_干扰素的研究及应用进展_赵英良

干扰素是在特定的诱导剂作用下,由细胞产生的一种具有高度生物学活性的糖蛋白,当它再作用于其他细胞时,使其他细胞立即获得抗病毒和抗肿瘤等多方面的免疫力。由Isaacs Linden-mann等于1957年利用鸡胚绒毛尿囊膜研究流感病毒干扰现象时才了解到病毒感染的细胞能产生一种因子，作用其他细胞干扰病毒感染的复制，因而命名为干扰素[1]。近半个世纪以来,干扰素一直是免疫学、病毒学、细胞学、分子生物学、临床医学、肿瘤学等相关领域的研究热点。特别是近几年来,随着干扰素在一些畜禽病毒性疾病及肿瘤性疾病的治疗方面取得良好疗效,兽医科研工作者越来越重视干扰素在动物体内的免疫特性及其临床制品的研究。

1γ－干扰素的基本特性

1.1γ－干扰素的产生

干扰素是诱生蛋白，正常细胞一般不自发产生干扰素，只存在合成干扰素的潜能，干扰素的基因处于被抑制的静止状态。在诱发剂存在的条件下，干扰素基因失去抑制而获得表达。干扰素的细胞来源因动物种类、细胞类型、诱生剂的性质和诱生条件而异，其中γ－干扰素来自淋巴细胞。目前,一般将干扰素分为Ⅰ型和Ⅱ型两类,几乎所有的脊椎动物均可产生这两类干扰素。Ⅱ型又称免疫干扰素,只包括γ干扰素(IFN-γ),主要是由T细胞产生的相对分子量21000～24000的单体糖蛋白,其大小取决于糖醛化程度,共同具有18000KD的多肽成份,对酸性敏感,主要参与诱导组织相容性抗原(MHC)表达和免疫调节效应,但其抗病毒作用比Ⅰ型干扰素弱[2,3]。

1.2γ－干扰素的分子结构和基因

γ－干扰素在人和小鼠基因分别定位于12号和10号染色体[4]。在DNA水平上，IFN－γ基因与IFN-α/β基因无同源性，而人和小鼠的IFN－γ有65％左右同源性。小鼠成熟IFN－γ分子由133个氨基酸残基组成，人IFN－γ成熟分子由143个氨基酸组成。糖蛋白以同源双体形式存在，分子量为40KDa。1.3干扰素的基本特性

干扰素是一种糖蛋白，分子量2万～10万，不能通过普通透析膜，可通过滤菌器，干扰素比病毒粒小，沉淀病毒的离心力不能沉降干扰素。干扰素在温度稳定方面，一般56℃30min不被灭活，－20℃可长期保存。在pH稳定性方面，γ干扰素对pH2不稳定，在56℃30min被破坏[2]。干扰素一般由150～160个氨基酸组成，含17种以上的氨基酸，其中的天冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸含量较高，不含核酸，所以不被DNA酶或RNA酶破坏，但易被胰蛋白酶、乙醚、氯仿、酮基等破坏。

干扰素具有广谱性，即干扰素作用于机体有机组织细胞后，可使其获得抗多种病毒和微生物的能力，但干扰素仅作用于异常细胞，对正常细胞的作用很小。也就是说，干扰素对一个体细胞来说又有严格的选择性，而且有相对的种属特异性，即由某一种生物细胞产生的干扰素只作用于同种生物细胞，使其获得保护力，对其他种生物细胞则无作用,因而其应用受到限制。

2干扰素的生物学活性

干扰素在1957年被发现时，以为其抗病毒活性为唯一特性。随后研究发现干扰素除具有抗病毒繁殖作用外，还有一系列其他生物活性。研究还表明，干扰素的生物学活性的发挥有赖于诱导的多种效应蛋白质的合成。干扰素并不直接作为反式作用因子对其效应分子的基因组进行调控，而是通过受体介导的信号转导系统引发一系列特定的生化反应，最终达到效应分子的表达目的，而且干扰素具有很强的活性，其活性呈多样性[5]。现将其主要活性

文章编号：1004-2342（2009）01-0006-04

中图分类号：S818.9文献标识码：A

γ-干扰素的研究及应用进展

赵英良1，李建成1，陈剑兵1，孙彦婷2

（1.南阳出入境检验检疫局，河南南阳473001；2.河南农业大学牧医工程学院）

摘要：γ-干扰素自被发现以来，由于其广谱抗病毒、抗肿瘤活性及其强大的免疫调节作用而受到研究者们的重视,在其基因结构、作用机理以及体外重组表达等方面都取得了巨大突破。本文综述了γ-干扰素的基本特性、生物学活性和在畜牧业的作用及其研究进展。

