2024年8月22日发(作者：书阳华)
TRAIL在肿瘤治疗中作用机制的研究进展
细胞凋亡(apoptosis)又称为程序性死亡(programmed cell death,PCD)，是由基因编程调控的细
胞自主性自杀过程。细胞凋亡功能的失控可引起机体平衡失调，导致一些严重的相关疾病的
发生，如肿瘤、早老性痴呆症(AD)、帕金森症(PD)、Huntingto 舞蹈症等。经典细胞凋亡途
径包括死亡受体信号传导途径和线粒体细胞色素C凋亡信号传导途径。其中死亡受体信号
传导途径的研究已经取得了部分成果，在诱导肿瘤细胞凋亡中发挥着重要作用。而肿瘤坏死
因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)及其受体是近几年新发现的TNF家族新成员, 在体内、体外均
显示出良好的抗肿瘤效应且对正常组织细胞无毒性［1］,因此有望为肿瘤治疗提供新的途径，
正成为新的研究热点。本文就其结构功能及抗肿瘤机制研究最新进展综述如下。
1 TRAIL及其受体的结构与功能
1.1 TRAIL TRAIL又称Apo2L(apoptosis2 ligand)是Wiley小组［2］于1995年最早
克隆和命名的又一TNF家族成员。TRAIL基因定位于染色体3q26,分子量为32.5 kd,等电点7.63,
由281个氨基酸组成的蛋白质,在转染的细胞株中以Ⅱ型跨膜蛋白的形式表达在细胞表面。
TRAIL在很多正常组织表达, 但在脑、肝和睾丸中未检测到表达［3］。利用腺病毒作载体转
导TRAIL基因介导肿瘤细胞凋亡已成为肿瘤基因治疗的一个新的方向［4，5］。无论膜结合
型TRAIL还是可溶性TRAIL在体外均能诱导多种肿瘤细胞凋亡，但正常组织对TRAIL蛋白不
敏感。
1.2 TRAIL的受体
TRAIL的受体包括TRAILR1、TRAILR2、TRAILR3、TRAILR4和骨保护素(OPG)。
根据结构与功能，可以分为2类：(1)死亡受体：包括TRAILR1、TRAILR2；(2)诱骗受体：包
括TRAILR3、TRAILR4和OPG(osteoprotegerin)。
1.2.1 TRAILR1(TRAIL Receptor1)：又称DR4(death recepto 4)，为Ⅰ型跨膜蛋白,由468
个氨基酸组成，N末端含有信号肽结构，胞外区含有丰富半胱氨酸的重复区域，胞内区有
一个由77个氨基酸组成的特殊功能区，其氨基酸序列相对保守，由于与TRAIL结合后，能
诱导细胞凋亡故称为死亡结构域(death domain,DD)。TRAILR1与TNFR1,DR3,FAS死亡
域的同源型分别为33%,28%,19%，广泛分布于多种正常组织，如：外周血白细胞、活化的T
细胞、脾、小肠、甲状腺及肿瘤等组织中，可与TRAIL结合，诱发特异的细胞凋亡。
1.2.2 TRAILR2(TRAIL Receptor 2)：又称DR5(death recepto 5)，由411个氨基酸组成,
为Ⅰ型跨膜蛋白,其氨基酸序列与TRAILR1有高度同源性(55%)。与TNF/NGR受体家族其
他成员相似, TRAILR2亦含有两个胞外半胱氨酸富集区和一个胞内死亡域,其死亡域与
TRAILR1有65%的同源性。
1.2.3 TRAILR3(decoy receptor1，DcR1)：TRAILR3与TRAILR1,TRAILR2的
同源性分别为58%和54%,但与后二者显著不同的是TRAILR3无胞浆区无死亡域,仅以糖酯
磷脂酰肌醇固定于细胞膜表面。因缺乏胞内死亡域, TRAILR3与TRAIL结合不能诱导凋亡,
反而竞争性抑制了TRAIL与TRAILR1或TRAILR2的结合,起抑制凋亡的作用。TRAIL
R3多表达于正常组织,在外周血淋巴细胞与脾脏表达尤为丰富,但在肿瘤细胞和转化细胞不
表达或极低水平表达。
1.2.4 TRAILR4(decoy receptor2 ，DcR2)：TRAILR4由386个氨基酸构成,其胞
外区含有两个富含半胱氨酸的重复序列,与TRAILR1,TRAILR2,TRAILR3的同源性分别
为58%,57%和70%,其胞内区含有一个类似死亡域的结构,长度仅为典型死亡域的1/3。TRAIL
R4与TRAIL结合亦不能介导凋亡,但可通过其胞外区抑制TRAIL诱导的细胞凋亡,TRAIL
R4在许多组织均有表达,在胎肝组织和成人睾丸组织表达尤为丰富,提示对这些部位可能有
保护作用,但在绝大多数肿瘤细胞中不表达。
