11 FNT

Factor de Necrosis Tumoral

FACTOR DE NECROSIS TUMORAL

Dra. Caridad L. Molina Hernández

El FNT consiste de dos péptidos diferentes con múltiples

actividades inmunológicas locales e inflamatorias sistémicas

sobre el tejido linfoide y otras células.

El FNT se describió como una molécula que inducía

necrosis hemorrágica en ciertos tumores, y como catequina;

se produce por macrófagos activados y otras células y tiene un

amplio espectro de acciones biológicas

La linfotoxina, que fue en principio un producto de linfocitos

y también se ha llamado FNT-ß, se unen al mismo receptor

sobre las células blanco y por consecuencia tienen la misma

actividad biológica. El gen para FNT-, se localiza dentro o

cerca de los genes del MHC en el brazo corto del cromosoma

6, unidas estrechamente al gen para FNT-ß. El grado de

homología entre FNT- y FNT-ß es de 46 % en los nucleótidos y

de 28% en los aminoácidos. La forma precursora del FNT-

consiste de 236 aminoácidos que se eliminan por medio de

362


enzimas una parte de ellos (79 aminoácidos N- terminales)

para dar como resultado el FNT soluble maduro de peso

molecular 17,400.

Aunque el FNT- y el FNT-ß de peso molecular 20,000 no

tienen reacción inmunitaria cruzadas, se unen a los mismos

receptores. Estas propiedades se resumen en el cuadro 1.

CUADRO 1

Muchos tipos celulares pueden producir FNT-, por ejemplo

los monocitos y macrófagos lo producen en respuesta a la

PMA, LAS, virus Sendai, células tumorales, micoplasmas o

BCG. Los linfocitos pueden estimularse por antígenos o

mitógenos para producir FNT-ß, pero los linfocitos y las células

NK pueden producir FNT- en pequeñas cantidades. Existe un

grupo de medidores endógenos que se comportan como

inductores activos de FNT, esta incluye IL-3, IL.1, el FNT

propiamente, GM.CSF,CSF-1, LTB4, PAF, IFN- y los LPS.

Los LPS, también llamados endotoxinas, derivadas de la

pared celular, son los componentes activos de las bacterias

Gram negativas. El FNT es el mediador principal en la

363


respuesta frente a infecciones por bacterias Gram-negativas,

aunque puede tener funciones fundamentales frente a

infecciones por otros microorganismos. Esta citokina, fue

identificada originalmente como mediador de la necrosis

tumoral presente en el suero de animales tratados con LPS. A

bajas concentraciones, los LPS estimulan la función de los

fagocitos mononucleares y actúan como activadores

policlonales de las células B, sin embargo altas

concentraciones de LPS, pueden causar daño en los tejidos,

coagulación intravascular diseminada (CID) y shock, lo que

puede llevar a la muerte.

La reacción de Shwartzman constituye un modelo

experimental para el estudio de los efectos patológicos de los

LPS, aunque no está bien aclarado su papel, como uno de los

mediadores principales de este efecto de los LPS. A

continuación explicaremos en que consiste dicho efecto y su

mecanismo fisiopatológico, por la implicación directa del FNT

en el.

364


El mecanismo de daño tisular mediado por los LPS fue

investigado por Shwartzman, quien demostró que 2

inyecciones endovenosas de LPS a dosis subletales

administradas en 24 horas pueden causar CID en los conejos.

Este fenómeno fue llamado reacción sistémica de

Shwartzman y ocurre debido a la formación de trombos

intravasculares en la superficie de las células endoteliales y

distribuida ampliamente.

Si la primera inyección de LPS es administrada vía

intradérmica, la segunda inyección endovenosa causa necrosis

hemorrágica de la piel en el sitio de inyección intradérmica

exclusivamente. En esta forma localizada de la reacción, la

reacción local de Shwartzman, el daño en el tejido es causado

por la activación de los neutrófilos y la inadecuada perfusión

hística lo que resulta en una coagulación intravascular local

con formación de fibrina y taponamiento de la microcirculación

por neutrófilos y plaquetas. Estudios recientes han

demostrado de que el FNT puede sustituir a los LPS en la

reacción local de Shwartzman, y en la toxicidad sistemática de

365


los LPS. Además, anticuerpos neutralizantes anti-FNT ofrecen

protección contra los efectos letales de los LPS, lo que

demuestra que el FNT es un mediador importante del daño

tisular.

