干扰素的研究进展

干扰素的研究进展 干扰素的研究进展 ----浅谈禽类干扰素的研究进展 摘要：禽类干扰素具有抗病毒、抗肿瘤活性及免疫调节作用，对禽类疾病的防控有良好作用，禽类干扰素产品在临床上的应用取得了显著的成效。本文对禽类干扰素的分类、作用机理及生物活性的研究现状进行了综述。 关键字：禽类干扰素；生物活性；免疫调节

近半个世纪,干扰素一直是病毒学、细胞学、分子生物学、临床

医学、免疫学、肿瘤学等相关领域的研究热点,但主要是针对人类及哺乳动物干扰素作用机理及临床实验的研究。与人类和哺乳动物相比, 禽类干扰素的研究相对落后,尤其是在分子生物学方面。禽类干扰素具有抗病毒、抗肿瘤活性及免疫调节作用,对禽类疾病的防控有良好效果,因而逐渐得到了研究人员的重视,并在其基因结构、作用机理、体外重组表达及其在细胞免疫中的功能等方面的研究都取得了很大的进展。 1、干扰素 干扰素(IFN，发现最早的细胞因子)是指在特定诱导剂作用下,由细胞产生的一组具有高度生物学活性的糖蛋白。最先是由英国病毒学家Isaacs和瑞士研究人员L inden-mann于1957年在利用鸡胚绒毛尿囊膜研究流感病毒的干扰现象时发现的。1963年Lampson等纯化了这种因子,并证明该因子是一种蛋白质,其分子量为20～34 ku。现已经证明干扰素在生物体中普遍存在，在人及小鼠、羊、兔、犬、鼬等哺乳动物以及大量野生动物、鱼类、龟类和昆虫等都有干扰素类似物质存在，是生物体内一种古老的保护因子,在免疫应答调控中处于中心地位。研究表明,重组干扰素与天然干扰素具有同样的抗病毒和免 疫调节活性,因此重组干扰素的研究和应用将成为禽类病毒性疾病防治的重要方向。 2、禽类干扰素 20世纪80年代,人们按照IFN与其受体结合的不同原则,将干扰素分为Ⅰ型与Ⅱ型；Ⅰ型干扰素又按其与抗体结合的抗原性不同分为两类,即IFN-α和IFN-β；Ⅱ型干扰素被命名为IFN-γ。进一步研究,人们不只发现IFN-α存在亚型以及亚亚型,还发现了牛、羊怀孕时滋养层细胞分泌的与胚胎植入发育和母体识别有关的IFN-τ[1],猪怀孕时滋养层细胞分泌的IFN-δ ,与IFN-α同源性极高的IFN-ω,人白细胞分泌的天然IFN-ε,角质层细胞分泌的IFN-κ等也属于Ⅰ型IFN。 2003年有两个实验室同时在NatureImmunology发表两篇文章, 他们发现IFN-λ1,λ2,λ3或IL-28A,IL-28B 或IL-29都有干扰素活性, 但它结合的受体与Ⅰ型干扰素受体不同。 刘新恒[2]指出, 应该将干扰素分为TypeⅠ, TypeⅡ, TypeⅢ等3大类型干扰素。其中TypeⅠ目前分为α,β，κ, ω，ε等数种，IFN-β,κ, ω,ε等的抗原性均与IFN-α不同,且本身只有1种,没有亚型或亚亚型,而IFN-α则有13种以上亚型, 如IFNα-1,2,3,等等；还有亚亚型,如IFNα-1a ,1b,1c,1d及IFNα-2a, 2b,2c,等等。TypeⅡ干扰素则只有1 种, 即原来的IFN-γ。TypeⅢ有3 种亚型,IFN-λ1,IFN-λ2,IFN-λ3即原来的IL-28A,IL-28B 和IL-29 。