1.2.5 OPG：也称破骨细胞生成抑制因子,是确认的第五个TRAIL受体，属于分泌型ＴＮ
Ｆ受体同源物，为可溶性蛋白，也是肿瘤坏死因子受体家族成员,在体内有抑制破骨和增加
骨密度的功能故又称为破骨抑制蛋白/骨保护素,它能拮抗TRAIL诱导肿瘤细胞的凋亡作用。
2 TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的可能途径与机制
2.1 死亡受体途径诱导细胞凋亡的可能机制［6］ TRAIL与死亡受体胞外部分结合后将
其激活,活化的死亡受体DR4和DR5分子中的死亡结构域(fas associateddeath domain,FADD)
相互聚集,凋亡信号传入胞浆FADD中。随后FADD招募起始半胱氨酸蛋白酶(caspase)前体而
形成死亡受体复合物(DISC),其分子中的procaspase通过自身水解而成为有活性的caspase，
并进一步激活caspase级联反应。首先被激活的常常是caspase8，Caspase8在其结构域中含
有两个死亡效应区(death effect domain，DED)，这使其具有强大的死亡效应激发和传导功能,
最后诱导细胞凋亡［7］。
2.1.1 Caspase通过选择性降解核蛋白、细胞骨架、内质网等最终激活核酸内切酶,导致
细胞凋亡,胞质中的caspase以无活性的酶原形式存在,只有当细胞凋亡时,才被激活。caspase
反应呈瀑布样积联反应，首先是激活上游的的caspase8或caspase9，逐步激活其他caspase
家族蛋白，最终激活caspase3，由caspase3诱发凋亡的最终效应阶段。caspase3的激活主
要通过两条途径:一是通过死亡受体的途径。另一条途径是细胞色素C(CYTOC)介导,细胞
内外各种死亡信号可诱导线粒体释放CYTOC,CYTOC与凋亡蛋白酶激活因子(Apaf1)结
合激活caspase9,从而诱导激活下游效应caspase3激发的凋亡效应。Caspase的蛋白酶解级联
反应不断传递和放大凋亡信号,从而引发对TRAIL敏感的细胞发生大量、快速的凋亡反应。
2.1.2 Holler等［8］的研究指出,TRAIL也存在一条非依赖caspase 8的杀死细胞替代方
式。caspase 8缺失时,TRAIL与TRAILR2结合后,RIP(receptor interacting protein)与之结合并
依赖自己的激酶活化而造成有别于凋亡的坏疽。这条途径罕见。
2.1.3 caspase的抑制蛋白FL IP(PL ICElike inhibitor protein) 在TRAIL诱导的凋亡途径
中发挥负作用，它的过表达可能引起细胞对TRAIL的耐受,应用基因敲除降低它的表达或者应
用FLIP的抑制蛋白则能够提高肿瘤细胞对TRAIL的敏感性［9］。Bc12家族成员能够控制
线粒体外膜的渗透性，其中抗凋亡因子Bc12、Bc1XL能够阻断线粒体膜间腔凋亡因子
释放，而促凋亡因子Bax、Bak则起相反作用。因此Bcl2和BclXL的过表达或者Bax、
Bak的功能缺陷与肿瘤细胞对TRAIL的耐受有关。DR4/DR5的突变以及DcR1、 DcR2的过度
表达也与肿瘤细胞对TRAIL的耐受有关［10］。
2.2 正常细胞逃逸TRAIL杀伤的机制
2.2.1 NFκB调控的凋亡通路［11］：NFκB在TRAIL诱导肿瘤细胞的凋亡过程中所
起的作用比较复杂［712］。体外实验表明在肾癌细胞中高表达NFκB的细胞对TRAIL
不敏感，而低表达NFκB的细胞反而对TRAIL敏感 。后来的研究表明，NFκBc
Rel亚单位可以上调死亡受体DR4、DR5和BclXs，抑制cIAP1、cIAP2(cellular inhibitor of
apoptosis binding protein)的表达；RelA亚单位抑制死亡受体DR4、DR5和caspase8 的表
达，而能上调cIAP1、cIAP2和BclXL等基因的表达，所以NFκB在TRAIL诱导细胞凋
亡过程中的双向调节作用还要取决于NFκBcRel和RelA亚单位的表达水平［13］。
NFκB作为一个多向因子,可能是细胞凋亡、增殖和转化的关键位点。
2.2.2 诱骗受体的保护作用：诱骗受体DcR1和DcR2在正常组织中有广泛的表达,而在
肿瘤细胞系或新鲜分离的肿瘤组织中却未见表达。因此,正常细胞由于有诱骗受体与DR4和