La reacción de Shwartzman, es una forma exagerada de la

respuesta del huésped a los microorganismos, y ahora es bien

conocido el papel del FNT como una de las citokinas

principales involucradas en dicha respuesta. Parte de la acción

anti-tumoral del FNT está mediada por la lisis directa de las

células tumorales, que involucran a la unión del FNT a los

receptores de superficie de las células tumorales iniciando la

activación de la fosfolipasa y posiblemente el daño celular

mediado por radicales libres. El FNT induce necrosis tumoral

causando lesiones vasculares en el tumor, similares a las

producidas en la reacción local de Shwartzman.

La base de este efecto selectivo en los vasos sanguíneos del

tumor, no está bien conocida, aunque parece que las células

tumorales liberan factores que incrementan la sensibilidad de

366


las células endoteliales al efecto del FNT. Este factor tumoral

actúa como la primera inyección de LPS.

La fuente principal de FNT la constituyen los fagocitos

mononucleares activados por LPS, a través de células T

estimuladas por el antígeno, células NK activadas y mastocitos

activados que pueden secretar esta proteína. El IFN-,

producido por las células T, aumenta los síntomas de FNT por

los fagocitos estimuladas por LPS. De ello se deduce que el

FNT es un mediador de la inmunidad natural y adquirida, y un

punto de unión entre la respuesta inmune específica y la

inflamación aguda. En los fagocitos monocucleares, el FNT es

sintetizado inicialmente como una proteína transmembrana no

glicosilada de PM aproximadamente de 25 KD. La molécula, se

orienta de forma poco común en la membrana, la porción

amino-terminal es intracelular, el segmento transmembrana

se sitúa cerca de la porción amino-terminal, y el extremo

carboxilo-terminal se encuentra en posición extracelular. Un

fragmento de 17KD, incluyendo la proción carboxilo-terminal,

es clivado por enzimas proteolíticas fuera de la membrana

367


plasmática de los fagocitos monocucleares, y produce una

molécula que se mantiene estable en la circulación, como un

heterodímero de SI KD. El FNT nativo tiene forma de una

pirámide triangular, donde cada lado, está formado por una

subunidad monomérica diferente y el sitio de unión al receptor

se encuentra en la base, permitiendo su unión a más de un

receptor.

Las acciones del FNT se inician por la unión del trímero a su

receptor. Existen 2 receptores para el FNT, de 55KD y 75 KD

respectivamente, codificados por genes diferentes. Si

comparamos la afinidad del FNT por sus receptores, con la que

muestran los demás citokinas, resulta baja. Así la KD para la

unión con el receptor de 75 KD es aproximadamente de 5 x

10-10 M y para la unión con el receptor de 55 KD es de 1 x 10-9

M.

El FNT es sintetizado en grandes cantidades y puede

saturar con facilidad sus receptores. Los receptores para el

FNT se encuentran presentes en la mayoría de las células.

Cuando las células se activan, pueden liberar sus receptores

368


de membrana y estos receptores en forma soluble pueden

actuar de forma competitiva como inhibidores de los que

están ubicados en la membrana celular.

Las acciones biológicas del FNT están relacionadas con su

concentración, así como con la liberación de otras citokinas

(Fig. 1). A bajas concentraciones, aproximadamente 10-9, el

FNT actúa como un regulador local de los leucocitos y células

endoteliales.

Fig. 1

Los LPS inducen la liberación de FNT por los macrófagos. A

su vez, el FNT actúa sobre ellos, estimulando la producción de

IL-Iß . Esta citokina actúa sobre los macrófagos y las células

endoteliales vasculares a liberar IL-6 e IL-8. Cuando se liberan

bajas cantidades de citokinas, los efectos son locales con

cantidades moderadas, se pueden detectar efectos sistémicos.

Con la liberación de altas concentraciones, estas citokinas

producen el síndrome de shock séptico.

369


Los efectos biológicos principales del FNT a bajas

concentraciones, se resumen en los aspectos que citamos a

continuación:

1. El FNT hace que las células endoteliales expresen nuevos

receptores de superficie (moléculas de adhesión) que

provocan la adhesión de los leucocitos a la superficie

celular endotelial, primero para los neutrófilos y luego para

monocitos y linfocitos. En los neutrófilos, particularmente, el

FNT aumenta el grado de adhesión a las células

endoteliales. Este efecto contribuye a la acumulación de los

leucocitos en el sitio de la inflamación y es uno de los

efectos fisiológicos locales más importantes del FNT.

