兽用干扰素的研究进展.docx

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1、兽用干扰素的研究进展 摘要 IFN是细胞和机体受到病毒感染，或者受核酸、细菌内毒素、促细胞分裂素等作用后，由受体细胞分泌的一种广谱抗病毒糖蛋白，具有种属特异性、作用广谱性及无害性等生物学性质。IFN不仅有免疫活性，而且还是体内一种递质和激素样物质，具有抗病毒繁殖、抗细胞分裂增殖及调整机体免疫三大基本功能。主要针对IFN的产生、信号转导路径、作用机制以及探讨进展进行综述。 关键词 干扰素；作用机理；探讨进展 1 干扰素的产生与分类 1957年，Isaacs和Lindenmann在流感病毒感染的鸡细胞中发觉一种细胞分泌物质，可调整鸡细胞的抗病毒状态，这种物质被命名为干扰素，其分子质量为15-40k

2、u。IFN是细胞分泌的小肽，具有抗病毒、抗增生和免疫调整等广泛的生物学活性。已经探讨过的全部哺乳动物当中，全部具有IFN-、IFN-的基因和IFN-的基因。IFN-和IFN-具有种属特异性，而IFN-表现出在异种动物细胞的抗病毒活性。正常细胞一般不自发产生IFN，只存在合成IFN的潜能，IFN基因处于被抑制状态。在有诱发剂的条件下，IFN基因解除抑制而获得表达。 依据信号转导受体复合物的不同以及序列同源性，IFN可分为型与型，型IFN是多基因家族的产物，包括14-20种IFN-基因，1种IFN-基因；型IFN只包含1个家族成员，即IFN-，它参加细胞相容性复合物抗原的表达和免疫调整反应。型IF

3、N的抗病毒作用比型弱。 IFN-主要为人或动物白细胞经诱生后分泌的一种23ku糖蛋白，其中包括1种信号前导肽和1种成熟肽。信号肽能够引导IFN-通过细胞膜而分泌到细胞外，然后信号肽通过蛋白分解，保留成熟的IFN蛋白。其分子结构中包含促肾上腺皮质激素和内啡肽的氨基酸序列，该种IFN及其受体的分布，在pH值为2时是稳定的。IFN-主要由成纤维细胞产生，在很多方面与IFN-相像。IFN-含有3个内含子，由活化T细胞和自然杀伤细胞受有丝分裂或特异性抗原刺激后产生，也为糖蛋白，不耐热和酸，在pH值为2时不稳定。IFN-不仅具有抗病毒和抗肿瘤细胞的功能，而且在免疫调整中具有重要作用。 2 干扰素发挥作用的

4、信号传导路径 IFN作用是通过“IFN系统”来实现的，表现为抗病毒、抗肿瘤以及免疫调整等作用。IFN产生后，表现为自分泌和旁分泌作用，通过与同源性细胞表面受体结合发挥其生物学作用。IFN-、与型受体结合，主要通过经典的JAKSTAT途径发挥信号传导作用。病毒感染时，诱导产生的IFN可使其受体IFNAR-1和IFNAR-2c形成二聚体，Tvk2、JAK-1则分别与IFNAR-1、IFNAR-2结合而活化，使胞质中的STAT磷酸化。活化的STAT1、STAT2与IFN调控因子9结合形成IFN刺激基因因子3复合物，转移到核内，激活效应分子基因上游调控区的IFN刺激应答元件，促使合成2-5寡聚腺苷酸合

5、成酶、PKR蛋白激酶和MxA蛋白，通过抑制病毒复制和病毒成分的蛋白合成以及降解病毒成分从而达到抗病毒作用。另外，IFN-、与其受体结合后，还可活化其他替代途径包括胰岛素受体底物-1、胰岛素受体底物-2、丝裂原活化蛋白激酶ERK2和T细胞受体结合分子如Lck、Zap73和CD45。IFN-与型受体结合，促进JAK-1和JAK-2分别与IFNGR-l、IFNGR-2结合，从而使STAT1磷酸化形成同源二聚体，转移到核内与不同于IFN/的顺式调控元件活化序列结合，促进相关基因的转录。 3 干扰素的功能及作用机制 IFN是多功能蛋白，它并不干脆作为反应作用因子对其效应分子的基因进行调控，其生物活性的发