DR5竞争性结合TRAIL而逃逸TRAIL的杀伤,肿瘤组织则由于缺乏诱骗受体的保护而易被TRAIL
杀伤。但是Leverkus等［14］发现原始角质细胞与转化细胞表面TRAIL各类受体的表达情况
类似,但前者对TRAIL的敏感度却比后者低５倍,这提示DcR1和DcR2并不是TRAIL敏感度的
唯一调节者,可能存在其它的调节机制。
3 TRAIL在肿瘤治疗中的研究与应用
TRAIL 对于大多数恶性肿瘤有抑制细胞生长和细胞毒效应，而人体的正常细胞则对
TRAIL诱导的凋亡耐受。因此，它具有广阔的临床应用前景。 2002 年4 月,美国癌症研究
联合会93 届年会上Salcedo等宣布发现一个全人TRAILR1 单克隆抗体TRM,在体内、体
外都有抗癌活性。同年4 月30 日据他们报告的临床前的实验数据表明,TRAIL2R1、R2 竞争
性单克隆抗体有良好的抗癌活性,与单一受体专一结合,半衰期长,安全性高与化疗、放疗结合
抗癌效力更加明显。临床实验数据估计在2003 年上半年公布。2002 年5 月20 日,人类基
因组科学学会(Human Genome Sciences) 和剑桥抗体科技所(Cambridge Antibody Technology)
宣布一个开发TRAILR2 抗体的计划 。同年11 月, 人类基因组科学学会报告表明TRAIL
R1、R2 竞争性单克隆抗体(被命名TRAILR1 mAbTRAILR2 mAb) 能与受体专一结合,
并能替代TRAIL 诱导凋亡。临床1 期实验数据表明它们有效、安全。
3.1 抗DR蛋白
尽管TRAIL 可诱导肿瘤细胞凋亡，然而却有些肿瘤细胞由于高表达诱骗受体而被保护起
来免于凋亡。为了防止这种现象，有些研究小组已经生产出抗DR4 和DR5 的单克隆抗体，
这些单克隆抗体可以在活体外或者植入人肿瘤细胞基因的免疫缺陷小鼠体内成功地诱导肿
瘤细胞凋亡。近年来，体内和体外的实验证明抗DR4 和DR5 蛋白已经在人体内的肿瘤细胞
显示出很好的诱导凋亡作用［1516］。抗DR4 和DR5 蛋白可以特异性地结合DR而与诱
饵受体不发生作用，所以在临床上有广阔的使用前景。现在已经有学者研制出三种抗DR 抗
体，其中一种HGSETR1 可定向地与DR4 结合；而另外两种HGSETR2 和HGSTR2J
可定向地与DR5 结合。临床前试验证明，HGSETR1在不同的肿瘤细胞和植入人类肿瘤细
胞的小鼠体内可以抑制肿瘤的生长和诱导肿瘤细胞的凋亡［17］。HGSETR2 在人类不同
的肿瘤细胞，如神经胶质瘤、小细胞肺癌、结肠直肠癌、乳腺癌等中可以抑制肿瘤细胞的生
长。而HGSTR2J在临床前试验显示，它单独使用或与某些化疗药物联合使用都可以使人
肿瘤细胞退化或抑制其生长［18］。
3.2 TRAIL 联合放射或化学疗法的使用由于TRAIL的靶向性杀瘤效应，使其有可能成为
一种较有前途的肿瘤治疗方案。但是，对TRAIL耐受及敏感度低的肿瘤类型的存在，却限制
了它的应用范围。为了解决这一问题，人们不断进行着提高肿瘤对TRAIL 敏感度的研究和探
索，希望可以增强TRAIL诱导细胞凋亡的敏感性，使TRAIL诱导的肿瘤细胞株变得对TRAIL
诱导的凋亡敏感，从而协同TRAIL的抗肿瘤效应。Marini等［19］通过实验证明电离辐射可
以使结肠癌、乳腺癌和神经胶质瘤等恶性肿瘤细胞对TRAIL表现出了较高的敏感性。这种协
同效应可被看作是经辐射诱发的死亡受体DR表达量的升高，从而提高肿瘤细胞对TRAIL 的
敏感性。也同时观察其他促凋亡蛋白水平的变化，看经过电离放射后是否有诱导Bax和Bak
的表达，是否抑制了Bcl2的表达和caspase的激活。因此，近一步的研究重点将是，在
分子基础上探索潜在的经电离辐射后对TRAIL敏感的肿瘤细胞［20］。引人深思的是，小鼠
的DR5组织在经过电离辐射后对TRAIL产生耐药性，暗示着内源性的TRAIL可能是放射诱导
组织损伤的抑制因素之一。化疗是目前肿瘤治疗的主要手段，但其毒性的非特异性和耐药性
的存在依然是困扰临床医生的主要问题。由于在体外实验中发现一些化疗药物能够明显地促
进TRAIL诱导凋亡的作用。因此，将两者联合应用已经引起了众多学者的关注。TRAIL联合
某些化疗药物(如阿柔吡星、5FU、足叶乙苷、喜树碱和CPT11)在人体内可显著提高
TRAIL 的诱导肿瘤细胞凋亡作用。通过化学疗法提高肿瘤细胞对TRAIL敏感的分子机制是增
量调节DR4和DR5的表达量，抑制抗凋亡分子Bcl2、Bclxl 或CFLIP的表达和调节
