal yollarının hedeflenmesinde ve neoplastik hücrelerin yüzeyinde aktive edilebilen ön ilaçların üretilmesindeki ilerlemelerle, TNF tedavisinin kabul edilebilir sonuçları önemli sistemik toksisiteler olmadan elde edilmiştir.

TNF, normal bağışıklık sisteminde temel rollere sahip 3 ana proinflamatuar sitokinden biridir (IL-1 ve IL-6). TNF, IL-1 ile birlikte, dolaşımdaki lökositlerin kapiller venülleri kaplayan Endotel hücrelere (EC) yapışması için gerekli olan E-selection ekspresyonunu indükler.

TNF, ateşi indüklemek için hipotalamik merkezlere etki eder. Ayrıca yüksek dolaşım düzeylerinde damar içi tromboza neden olur. Ayrıca nötrofiller için aktive edici sitokin görevi görürler ve TNF-antagonistlerinin uygulanması, Mycobacterium tuberculosis’ le daha yüksek bir enfeksiyon riski ile ilişkilendirilmektedir.

Hücrelerdeki TNF için iki tip reseptör vardır: TNFR1 ve TNFR2. TNF, üç ana sinyal yolu aracılığıyla hücreler üzerinde etkilidir: Mitojenle aktive olan protein kinaz (MAPK), Nükleer faktör kappa B (NF-κB) ve Apoptoz sinyal yolakları. Bu geniş sinyal yolakları yoluyla, TNF-alfa, neoplastik hücrelerin artmasına veya tahribatına neden olabilir ve bu nedenle, TNF adı aslında yanlış bir adlandırmadır. TNF terapötik dozlarda antineoplastik bir ajan olduğuna inanılır, ancak neoplastik hücreler tarafından yapılan fizyolojik dozlarda, tümörü teşvik eden bir sitokin olarak bile hareket edebilir. Ek olarak, hücresel transformasyon, proliferasyon, anjiyogenez, göç ve istila dahil olmak üzere çeşitli yollarla neoplazmaların gelişimine katkıda bulunabilir. Ayrıca, terapötik dozajda apoptoz, nekroz ve tümör vaskülatürünün bozulmasına neden olabilir.

TNF bazı neoplazilerde çoğunlukla renal hücreli karsinom, kolorektal adenokarsinom, Hodgkin olmayan lenfoma (NHL) ve sarkomlarda güçlü bir biyobelirteç ve prognostik faktör olarak kullanılabilir.

Klasik olarak inflamasyon organizmanın koruyucu bir reaksiyonu olarak kabul edilmekle birlikte farklı hastalıkların gelişiminin temeli olarak da ele alınmaktadır. İltihaplanma ve tümör gelişimi arasındaki bu aracı rol TNF nin çeşitli tümör tiplerinde tümör mikroortamı tarafından üretimidir.

TNF nin tümör proliferasyonunda IL-8 ve VEGF gibi anjiyojenik faktörlerin indüksiyonunda anahtar rol oynayan transkripsiyonel faktör NF-KB yi aktive etme kabiliyeti nedeniyle tümörlerin gelişiminde de rol oynadığı düşünülür.

TNF’nün pleiotropik etkileri söz konusudur, yani inflamatuar hastalıkların seyri sırasında değişik evrelerde çeşitli hücrelerde farklı farklı etkileri gün yüzüne çıkmaktadır. Düşük konsantrasyonlarda enfeksiyonlara karşı savunmada organizmayı aktive ederken, yüksek konsantrasyonlarda inflamasyon ve doku hasarı yaptığı kaydedilmiştir. TNF’nün stimülasyon süresi, konsantrasyonu, etkilenen hücre tipi ve reseptör dağılımı arasındaki kompleks etkileşim fizyolojik ya da patolojik etki oluşumunda belirleyici olmaktadır. Örneğin; septik şokta lipopolisakkarit ve diğer bakteriyel toksinlere karşı yüksek düzeyde çözünebilir TNF yanıtı anahtar rol oynamaktadır. Özellikle maligniteli hastalarda uzun periyodda az miktardaki salınan sitokin; kilo kaybı, kas atrofisi ve güçsüzlük yani kaşeksi ile ilgilidir.