6、挥依靠于诱导多种效应蛋白质的合成。不同IFN亚型能够刺激不同的但可以重叠的基因，因此总的表型反应是相像的。 3.1 抗病毒作用 IFN具有广谱的抗病毒作用，但其抗病毒作用并非本身干脆灭活病毒，而是抑制病毒的增殖。病毒感染细胞导致IFN的产生，并随被感染细胞死亡、崩解而释出。IFN分子向旁边扩散，随血液循环至全身。IFN是由宿主细胞编码的蛋白质，因作用于靶细胞，激活靶细胞内的基因发挥作用，因而具有广谱抗病毒作用。当IFN进入细胞后，诱导该细胞转录出一种AVPmRNA，然后由它指导合成“翻译抑制蛋白”，TIP结合于核蛋白体，使病毒的mRNA与宿主细胞的核蛋白体的结合受到抑制，因而阻碍了病毒蛋白、病

7、毒核酸以及复制病毒时所需酶的合成，从而使病毒的繁殖受到抑制。但IFN并不影响宿主细胞本身的mRNA与核蛋白体的结合，所以不阻碍宿主细胞的生长，是无毒性的。 3.2 免疫调整作用 IFN-是主要的免疫调整干扰素。另外，虽然型IFN是重要的抗病毒作用的细胞因子，但是也通过免疫系统来发挥清除病毒感染的作用。IFN可增加tsG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，增加机体免疫应答实力。I型IFN可增加MHC-I分子的表达，从而增加了细胞毒性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，使机体有效地抗病毒感染和抗肿瘤免疫。IFN

8、-可增加细胞表面MHC-II类分子的表达，调整巨噬细胞、T细胞、B细胞之间的关系，增加免疫应答实力。 3.3 限制细胞凋亡 通过基因芯片技术以及其他技术筛选IFN调整基因的表达11，发觉有多种基因与凋亡有关，除了IRF-1、STAT1、PKR、2-5寡聚腺苷酸合成酶，还有促凋亡家族成员Bcl-2、几种caspase酶、肿瘤坏死因子家族的受体以及受体的配体等，这些基因中有的含有IFN刺激反应元件，相反，某些具有抑制凋亡作用的基因受到抑制。IFN-、IFN-以及IFN-均能诱导细胞凋亡，IFN调整的转录因子如STAT、IRF家族是这些作用的重要介导因子。IFN-可以通过依靠或非依靠于P53的路径，

9、抑制细胞周期进程，促进细胞凋亡。很多探讨表明型与型IFN均能诱导TNF-与TRAIL的产生和分泌，共同增加细胞的死亡。在某种条件下，IFN还有抑制细胞凋亡的作用，如IFN-、IFN-均能增加B淋巴细胞白血病的细胞的存活，可能是由于上调了抗凋亡蛋白Bcl-2。某些IFN诱导基因，如p202，可能具有抗凋亡的作用。型IFN活化NF-B的实力可能对于细胞的存活发挥关键作用，而NF-B家族的转录因子能够爱护细胞免受多种凋亡刺激诱导的凋亡。磷脂酰激酶3激酶路径也被认为与型IFN诱导的B细胞、活化T细胞、中性粒细胞的存活有关。最近探讨认为，IFN-处理后的细胞是存活、增生还是死亡确定于IFN-受体表达水平

10、的不同。 4 干扰素的基因工程探讨进展 20世纪73年头起科学家起先探究IFN的基因工程生产，利用基因工程的方法来改造IFN及其表达系统，取得了很大进步。11010年Derynck等克隆了人IFN基因，11011年Goeddel报道IFN-基因克隆胜利，11012年Deuager等依据人IFN氨基酸依次，首先人工合成了IFN基因，并克隆胜利。我国于11012年从NDV诱生的脐带血白细胞中提取IFNmRNA，经反转录合成cDNA，也建立了人IFN基因无性繁殖系，并产生了重组IFN。11016年，美国食品药品管理委员会首先批准a和bIFN投放市场，基因工程IFN-、也相继于11010年、11013