促凋亡蛋白，如Bak、caspa se 和FADD的量。经化疗后的肿瘤细胞由于DNA遭到破坏，内
部的自杀程序被激活而死亡，这种功能与抑癌基因p53相关，但相当一部分肿瘤细胞由于
p53的突变缺失，所以化疗的效果并不理想。但是Galligan等证明TRAIL与化疗药物(5FU、
oxaliplatin 和irinotecan)的联合使用以不依赖p53状态的方式也可以使结肠癌细胞对TRAIL
致敏。提示：即使缺失p53蛋白，TRAIL联合化学疗法的使用将会是治疗恶性肿瘤的新方向。
3.3 蛋白酶体抑制因子与TRAIL的联合使用
蛋白酶体是一种降解蛋白，它与TRAIL的联合使用可以诱导人类肿瘤细胞的凋亡。蛋白
酶体抑制因子bortezomib(velcade, formerly PS341；millennium pharmaceuticals，Cambridge，
MG132)在肿瘤治疗中可抑制细胞周期和NFκB的活性，减少抗凋亡蛋白CFLIP的表达
量，在不同细胞表面诱导表达DR4和DR5等生物学效应，从而使肿瘤细胞对TRAIL致敏［21］。
由于蛋白酶体在诱导细胞凋亡中扮演着中枢的角色，所以蛋白酶体抑制因子使我们有机会研
究蛋白酶体抑制因子和其他诱导细胞凋亡试剂之间的协同作用。Inoue等［22］通过实验证
明蛋白酶体抑制因子MG132与TRAIL的联合使用可能是有效地治疗人类肝癌的方法。抗凋
亡蛋白Bcl2的过表达可以使机体内的肿瘤细胞(恶性胶质瘤、乳腺癌、成神经细胞瘤等)
逃逸TRAIL 介导的细胞凋亡，Nencioni 等［23］证明了蛋白酶体抑制因子和TRAIL一起使用
可以抑制Bcl2 表达的阈值，通过正向调节Bcl2可以达到治疗恶性肿瘤的效果。尽管
蛋白酶体抑制因子使肿瘤细胞对TRAIL致敏的具体分子机制还没有定论，但不容置疑的是，
它与TRAIL 的联合使用比它们单独使用具有更强的肿瘤杀伤效应，预示着蛋白酶体将会是治
疗肿瘤的有效试剂。
3.4 基因疗法
应用TRAIL 进行肿瘤的治疗可以说是一个很有潜力的途径，但是在活体内如何延长其半
衰期以维持靶细胞或靶组织内的有效浓度来抑制肿瘤细胞的生长是阻碍其广泛应用于临床
的主要因素。于是有学者提出通过构建含有TRAIL功能基因的腺病毒载体(adenovirul vector)
导入癌细胞，使其持续表达功能性TRAIL 蛋白的方法来克服这个困难。 Yang等［24］将非
小细胞肺癌细胞系接种于裸鼠的皮下组织，然后携带有TRAIL 的腺病毒载体，给药于鼠内已
建立的肿瘤，结果显示在体内可抑制肿瘤细胞的生长。Kim等［25］将AdTRAIL 转染携
带人神经胶质瘤细胞系的动物模型，研究表明可以显著地抑制肿瘤细胞的生长而不产生副反
应。然而这种方法也存在着缺陷，如腺病毒的免疫原性，因为机体存在着对腺病毒多种血清
学的抗体，这些抗体的存在可以快速地中和清除掉病毒。携带TRAIL 基因的病毒对肿瘤细胞
的转染效率也是对肿瘤进行基因治疗效果的决定性因素之一。因此，进一步的研究重点是解
决上述的问题，验证腺病毒载体的安全性问题，使其更好地应用于临床。
3.5 其他新的治疗方法
热激蛋白(HSP)也是一种有效的治疗肿瘤的试剂。这些分子伴侣蛋白质是分子内蛋白质
正确折叠和装配所必需的，同时也是许多细胞生长和生存过程中转运和蛋白水解周期的关键
调节因子。HSP90在该过程中起着关键的作用，它通过稳定AKT和NFκB，从而保护肿瘤
细胞免于凋亡。抑制HSP90可导致细胞周期停滞和细胞凋亡。HSP90抑制因子17AGG 正
在进行临床前试验，HSP90 与TRAIL或HGSETR1，HGSETR2 的联合使用在诱导肿瘤
细胞凋亡中显示出了良好的协同作用［26，27］。
TRAIL自从被发现以来,便引起了研究者极大的兴趣。现有的研究表明,TRAIL参与机体的
免疫调节、免疫自稳及免疫监视,并对病毒感染性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤等都有一定
的作用。许多实验室都通过不同的研究方法对其结构、作用机制及功能进行了探索，但是
TRAIL在体内的确切作用至今尚未完全明了，尤其是在肿瘤细胞与正常细胞中凋亡的选择性
作用机理还不清楚。因此对TRAIL的临床应用要持乐观的谨慎态度。尽管如此，TRAIL的发
现为科肿瘤的治疗提供了一种可能高效安全的治疗手段，这将是当今乃至今后一段时期的一
个非常有意义的研究课题。