TNF akut inflamasyonda endotel hücrelerini adezyon molekülleri ve göçten sorumlu küçük sitokinleri, yani kemokinleri üretmek adına uyarmaktadır. Neticede, enfeksiyon bölgesine nötrofil ve makrofajların yapışmasına aracılık ettiği söylenebilmektedir. Siklooksijenaz-2 (COX-2) ve prostaglandin üretiminde artış sağlamakta ve ateş oluşumu için hipotalamusa etki etmektedir. IL-1, IL-6 ve granülosit makrofaj koloni uyarıcı faktör (Gm-CSF) uyarımına yol açmakta ve akut faz yanıtı oluşmasında rol oynamaktadır. TH1 yanıtını artırmakta, ancak IL-12 baskılanmaktadır.

TNF’ nın enerji metabolizmanın düzenlenmesinde de önemli rolleri mevcuttur. Lipoprotein lipaz inhibe edilerek kaşeksiye giden yolda kapı aralanmaktadır. Bu durum sonucunda yalancı trigliserid yüksekliği gözlenmektedir. Genel olarak değerlendirildiğinde, protrombotik etkinin ortaya çıktığı söylenebilmektedir. Dokudaki nekrozun endotel aktivasyonu ve tromboz sonucu geliştiği gösterilmiştir. TNF ayrıca, viral replikasyonu baskılamakta ve patojenlerin makrofajlarca ortadan kaldırılmasını sağlamaktadır. Aktif homotrimerik yapısı hemaglutinin gibi bazı viral zarf proteinlerine benzer şekilde hücre zarına füzyon yapmakta ve sodyum girişine neden olabilmektedir. Endotoksik şokta görülen hücresel ve periaksonal şişme gibi olayların açıklamasında bu mekanizma da öne sürülmektedir.

TNF T-lenfosit ve doğal öldürücü hücreleri uyararak, neoplastik hücrelere ve parazitlere karşı sitotoksik etki göstermektedir. Serbest radikal oluşturarak antiparaziter etkiye katkıda bulunmaktadır. Şok tablosunda TNF uyarımı ile oluşan prostoglandin G2, lökotrien ve trombosit aktive edici faktör (PAF) salınımı, sürfaktan inhibisyonuna ve nötrofil saldırısına yol açarak, endotel hasarına ve sonrasında akut respiratuar distres sendromu (ARDS) gelişimine neden olabilmektedir.

TNF, otoimmüniteyi baskılayabilmektedir. Bunu; immün hücrelerde apoptozu sağlayarak, Thücre toleransı ve CD-8 T-hücre sitotoksisitesi ile sağlamaktadır. Kronik üretimi hücrelerde T-hücre reseptörlerinde desentisizasyona yol açmakta ve bu da timustaki seleksiyonda önem arz etmektedir. Deneysel çalışmalarda; TNF blokajının diyabet, multipl skleroz açısından insidans oranlarını ve hastalık ciddiyetini artırabildiği görülmüştür. TNF, muhtemelen SLE gelişimini baskılamaktadır. Yine deneylerde, TNF reseptörü olmayan farelerde hastalığın alevlendiği gözlenmiştir. Ayrıca, egzojen TNF uygulanması ile sistemik lupus eritematozus (SLE) üzerinde olumlu etki elde edilmiştir. Nitekim; pratikte anti-TNF ile tedavi edilen hastalarda, anti-dsDNA antikorları gelişip, Lupus-benzeri sendrom kliniğinin ortaya çıkabildiği rapor edilmektedir.