研究表明, 鸡及其他禽类的IFN系统与哺乳动物IFN系统相类似。1995年,Low en thal等从有丝分裂原刺激的鸡脾淋巴细胞中得到了对热和pH2敏感的 IFN,它能激活巨噬细胞产生NO,这与哺乳动IFN-γ相似,从而证明在鸡体内同样存在IFN-γ。1996年,Sick等进行了λ噬菌体基因文库杂交分析,发现在鸡体内存在两种血清型的Ⅰ型IFN, 进一步确证为IFN-α和IFN-β。到目前为止,鸡体内还没有发现其他的Ⅰ型IFN。 后来根据鸡IFN-γ设计多个引物,得到了4种Galliforms的IFN-γ基因的全序列。2008年,Karpala等对IL-28B的基因进行了克隆表达及纯化,表明禽类体内存在TypeⅠ,TypeⅡ, TypeⅢ等3大类型干扰素。 3、禽类干扰素的生物学活性 禽类干扰素与哺乳动物干扰素的生物学活性也相类似, 呈现多样性,以网络的形式参与多种生理活动,是一种重要的细胞因子。 3.1抗病毒作用 IFN并不直接作用于病毒,而是通过诱导正常细胞产生抗病毒蛋白(AVP)间接地达到抗病毒的效果,具有种属特异性。IFN是通过AVP间接地抑制病毒复制而达到抗病毒作用的。家禽IFN-Ⅰ,Ⅱ型均具有广谱抗病毒作用,Ⅰ型IFN的抗病毒作用最强。首先,IFN与周围细胞膜上的受体结合,起着第一信使的作用,活化细胞膜腺甘酸环化酶,促使cAMP形成；然后cAMP作为第二信使, 激活细胞内抗病毒作用机制,产生AVP。AVP主要有3种:蛋白激酶、磷酸二酯酶和2-5A合成酶。前2种能破坏细胞核糖体转译病毒蛋白质,后一种酶能降解mRNA,有的能抑制转录酶,阻止mRNA的形成,还有的能抑制病毒DNA和RNA的合成。 3.2抗肿瘤作用 IFN-Ⅰ,Ⅱ型都具有抗肿瘤作用,但Ⅱ型效果更为显著。干扰素抗肿瘤机制有以下几种方式: ①有些肿瘤的发生与病毒有关,IFN通过抑制病毒的增殖而抑制肿瘤的发生与成长； ②IFN作用于细胞膜,刺激腺苷酸环化酶,使cAMP增加,抑制了DNA 的合成及细胞分裂；③IFN能改变肿瘤细胞表面的性能,诱发新的抗原,从而易被免疫监视细胞识别并加以排斥；④通过免疫调节,增强机体抗肿瘤能力,主要是增强巨噬细胞、NK细胞和细胞毒性T淋巴细胞( CTL )的杀伤性。 1999年, Plachy等进行了鸡重组IFN防治RSV肿瘤的研究,结果表明,高剂量的重组INF不仅可以抑制肿瘤,还可以使一些鸡的RSV肉瘤完全消失。临床上可用于治疗鸡马立克氏疾病、鸡白血病、网状内皮组织增殖病、火鸡淋巴细胞增殖病等。 3.3抗寄生虫的作用 在宿主对寄生虫感染的免疫应答过程中,干扰素发挥着重要的免疫调节作用。其作用主要通过3种途径: ①通过激活巨噬细胞,增强呼吸频率,释放氧自由基,通过氧自由基攻击脂质膜,使寄生虫体被破坏,从而达到杀虫目的，这种效应具有组织特异性。②通过L-精氨酸途径发挥作用,由活化的巨噬细胞产生NO,从而抑制靶细胞的DNA合成和线粒体的呼吸作用，导致靶细胞代谢功能障碍。③干扰素可以诱导成纤维细胞和巨噬细胞合成产生吲哚胺-2,3-双氧酶,使色氨酸大量分解,导致虫体色氨酸缺乏,从而抑制虫体在宿主体内的繁殖。 