2024年8月22日发(作者：书阳华)
TRAIL在肿瘤治疗中作用机制的研究进展
细胞凋亡(apoptosis)又称为程序性死亡(programmed cell death,PCD)，是由基因编程调控的细
胞自主性自杀过程。细胞凋亡功能的失控可引起机体平衡失调，导致一些严重的相关疾病的
发生，如肿瘤、早老性痴呆症(AD)、帕金森症(PD)、Huntingto 舞蹈症等。经典细胞凋亡途
径包括死亡受体信号传导途径和线粒体细胞色素C凋亡信号传导途径。其中死亡受体信号
传导途径的研究已经取得了部分成果，在诱导肿瘤细胞凋亡中发挥着重要作用。而肿瘤坏死
因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)及其受体是近几年新发现的TNF家族新成员, 在体内、体外均
显示出良好的抗肿瘤效应且对正常组织细胞无毒性［1］,因此有望为肿瘤治疗提供新的途径，
正成为新的研究热点。本文就其结构功能及抗肿瘤机制研究最新进展综述如下。
1 TRAIL及其受体的结构与功能
1.1 TRAIL TRAIL又称Apo2L(apoptosis2 ligand)是Wiley小组［2］于1995年最早
克隆和命名的又一TNF家族成员。TRAIL基因定位于染色体3q26,分子量为32.5 kd,等电点7.63,
由281个氨基酸组成的蛋白质,在转染的细胞株中以Ⅱ型跨膜蛋白的形式表达在细胞表面。
TRAIL在很多正常组织表达, 但在脑、肝和睾丸中未检测到表达［3］。利用腺病毒作载体转
导TRAIL基因介导肿瘤细胞凋亡已成为肿瘤基因治疗的一个新的方向［4，5］。无论膜结合
型TRAIL还是可溶性TRAIL在体外均能诱导多种肿瘤细胞凋亡，但正常组织对TRAIL蛋白不
敏感。
1.2 TRAIL的受体
TRAIL的受体包括TRAILR1、TRAILR2、TRAILR3、TRAILR4和骨保护素(OPG)。
根据结构与功能，可以分为2类：(1)死亡受体：包括TRAILR1、TRAILR2；(2)诱骗受体：包
括TRAILR3、TRAILR4和OPG(osteoprotegerin)。
1.2.1 TRAILR1(TRAIL Receptor1)：又称DR4(death recepto 4)，为Ⅰ型跨膜蛋白,由468
个氨基酸组成，N末端含有信号肽结构，胞外区含有丰富半胱氨酸的重复区域，胞内区有
一个由77个氨基酸组成的特殊功能区，其氨基酸序列相对保守，由于与TRAIL结合后，能
诱导细胞凋亡故称为死亡结构域(death domain,DD)。TRAILR1与TNFR1,DR3,FAS死亡
域的同源型分别为33%,28%,19%，广泛分布于多种正常组织，如：外周血白细胞、活化的T
细胞、脾、小肠、甲状腺及肿瘤等组织中，可与TRAIL结合，诱发特异的细胞凋亡。
1.2.2 TRAILR2(TRAIL Receptor 2)：又称DR5(death recepto 5)，由411个氨基酸组成,
为Ⅰ型跨膜蛋白,其氨基酸序列与TRAILR1有高度同源性(55%)。与TNF/NGR受体家族其
他成员相似, TRAILR2亦含有两个胞外半胱氨酸富集区和一个胞内死亡域,其死亡域与
TRAILR1有65%的同源性。
1.2.3 TRAILR3(decoy receptor1，DcR1)：TRAILR3与TRAILR1,TRAILR2的
同源性分别为58%和54%,但与后二者显著不同的是TRAILR3无胞浆区无死亡域,仅以糖酯
磷脂酰肌醇固定于细胞膜表面。因缺乏胞内死亡域, TRAILR3与TRAIL结合不能诱导凋亡,
反而竞争性抑制了TRAIL与TRAILR1或TRAILR2的结合,起抑制凋亡的作用。TRAIL
R3多表达于正常组织,在外周血淋巴细胞与脾脏表达尤为丰富,但在肿瘤细胞和转化细胞不
表达或极低水平表达。
1.2.4 TRAILR4(decoy receptor2 ，DcR2)：TRAILR4由386个氨基酸构成,其胞
外区含有两个富含半胱氨酸的重复序列,与TRAILR1,TRAILR2,TRAILR3的同源性分别
为58%,57%和70%,其胞内区含有一个类似死亡域的结构,长度仅为典型死亡域的1/3。TRAIL
R4与TRAIL结合亦不能介导凋亡,但可通过其胞外区抑制TRAIL诱导的细胞凋亡,TRAIL
R4在许多组织均有表达,在胎肝组织和成人睾丸组织表达尤为丰富,提示对这些部位可能有
保护作用,但在绝大多数肿瘤细胞中不表达。