TNF ÜRETİMİ VE YAPISI

Tümör nekroz faktörü geni, majör histo-kompatibilite kompleksi içerisinde kromozom 6 (6p21.33) üzerinde bulunur. Esas olarak aktive edilmiş monosit / makrofajlar tarafından üretilir; ancak, B ve T hücre lenfositleri, dendritik hücreler, granülositler, fibroblastlar ve epitel hücreleri de onu üretebilir. TNF alfa üretimi, UV ışığı, ozmotik stres, mitojenler, kimyasal maddeler, özellikle forbol esterler ve virüsler dahil olmak üzere birçok faktör tarafından uyarılır. Ayrıca fibrin, makrofajlarda TNF üretimini tetikleyebilir. TNF üretimi, Toll-like reseptörler, T hücre reseptörleri vb. dahil olmak üzere çeşitli reseptörler aracılığıyla gerçekleştirilir.

TNF mRNA üretimi nükleer faktör kappa B (NF-κB), aktive edilmiş T hücresinin (NFAT) nükleer faktörü ve aktivatör protein1 (AP-1) tarafından düzenlenir.

Genellikle, TNF ilk olarak bir metaloproteaz, TNF dönüştürücü enzim (TACE veya ADAM17) tarafından parçalanabilen ve bir polipeptit olarak salınabilen tip II transmembran homotrimer proteini olarak üretilir.

Bu polipeptitlerden üçü, piramit şeklindeki dolaşımdaki TNF polimerize edebilir ve üretebilir. Reseptör bağlanma yerleri bu yapıların altındadır ve bu da onları üç reseptör molekülüne bağlanabilmesini sağlar.

RESEPTÖRLERİ

TNF nın 2 reseptörü dikkat çekmektedir:

TNFR1 /TNFR60/TNFRpSS: Neredeyse tüm hücre tiplerinde bulunur. Hem çözünür hemde membrana bağlı TNF-alfa yoluyla aktive edilir.

TNFR2 /TNFR80/TNFRp75: Sadece bazı immün hücrelerde üretilirler, ECs, Mikroglial hücreler, oligodendrositler ve kardiyak miyositler. Esas olarak Mtnf-alfa tarafından aktive edilir.

TNF her 2 reseptöre de yüksek afinite ile bağlanır. TNF nın sitotoksisite ve proliferasyon gibi biyolojik etkilerinin çoğu TNFR1 aktivasyonu yoluyla gerçekleşir. TNF süper familyasındaki çoğu reseptör gibi TNFR1 de Death domain (DD) ile ilişkilidir ve bu özellik TNFR2 de yoktur. DD death reseptörün, inducerların, apoptozis ya da nekrozisin bir parçasıdır.

TNFR1 esas olarak iltihaplanma ve hücre ölümünü etkilerken, TNFR2 hücrenin hayatta kalmasına ve yenilenmesine katkıda bulunur.

TNFR1 in AKTİVASYONU: 2 farklı TNF reseptörü sinyal kompleksinin ardışık oluşumunu ifade eder. Kompleks 1: hücre ölümü süreçlerinin tetiklenmesini önleyen anti-apoptotik proteinlerin ekspresyonunu konrol ederken kompleks 2: hücre ölümü süreçlerini tetikler.

TNFR2: Yalnızca antiapoptotik reaksiyonlar için sinyal verir.

TNF ANTAGONİSTLERİNİN TERAPÖTİK AVANTAJLARI

Yüksek dozlardaki TNF, tümör vaskülatürünü tahrip edebilir ve bunların geçirgenliğini artırabilir, bu da kemoterapötik ajanların tümör mikro ortamı içinde konsantre olmasını kolaylaştırır. Son yıllarda, TNF tümör mikro ortamına seçici olarak iletmek için birkaç spesifik rekombinant molekül tasarlandı. TNFerade, ekspresyonunu radyasyon alanı ve süresi ile sınırlandıran özel bir radyasyonla indüklenebilir promoterin kontrolü altında insan TNF eksprese eden bir adenovektördür. Bununla birlikte, Lokal İleri Pankreas Kanseri (LAPC) olan hastalarda hayatta kalma süresini uzatmak için geleneksel ilaçlarla TNF'nin uygulanmaları ile tek başına konvansiyonel ilaçların uygulanması arasında hiçbir fark yoktur. NGR-hTNF, geleneksel TNF ile tümör vaskülatürü üzerinde benzer etkilere sahip, ancak sistemik toksisiteleri olmayan, vasküler hedefli bir ilaçtır. Bu ajan, malign plevral mezotelyoma hastalarında kullanılmıştır, ancak daha ileri randomize klinik çalışmalar etkinliğinin tam bir değerlendirmesi için gereklidir.