11、年获准投放市场。目前已有57个国家批准IFN上市，治疗约30多种疾病。国内研制开发的人工aIb型、aa型基因工程IFN已经投放市场，其中人工aIb型基因工程IFN系我国首创。 基因工程载体技术的探讨和应用也促进了IFN的探讨和开发。陈炬等首次把人IFN-基因在烟草植株中表达胜利，随后，人IFN-基因在烟草中也表达胜利。新型载体不断构建胜利，新的亚型IFN基因接连被克隆、测序和表达。夏春等克隆和测序了猪IFN-基因。汪明等克隆和测序了肉鸡IFN-基因并在大肠杆菌中进行了表达。程坚等克隆和鉴定了鸡IFN-基因。2001年江国托等依据鸡IFN的发表序列，从感染鸡新城疫病毒的免疫鸡脾淋巴细胞诱导培育物

12、及丝裂源刺激的鸡脾淋巴细胞中获得cDNA。李风华应用克隆化IFN基因构建原核表达质粒pBV200-IFN，在大肠杆菌中表达，获得具有生物学活性的基因工程IFN，在治疗禽流感、鸡新城疫、传染性法氏囊病、马立克病、传染性支气管炎及传染性喉炎、鸡痘等病毒病效果显著，呈现出了广袤的应用前景。万建青等探讨并应用猪重组IFN-预防和治疗病毒性疫病，并克隆了大白猪PolFNT cDNA、构建了毕赤酵母表达rPoIFNy系统，并且对表达产物进行了Westemblot分析及进行了rPolFNT抑制PRRSV增殖的试验。结果表明，用rPolFNT处理猪肺巨噬细胞系Marc-145后，经细胞病变抑制法测定，rPol

13、FNT可以反抗蓝耳病病毒的感染。IFN的探讨已呈现出蓬勃发展的局面，随着神经免疫内分泌学的发展，它将会显示出广袤的应用前景。特殊是IFN基因工程的探讨，必将促进人、畜、禽疾病防治技术的快速发展。 5 前景与展望 近年来，随着对细胞因子探讨的不断深化和分子生物学技术的发展，大量的细胞因子得以克隆，很多细胞因子基因工程药物面市，给治疗畜禽疾病供应了新的手段，同时创建了巨大的经济和社会效益。同时我们也应当留意到在IFN的应用过程中出现的不良反应和动物种属特异性等问题。目前看来，从多个角度对IFN的结构进行改造，给予其新的功能以及大量生产高质量的IFN制剂是重要的两大问题。不同IFN的组织亲和性和生物

14、学作用亦有待了解，IFN的提纯和测定方法尚不够稳定和简化。这些问题的解决，将有助于IFN探讨广泛深化地发展。IFN的进一步探讨对加强我国畜禽传染病防控的技术，推动畜牧业发展有极大的作用，对构建动物IFN基因重组疫苗，提高其免疫效力、降低病毒载体毒性等方面有着重要的意义。 6 参考文献 1 Isaacs A，Lindenmann J.Virus interference I.The interferonJ.Proc RSoc Lond B Biol Sci，1957，147：258-267. 2 Baron，S，Coppenhaver D H，Dianzani F，et al.Interfero

15、n：Principles and Medical AplicationsM.Galveston：Univ.Texas Med.Branch at Galveston，11012. 3 Giuseppe C.Viscomi.Structure-activity of type I interferonsJ.Biotherapy，19101：59-86. 4 Werenne J，Pastoret P D，Broecke C V，et al. In：The Biology of the Interferon SystemM Amsterdam：Elsevier science Publishers，

16、11013. 5 Gunhild U，Stephan L，Aline A，et al.Viral targeting of the interferon -inducing Traf family member-associated NF-k B activator-binding kinase-1J.PNAS，2022：13640-13645. 6 李风华，林云圣，崔丽，等.家禽基因工程干扰素生物学作用及其在禽病防治中的应用J.山东家离，2004：43-45. 7 万建青，吴文学，夏春，等.毕赤酵母表达猪干扰素基因及其抑制蓝耳病病毒效果J.生物工程学报，2002，18：683-686. 本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页