1.2.5 OPG：也称破骨细胞生成抑制因子,是确认的第五个TRAIL受体，属于分泌型ＴＮ
Ｆ受体同源物，为可溶性蛋白，也是肿瘤坏死因子受体家族成员,在体内有抑制破骨和增加
骨密度的功能故又称为破骨抑制蛋白/骨保护素,它能拮抗TRAIL诱导肿瘤细胞的凋亡作用。
2 TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的可能途径与机制
2.1 死亡受体途径诱导细胞凋亡的可能机制［6］ TRAIL与死亡受体胞外部分结合后将
其激活,活化的死亡受体DR4和DR5分子中的死亡结构域(fas associateddeath domain,FADD)
相互聚集,凋亡信号传入胞浆FADD中。随后FADD招募起始半胱氨酸蛋白酶(caspase)前体而
形成死亡受体复合物(DISC),其分子中的procaspase通过自身水解而成为有活性的caspase，
并进一步激活caspase级联反应。首先被激活的常常是caspase8，Caspase8在其结构域中含
有两个死亡效应区(death effect domain，DED)，这使其具有强大的死亡效应激发和传导功能,
最后诱导细胞凋亡［7］。
2.1.1 Caspase通过选择性降解核蛋白、细胞骨架、内质网等最终激活核酸内切酶,导致
细胞凋亡,胞质中的caspase以无活性的酶原形式存在,只有当细胞凋亡时,才被激活。caspase
反应呈瀑布样积联反应，首先是激活上游的的caspase8或caspase9，逐步激活其他caspase
家族蛋白，最终激活caspase3，由caspase3诱发凋亡的最终效应阶段。caspase3的激活主
要通过两条途径:一是通过死亡受体的途径。另一条途径是细胞色素C(CYTOC)介导,细胞
内外各种死亡信号可诱导线粒体释放CYTOC,CYTOC与凋亡蛋白酶激活因子(Apaf1)结
合激活caspase9,从而诱导激活下游效应caspase3激发的凋亡效应。Caspase的蛋白酶解级联
反应不断传递和放大凋亡信号,从而引发对TRAIL敏感的细胞发生大量、快速的凋亡反应。
2.1.2 Holler等［8］的研究指出,TRAIL也存在一条非依赖caspase 8的杀死细胞替代方
式。caspase 8缺失时,TRAIL与TRAILR2结合后,RIP(receptor interacting protein)与之结合并
依赖自己的激酶活化而造成有别于凋亡的坏疽。这条途径罕见。
2.1.3 caspase的抑制蛋白FL IP(PL ICElike inhibitor protein) 在TRAIL诱导的凋亡途径
中发挥负作用，它的过表达可能引起细胞对TRAIL的耐受,应用基因敲除降低它的表达或者应
用FLIP的抑制蛋白则能够提高肿瘤细胞对TRAIL的敏感性［9］。Bc12家族成员能够控制
线粒体外膜的渗透性，其中抗凋亡因子Bc12、Bc1XL能够阻断线粒体膜间腔凋亡因子
释放，而促凋亡因子Bax、Bak则起相反作用。因此Bcl2和BclXL的过表达或者Bax、
Bak的功能缺陷与肿瘤细胞对TRAIL的耐受有关。DR4/DR5的突变以及DcR1、 DcR2的过度
表达也与肿瘤细胞对TRAIL的耐受有关［10］。
2.2 正常细胞逃逸TRAIL杀伤的机制
2.2.1 NFκB调控的凋亡通路［11］：NFκB在TRAIL诱导肿瘤细胞的凋亡过程中所
起的作用比较复杂［712］。体外实验表明在肾癌细胞中高表达NFκB的细胞对TRAIL
不敏感，而低表达NFκB的细胞反而对TRAIL敏感 。后来的研究表明，NFκBc
Rel亚单位可以上调死亡受体DR4、DR5和BclXs，抑制cIAP1、cIAP2(cellular inhibitor of
apoptosis binding protein)的表达；RelA亚单位抑制死亡受体DR4、DR5和caspase8 的表
达，而能上调cIAP1、cIAP2和BclXL等基因的表达，所以NFκB在TRAIL诱导细胞凋
亡过程中的双向调节作用还要取决于NFκBcRel和RelA亚单位的表达水平［13］。
NFκB作为一个多向因子,可能是细胞凋亡、增殖和转化的关键位点。
2.2.2 诱骗受体的保护作用：诱骗受体DcR1和DcR2在正常组织中有广泛的表达,而在
肿瘤细胞系或新鲜分离的肿瘤组织中却未见表达。因此,正常细胞由于有诱骗受体与DR4和