禽类干扰素在抗寄生虫的作用方面,不同类型干扰素作用的途径是不相同的,Ⅰ型干扰素主要是通过第3种途径而发生作用；Ⅱ型干扰 素主要是通过以上3种途径发挥作用。鸡INF-γ可激活感染艾美耳球虫的动物的巨噬细胞,活化MHCⅡ类分子,提高淋巴细胞水平, 减少卵囊排出量,从而提高鸡体重及对球虫感染的抵抗力[3]。 3.4免疫调节作用 IFN可增强IgG的Fc受体表达,从而有利于巨噬细胞对抗原的吞噬, K细胞、NK细胞对靶细胞的杀伤,以及T, B淋巴细胞的激活,增强机体免疫应答能力。Ⅰ型IFN可增加MHCⅡ类分子的表达,从而增强细胞毒性T细胞对这类靶细胞的杀伤效应,同时增加NK细胞裂解潜能,使机体有效地发挥抗病毒感染和抗肿瘤免疫。禽类IFN-γ可增加细胞表面MHCⅡ类分子的表达,调节巨噬细胞、T细胞、B细胞之间的关系, 增强免疫应答能力。 3.5免疫佐剂作用 细胞因子作为佐剂始于20世纪80年代初。许多实验证明,禽类IFN具有较强的佐剂活性并且对降低副作用也有一定功效。早在1991年, A.W.Heath等就发现,重组IFN-γ与疫苗混合免疫可以明显提高疫苗对供试小鼠的免疫保护效果,而单纯使用IFN-γ对病原菌无。目前,IFN-γ已成为一种常规选用的免疫佐剂。研究还发现,IFN必须与抗原置于同一位置才能发挥效应。徐守振[4]等将鸡柔嫩艾美耳球虫3-1E抗原基因与鸡IFN-γ基因进行融合,构建真核双价融合表达质粒,对肉鸡进免疫,具有增强免疫保护作用，可显著降低粪便中的卵囊排出量。 4、禽类干扰素的研究前景 随着近年来全球畜禽养殖业的迅猛发展,我国无论是禽类的品种还是数量都位于世界前列。然而,养禽业还存在很多问题,禽流感、传染性法氏囊病、传染性支气管炎、马立克氏病、新城疫等疾病,每年都会在不同的季节暴发,造成巨大的经济损失。目前禽类传染性疾病的防治主要采用疫苗免疫和药物治疗,由于疫苗免疫的血清型单一,而病毒的血清型复杂,毒株变异快,常导致疫苗免疫失败。一些病毒病目前常无疫苗可用, 有些病毒也可能直接危害到人类的健康。药物治疗主要采用抗生素进行治疗,但是近年来由于抗生素的广泛和大量使用,导致一些抗药性细菌的产生,并通过食物链传染给人,给人类健康带来巨大的威胁。因此, 人们迫切需要开发一种新的方法来控制畜禽疾病。 干扰素作为一种细胞因子,已在国内外确证是机体抗病毒感染防御反应中出现最早且对大多数病毒均有作用的广谱抗病毒药物。禽干扰素除了具有抗病毒、抗肿瘤活性外, 更重要的是它具有诸多很重 要的免疫调节活性,既可以和多种基因工程疫苗联用,增强改善其免疫效果,也可以单独作为生物制剂使用应用于疾病的防治。近年来,利用基因工程技术生产出重组禽类干扰素,开展禽病毒性疾病和肿瘤性疾病的防治越来越受到人们的重视。 虽然干扰素产品已应用于预防与治疗家禽的多种疾病,如在禽流感、新城疫等病毒感染病的防治中具有较好的效果,但是在干扰素研究中,还有一些理论与实践方面的问题有待进一步研究:(1)需要进 一步研究IFN受体基因及其分子生物学结构；(2)需要深入研究干扰素