2. El FNT activa los leucocitos parta matar microorganismos,

con mayor potencia para los leucocitos polimorfonucleares

neutrófilos y también para eosinófilos y fagocitos

monocucleares.

370


3. El FNT estimula a los fagocitos monocucleares y a otras

células a producir citokinas, que incluyen IL_1, IL-6, FNT

propiamente y quimoquinas.

4. El FNT, como el interferón, tiene efecto protector anti-viral y

aumenta la expresión de moléculas clase I del HMC,

potenciando la lisis mediada por linfocitos T citotóxicos de

células infectadas por virus.

En el caso de cantidades inadecuadas de FNT, no se produce

una respuesta inflamatoria y como consecuencia no se detiene

la infección.

Si el estímulo para la producción de FNT es lo

suficientemente fuerte, se producen grandes cantidades de

esta citokina, que actúa entonces de manera similar a una

hormona. Las acciones sistémicas principales del FNT, en una

respuesta fisiológica ante la infección, son las siguientes:

1. El FNT es un pirógeno endógeno que actúa sobre el

hipotálamo, induciendo fiebre, propiedad que comparte con

la IL-1. Ambas citokinas se encuentran presentes en el

suero de individuos expuestos a LPS, las que funcionan

371


como pirógenos exógenos. La fiebre se produce por una

síntesis aumentada de prostaglandinas por las células

hipotalámicas estimuladas por citokinas. Los inhibidores de

la síntesis de prostaglandinas ej. Aspirina, reducen la fiebre

bloqueando el FNT o IL-1.

2. El FNT actúa en los fagocitos mononucleares y posiblemente

en las células endoteliates, estimulando la secreción de IL-1

e IL-6 en la circulación.

3. El FNT actúa sobre los hepatocitos, incrementando la

síntesis de algunas proteínas como por ejemplo: la proteína

amiloide A. La combinación de las proteínas plasmáticas

derivadas de los hepatocitos y las inducidas por IL-6,

constituyen la respuesta de fase aguda en los estímulos

inflamatorios.

4. El FNT activa el sistema de coagulación.

5. El FNT suprime la división de las células pluripotenciales de

la médula ósea. La administración continua de FNT puede

producir linfopenia e inmunodeficiencia.

372


6. La administración sistémica de FNT por largos períodos de

tiempo, produce alteraciones metabólicas en animales de

experimentación, llevando a la caquexia, con pérdida de

masa muscular y tejido adiposo, ya que hay supresión del

apetito. El FNT, además, suprime la síntesis de la lipasa

necesaria para la liberación de ácidos grasos contenidos en

las lipoproteínas circulantes, para que puedan ser utilizadas

por los tejidos. La IL-1 puede contribuir a desarrollar el

estado caquéctico que acompaña a ciertas enfermedades

crónicas como la tuberculosis y el cáncer. Todos estos

efectos combinados se pueden constatar en los pacientes

tratados con FNT en la terapia anti-cancerosa.

Creemos oportuno señalar algunos aspectos fundamentales

en la respuesta de fase aguda, que combina las acciones de

varias citokinas incluyendo el FNT.

La respuesta de fase aguda consiste un ajuste rápido en la

composición de las proteínas plasmáticas en respuesta a un

estímulo, que puede ser infeccioso, quemaduras, traumas y

también enfermedades neoplásicas. Dicho ajuste comprende

373


tanto, el aumento o disminución de algunas proteínas, por

ejemplo: el aumento considerable de la proteína C reactiva, la

cual funciona como una opsonina inespecífica que incrementa

la fagocitosis de bacterias, asi como niveles altos de 2 -

microglobulina, otras anti-proteinasas, el fibrinógeno y la

proteína amiloide sérica A. Disminuye su concentración

plasmática la albúmina y la transferina, esta última funciona

como proteína de transporte del hierro. La mayoría de estas

alteraciones se atribuyen a la disminución en la síntesis de

ellos por los hepatocitos. Se ha comprobado que estos

cambios están causados por alteraciones en la transcripción

de genes, regulados por IL-6 en el caso del fibrinógeno y la IL-

1 / FNT en la proteína amiloide sérica A.