DR5竞争性结合TRAIL而逃逸TRAIL的杀伤,肿瘤组织则由于缺乏诱骗受体的保护而易被TRAIL
杀伤。但是Leverkus等［14］发现原始角质细胞与转化细胞表面TRAIL各类受体的表达情况
类似,但前者对TRAIL的敏感度却比后者低５倍,这提示DcR1和DcR2并不是TRAIL敏感度的
唯一调节者,可能存在其它的调节机制。
3 TRAIL在肿瘤治疗中的研究与应用
TRAIL 对于大多数恶性肿瘤有抑制细胞生长和细胞毒效应，而人体的正常细胞则对
TRAIL诱导的凋亡耐受。因此，它具有广阔的临床应用前景。 2002 年4 月,美国癌症研究
联合会93 届年会上Salcedo等宣布发现一个全人TRAILR1 单克隆抗体TRM,在体内、体
外都有抗癌活性。同年4 月30 日据他们报告的临床前的实验数据表明,TRAIL2R1、R2 竞争
性单克隆抗体有良好的抗癌活性,与单一受体专一结合,半衰期长,安全性高与化疗、放疗结合
抗癌效力更加明显。临床实验数据估计在2003 年上半年公布。2002 年5 月20 日,人类基
因组科学学会(Human Genome Sciences) 和剑桥抗体科技所(Cambridge Antibody Technology)
宣布一个开发TRAILR2 抗体的计划 。同年11 月, 人类基因组科学学会报告表明TRAIL
R1、R2 竞争性单克隆抗体(被命名TRAILR1 mAbTRAILR2 mAb) 能与受体专一结合,
并能替代TRAIL 诱导凋亡。临床1 期实验数据表明它们有效、安全。
3.1 抗DR蛋白
尽管TRAIL 可诱导肿瘤细胞凋亡，然而却有些肿瘤细胞由于高表达诱骗受体而被保护起
来免于凋亡。为了防止这种现象，有些研究小组已经生产出抗DR4 和DR5 的单克隆抗体，
这些单克隆抗体可以在活体外或者植入人肿瘤细胞基因的免疫缺陷小鼠体内成功地诱导肿
瘤细胞凋亡。近年来，体内和体外的实验证明抗DR4 和DR5 蛋白已经在人体内的肿瘤细胞
显示出很好的诱导凋亡作用［1516］。抗DR4 和DR5 蛋白可以特异性地结合DR而与诱
饵受体不发生作用，所以在临床上有广阔的使用前景。现在已经有学者研制出三种抗DR 抗
体，其中一种HGSETR1 可定向地与DR4 结合；而另外两种HGSETR2 和HGSTR2J
可定向地与DR5 结合。临床前试验证明，HGSETR1在不同的肿瘤细胞和植入人类肿瘤细
胞的小鼠体内可以抑制肿瘤的生长和诱导肿瘤细胞的凋亡［17］。HGSETR2 在人类不同
的肿瘤细胞，如神经胶质瘤、小细胞肺癌、结肠直肠癌、乳腺癌等中可以抑制肿瘤细胞的生
长。而HGSTR2J在临床前试验显示，它单独使用或与某些化疗药物联合使用都可以使人
肿瘤细胞退化或抑制其生长［18］。
3.2 TRAIL 联合放射或化学疗法的使用由于TRAIL的靶向性杀瘤效应，使其有可能成为
一种较有前途的肿瘤治疗方案。但是，对TRAIL耐受及敏感度低的肿瘤类型的存在，却限制
了它的应用范围。为了解决这一问题，人们不断进行着提高肿瘤对TRAIL 敏感度的研究和探
索，希望可以增强TRAIL诱导细胞凋亡的敏感性，使TRAIL诱导的肿瘤细胞株变得对TRAIL
诱导的凋亡敏感，从而协同TRAIL的抗肿瘤效应。Marini等［19］通过实验证明电离辐射可
以使结肠癌、乳腺癌和神经胶质瘤等恶性肿瘤细胞对TRAIL表现出了较高的敏感性。这种协
同效应可被看作是经辐射诱发的死亡受体DR表达量的升高，从而提高肿瘤细胞对TRAIL 的
敏感性。也同时观察其他促凋亡蛋白水平的变化，看经过电离放射后是否有诱导Bax和Bak
的表达，是否抑制了Bcl2的表达和caspase的激活。因此，近一步的研究重点将是，在
分子基础上探索潜在的经电离辐射后对TRAIL敏感的肿瘤细胞［20］。引人深思的是，小鼠
的DR5组织在经过电离辐射后对TRAIL产生耐药性，暗示着内源性的TRAIL可能是放射诱导
组织损伤的抑制因素之一。化疗是目前肿瘤治疗的主要手段，但其毒性的非特异性和耐药性
的存在依然是困扰临床医生的主要问题。由于在体外实验中发现一些化疗药物能够明显地促
进TRAIL诱导凋亡的作用。因此，将两者联合应用已经引起了众多学者的关注。TRAIL联合
某些化疗药物(如阿柔吡星、5FU、足叶乙苷、喜树碱和CPT11)在人体内可显著提高
TRAIL 的诱导肿瘤细胞凋亡作用。通过化学疗法提高肿瘤细胞对TRAIL敏感的分子机制是增
量调节DR4和DR5的表达量，抑制抗凋亡分子Bcl2、Bclxl 或CFLIP的表达和调节