Daha önce belirtildiği gibi, agonistli ajanların uygulanması / TNF için antagonist etkileri, fizyolojik sistemlerin tamamındaki karmaşık fonksiyonları nedeniyle etkili olmamıştır. İmmünolojik ajanlarla anti-kanser tedavisinin geleceğinin, TNF ile ilişkili sinyal yolaklarındaki en önemli sitokin olan TNF ve NF-κB'nin sonraki sinyal yollarının keşfine bağlı olacağı düşünülmektedir. Bunun nedeni, bu inceleme boyunca tartıştığımız gibi, TNF' nın kendisi çeşitli sinyal yollarında yer ve bu nedenle bu yollardaki herhangi bir düzensizlik felaket olaylara neden olabilir. Bu nedenle, herhangi bir müdahale daha kanser hücresine özgü sitokinlere ve yollara odaklanmalıdır. TNF olmasına rağmen, NF-κB çok sayıda farklı alt yollara sahiptir. Bu yollar arasında, bazıları kanser hücreleri için özel olabilir veya sadece bu tür hücreler için normal olanlar yerine çok önemli rollere sahip olabilir. Bununla birlikte, bu kansere özgü yollar henüz daha doğru bir şekilde belirlenmemiştir.

SON OLARAK

TNF, neoplazmalarla iki ucu keskin kılıç görevi görür. Neoplastik dönüşümün ilk adımlarını, DNA kararsızlığını tetikleyebilir, neoplastik hücreler için bir otokrin büyüme faktörü olarak hareket edebilir ve metastaza önemli bir katkı olarak rol oynayabilir. İnsan vücudundaki neredeyse tüm farklı hücre tiplerini etkileyebilir ve bu nedenle, yalnızca etkili bir anti-neoplastik olay olabileceği pek mümkün görülmemektedir. Bunun yerine, sinyal yolunun ayrıntılı basamaklarını bilmek ve neoplastik hücreye özgü molekülleri ve reseptörleri tanımlamak, kanserlerin hedefe yönelik etkili tedavisinin anahtarıdır.

REFERANSLAR

Kema, hongxiu zhang and zulqarnain baloch, 2016, pathogenetic and therapeutic applications of tumor necrosis factor-α (tnf-α) in major depressive disorder: a systematic review, international journal of molecular sciences, 17, 733p.

Benoît l. salomon, mathieu leclerc, jimena tosello , emilie ronin , eliane piaggio and josé l. cohen 1sorbonne université, ınserm, 2018, frontiers in immünology, 9:444p.

Pouya Mahdavi Sharif, Parnian Jabbaria , Sepideh Razia , Mahsa Keshavarz-Fathia , Nima Rezaeid, 2020, Importance of TNF-alpha and its alterations in the development of cancers, Cytokine, 130, 155066p.

Ahmet ÇAYAKAR, 2018, Nedir Bu Tümör Nekrozis Faktör Alfa?, Turkiye Klinikleri J Intern Med 2018;3(2):67-76p.

Isela Martínez-Reza, Lorenza Díaz and Rocío García-Becerra, 2017, Preclinical and clinical aspects of TNF-α and its receptors TNFR1 and TNFR2 in breast cancer, 24: 90p.

Lucía Cabal-Hierro, Pedro S. Lazo,2012, Signal transduction by tumor necrosis factor receptors, 24: 1297-1305p.