La respuesta de fase aguda provee mecanismos de

inmunidad natural y protegen del daño celular por ejemplo:

con el incremento de las opsominas y de las antiproteinasas.

La elevación del fibrinógeno, causado por IL-6, resulta de

mayor interés para la clínica.

374


La respuesta de fase aguda ocurre por un rápido ataque, y si

el estímulo persiste así como sus consecuencias, se

establecen los cambios de inflamación crónica.

En el caso de enfermedades, que se caracterizan por

inflamación crónica, ej. Artritis reumatoidea, persiste el

aumento de proteínas ej. Proteína sérica amiloide A, que

puede llegar a depositarse en el intersticio con el consiguiente

daño tisular.

Por último, queremos describir las consecuencias del

establecimiento de una sepsis por bacterias Gram-negativas,

donde se producen cantidades masiva de FNT, que pueden

llegar a exceder la cifra de 10-7 M en el suero.

En animales de laboratorio, que producen grandes

cantidades de FNT, la muerte sobrevive por colapso

circulatorio o CID. Si se administran anticuerpos neutralizantes

anti-FNT, puede prevenirse el grado de mortalidad, lo que

demuestra el papel de esta citokina como un mediador

importante en el shock séptico o por entotoxinas. (Fig. 2). La

375


inyección de altos niveles de FNT puede ser letal, produciendo

un síndrome tipo shock.

Altas concentraciones, como se ha podido apreciar, pueden

tener un efecto letal, lo que se deben a varias acciones

específicas del FNT:

1. El FNT reduce la perfusión tisular por depresión en la

contractilidad del miocardio. El mecanismo de esta acción

involucra la inducción de una enzima en el músculo

cardíaco: la óxido-nítrico sintetasa (NOS), que convierte la

arginina en cirulina y óxido nítrico. El óxido nítrico inhibe la

contractilidad del miocardio.

2. El FNT reduce la presión sanguínea y la perfusión tisular por

relajamiento del músculo liso vascular. El FNT puede actuar

directamente sobre las células del músculo liso, o hacerlo

indirectamente, estimulando la vasodilatación.

3. El FNT causa trombosis intravascular, lo que reduce la

perfusión de los tejidos. Esto se debe a la combinación de

las alteraciones en el endotelio y en los fagocitos

mononucleares, que trae consigo la promoción de la

376


coagulación y la activación de los neutrófilos permitiendo el

taponamiento vascular por estas células. Estas acciones

mediadas por el FNT, se relacionan con varios de los efectos

de los LPS, descritos en la reacción de Shwartzman en

conejos y en la CID en humanos.

4. El FNT causa severas alteraciones metabólicas, como la

disminución de la glicemia, hasta niveles incompatibles con

la vida, lo que se debe a la sobreutilización de la glucosa

por el músculo y el fallo del hígado que no puede reponer

los niveles sanguíneos de glucosa.

Muchas de las acciones descritas del FNT, están potenciadas

por el IFN-, ya que este aumenta el número de receptores

para el FNT en las células que reciben su efecto. Esta

interacción no está bien aclarada en la actualidad, pero se ha

podido comprobar que en ocasiones, las células T activadas

secretan FNT e IFN- sinérgicamente, lo que puede ser un

mecanismo facilitador de las acciones del FNT, sin necesidad

que llegue a alcanzar concentraciones que produzcan

toxicidad sistémica.

377


De manera general, se pueden resumir las actividades del

FNT, tanto sobre tejidos linfoides y hematopoyéticos, así como

sobre tejidos no linfoides.

Acciones inmunológicas del FNT:

1) Actúa como mitógeno para timocitos.

2) Induce receptores de IL-2.

3) Incrementa la proliferación de células B, la expresión de

inmunoglobulinas en su superficie y la producción de

anticuerpos.

4) Tiene efecto adyuvante sobre las respuestas de

anticuerpos dependientes de células-T.

Figura 2

Acciones inflamatorias del FNT:

1) Acción quimiotactica para los neutrófilos y activa la

degranulación y el estallido respiratorio en estas células,

incrementando su actividad bactericida.

2) Acción quimiotáctica para los monocitos, incrementando

su capacidad para producir IL-6, IL-8.