促凋亡蛋白，如Bak、caspa se 和FADD的量。经化疗后的肿瘤细胞由于DNA遭到破坏，内
部的自杀程序被激活而死亡，这种功能与抑癌基因p53相关，但相当一部分肿瘤细胞由于
p53的突变缺失，所以化疗的效果并不理想。但是Galligan等证明TRAIL与化疗药物(5FU、
oxaliplatin 和irinotecan)的联合使用以不依赖p53状态的方式也可以使结肠癌细胞对TRAIL
致敏。提示：即使缺失p53蛋白，TRAIL联合化学疗法的使用将会是治疗恶性肿瘤的新方向。
3.3 蛋白酶体抑制因子与TRAIL的联合使用
蛋白酶体是一种降解蛋白，它与TRAIL的联合使用可以诱导人类肿瘤细胞的凋亡。蛋白
酶体抑制因子bortezomib(velcade, formerly PS341；millennium pharmaceuticals，Cambridge，
MG132)在肿瘤治疗中可抑制细胞周期和NFκB的活性，减少抗凋亡蛋白CFLIP的表达
量，在不同细胞表面诱导表达DR4和DR5等生物学效应，从而使肿瘤细胞对TRAIL致敏［21］。
由于蛋白酶体在诱导细胞凋亡中扮演着中枢的角色，所以蛋白酶体抑制因子使我们有机会研
究蛋白酶体抑制因子和其他诱导细胞凋亡试剂之间的协同作用。Inoue等［22］通过实验证
明蛋白酶体抑制因子MG132与TRAIL的联合使用可能是有效地治疗人类肝癌的方法。抗凋
亡蛋白Bcl2的过表达可以使机体内的肿瘤细胞(恶性胶质瘤、乳腺癌、成神经细胞瘤等)
逃逸TRAIL 介导的细胞凋亡，Nencioni 等［23］证明了蛋白酶体抑制因子和TRAIL一起使用
可以抑制Bcl2 表达的阈值，通过正向调节Bcl2可以达到治疗恶性肿瘤的效果。尽管
蛋白酶体抑制因子使肿瘤细胞对TRAIL致敏的具体分子机制还没有定论，但不容置疑的是，
它与TRAIL 的联合使用比它们单独使用具有更强的肿瘤杀伤效应，预示着蛋白酶体将会是治
疗肿瘤的有效试剂。
3.4 基因疗法
应用TRAIL 进行肿瘤的治疗可以说是一个很有潜力的途径，但是在活体内如何延长其半
衰期以维持靶细胞或靶组织内的有效浓度来抑制肿瘤细胞的生长是阻碍其广泛应用于临床
的主要因素。于是有学者提出通过构建含有TRAIL功能基因的腺病毒载体(adenovirul vector)
导入癌细胞，使其持续表达功能性TRAIL 蛋白的方法来克服这个困难。 Yang等［24］将非
小细胞肺癌细胞系接种于裸鼠的皮下组织，然后携带有TRAIL 的腺病毒载体，给药于鼠内已
建立的肿瘤，结果显示在体内可抑制肿瘤细胞的生长。Kim等［25］将AdTRAIL 转染携
带人神经胶质瘤细胞系的动物模型，研究表明可以显著地抑制肿瘤细胞的生长而不产生副反
应。然而这种方法也存在着缺陷，如腺病毒的免疫原性，因为机体存在着对腺病毒多种血清
学的抗体，这些抗体的存在可以快速地中和清除掉病毒。携带TRAIL 基因的病毒对肿瘤细胞
的转染效率也是对肿瘤进行基因治疗效果的决定性因素之一。因此，进一步的研究重点是解
决上述的问题，验证腺病毒载体的安全性问题，使其更好地应用于临床。
3.5 其他新的治疗方法
热激蛋白(HSP)也是一种有效的治疗肿瘤的试剂。这些分子伴侣蛋白质是分子内蛋白质
正确折叠和装配所必需的，同时也是许多细胞生长和生存过程中转运和蛋白水解周期的关键
调节因子。HSP90在该过程中起着关键的作用，它通过稳定AKT和NFκB，从而保护肿瘤
细胞免于凋亡。抑制HSP90可导致细胞周期停滞和细胞凋亡。HSP90抑制因子17AGG 正
在进行临床前试验，HSP90 与TRAIL或HGSETR1，HGSETR2 的联合使用在诱导肿瘤
细胞凋亡中显示出了良好的协同作用［26，27］。
TRAIL自从被发现以来,便引起了研究者极大的兴趣。现有的研究表明,TRAIL参与机体的
免疫调节、免疫自稳及免疫监视,并对病毒感染性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤等都有一定
的作用。许多实验室都通过不同的研究方法对其结构、作用机制及功能进行了探索，但是
TRAIL在体内的确切作用至今尚未完全明了，尤其是在肿瘤细胞与正常细胞中凋亡的选择性
作用机理还不清楚。因此对TRAIL的临床应用要持乐观的谨慎态度。尽管如此，TRAIL的发
现为科肿瘤的治疗提供了一种可能高效安全的治疗手段，这将是当今乃至今后一段时期的一
个非常有意义的研究课题。