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3) Incrementa la adhesividad de células endoteliales al

inducir la expresión de moléculas de adherencia celular

tipo I (ICAM-1).

4) Actúa como mitogeno para las células endoteliales y

tienen actividad angiógena.

5) Estimula las células endoteliales a producir

prostaglandinas, IL-6 y factor procoagulante, (factor

tisular III) que inicia la cascada de la coagulación.

Efectos neuro-endocrinos.

1) Inducción de fiebre por el hipotálamo.

2) Inducción de respuesta de fase aguda mediada por

productos de biosíntesis por el hepatocito.

3) Inducción de producción de IL-6, que estimula la

producción de ACTH y releva potencialmente las

concentraciones plasmáticas de glucocorticoides.

Efectos sobre el tejido conectivo:

1) Estimula la actividad de la fosfatasa alcalina en los

osteoblastos.

2) Induce a los osteoblastos a la resorción ósea.

379


3) Induce a los condrocitos a incrementar el recambio de

cartílago.

4) Activa la proliferación de fibroblastos y células sinoviales.

5) En la reacción inflamatoria media la fibrosis y

engrosamiento de tejidos, cuando se encuentran niveles

altos, particularmente en líquidos articulares.

Efectos sobre la hematopoyesis:

1) Induce la producción de factor estimulante de colonias

(CSF) por células del estroma en médula ósea y

macrófagos.

2) El FNT- puede proteger antes de la administración de

radiaciones.

3) Inhibe la hematopoyesis.

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Bibliografía

1. Arai KFL., et al. Cytokines: coordinates of immune and

inflammatory responses. Ann Rev Biochem 1990;59:783-

836.

2. Abbas AK, Lichtman AH, Pober JS. Cellular and molecular

immunology. 2ed.: Phyladelphia; W.B. Saunders; 1994.

p.245-249.

3. Beutler B, Cerami A. Cachectin and tumor necrosis factor as

two sides of the same biological coin. Nature 1986;320:586.

4. Beutler B., et al. Control of cachectin (FNT) synthesis:

mechanism of endotoxin resistance. Science 1986;232:977.

5. Corswell EA., et al. An endotoxin-induced serun factor that

causes necrosis of tumors. Proc Natl Acad Sci

1975;72:3666.

6. Hebbar M., et al. The relationship between concentrations

of circulating soluble e-selection and clinical, pathological

and biological features en patients with breast cancer. Clin

Cancer Res 1998;4(2):373-80.

381


7. Le J, Vilcek J. FNT and IL-1: Cytokines with multiple

overlapping biological activities. Lab Invest 1987;56:234.

8. Martínez Lorenzo MJ., et al. Resistance to apoptosis

correlates a highly proliferative phenotype and loss

of fas and CPP 32 expression in human leukemia

cells.

9. Old LJ. Tumor necrosis factor (FNT). Science 1985;230:630.

10. Oppendheim JJ., et al. Properties of the novel

proinflammatory supergene "intercrine" cytokine family.

Ann Rev Immunol 1991;9:817-848.

11. Rick E. Lymphokines.

12. Paul Nl, Ruddle NH. Lymphotoxin. Ann Rev Immunol

1988;6:407.

13. Pérez-Paramo M., et al. Evaluation of the hemodynamic

effects of alpha tumoral necrosis factor in rats with portal

hypertension using the radiactive microsphere technique.

Rev Esp Med Nucl 1998;17(4):294-301.

14. Stadnyk AW, Gauldie J. The acute phase response during

parasitic infection. Immunolo Today 1992;12:A7-A11.

382


15. Stites DP, Abba Terr I. Inmunología básica y Clínica.

México: El Manual Moderno, 1993. p. 86-94.

16. Vasalli P. The pathophysiology of tumor necrosis factor.

Ann Rev Immunol 1992;10:411-452.

17. Wong GC, Clark SC. Multiple actions of IL-6 within a

cytokine network. Immunol Today 1988; 9:137.

18. Reinhart K. Anti-tumor necrosis factor therapy in sepsis:

update on clinical trials and lessons learned. Crit Care Clin

2001;29(7) Suppl:S121-25

19. Horton JW. Tumor necrosis factor-alpha, Sphingosine,

ceramide; which is the appropriate marker of inflamatin

(editorial, comments). Crit Care Med 1999;27(11):2580-81.

383

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