关键词：γ-干扰素；抗病毒；免疫调节

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分述如下：

2.1IFN－γ直接抗病毒活性

动物试验证明,IFN-γ抗病毒活性远较Ⅰ型低, IFN-γ和IFN-β能相互加强抗病毒作用,研究还表明,无论在病毒感染早期或特异性细胞免疫应答效应阶段,IFN-γ对抑制病毒复制和病毒清除都是至关重要的。IFN－γ能在转录和翻译水平抑制病毒的分子合成,从而抑制病毒复制,能诱导邻近未感染细胞建立起抗病毒作用。Ruby[5]等报道痘苗病毒(VV)在正常小鼠仅呈低毒力,但以IFN-γ单克隆抗体处理受染小鼠时则出现致死性感染;将重组VV免疫的CD4+细胞转移到未经IFN-γ单克隆抗体处理的受染小鼠时,病毒可被迅速清除;但如转移到未经IFN-γ单克隆抗体处理的受感染小鼠时则清除病毒的作用完全阻断,说明CD8+效应细胞转移抗病毒活性的能力根本上依赖于IFN-γ。IFN-γ对高等动物的生存是必需的,因为其在机体免疫反应开始前数小时甚或数天提供了抗病毒感染的早期防线,这种作用为缺少IFN－γ受体的小鼠对病毒感染的高敏感性所证实[7,8]。

IFN-γ的直接抗病毒活性主要通过诱导细胞产生抗病毒复制。目前比较清楚的IFN-γ诱导的抗病毒蛋白主要有以下3种:

⑴双链RNA活化蛋白激酶(double-stranded RNA activatedprotein kinase,PKR)。PKR是一种丝氨酸-苏氨酸激酶,有2种不同的激酶活性,一是自身磷酸化,二是使底物磷酸化。PKR在双链RNA (dsRNA)的作用下被激活,导致直接生物蛋白合成起始因子-2(eIF-2)的亚单位磷酸化。失活的eIF-2α不能起始病毒蛋白质的合成,因而抑制病毒复制。

PKR在多种类型正常细胞呈低水平表达,可被Ⅰ型及Ⅱ型IFN诱导。Yang等报告IFN-γ和polyA:polyC(PLC)刺激能够延长感染脑心肌炎病毒(EMCV)的野型鼠存活时间,而对感染EMCV的PKR 基因缺陷鼠无作用,IFN-α/β治疗能延长后者的存活时间。由此认为,机体抗病毒状态的建立存在PKR依赖通路(由IFN-γ/PLC诱导)和非PKR依赖通路(由IFN-α/β诱导)。

⑵2',5'-腺甘酸合酶(2'5'-oligoadenylate syn2thetase,2-5A合酶)。2-5A合酶被dsRNA激活,将ATP转化为2',-5-腺苷酸(PPA[PA]n),2-5A 结合并激活内源性核酸内切(Rnasel),降解毒mRNA,抑制病毒收折质的转译和病毒复制。2-5A合酶活性持续短暂,即被IFN-γ诱导的一种具有磷酸二酯酶活性的物质降解。

⑶双链RNA特异性腺苷脱氨酶(dsRNA specif-ic adenosinedeaminase,dsRAD)。dsRAD以dsRNA 为底物,催化腺苷脱氨生成肌苷。DsRAN可能与“编辑”mRNA(“edited”mRNA)的合成有关。“编辑”mRNA有能翻译蛋白质,从而干扰病毒合成。

目前对于病毒性感染仍无理想的治疗方法。对IFN-γ直接抗病毒活性研究有重要临床意义,IFN-γ可能成为一种有前途的治疗病毒相关性疾病的生物因子。

2.2对细菌等感染的作用

IFN-γ在宿主抗细菌等感染的反应中起特别重要的作用。IFN-γ、IFN-γ受体、Stat-1转录因子基因缺失小鼠产生免疫反应的能力受到损害。这包括各种细胞内病原的感染，例如结核分枝杆菌、鼠伤寒沙门氏菌以及单核细胞增多性李氏杆菌。

在幽门螺杆菌感染小鼠动物模型中，IFN-γ在免疫保护和发病机理2个方面起作用，与IFN-γ缺失小鼠相比，幽门螺杆菌在野生型小鼠的胃中量少，但是IFN-γ缺失小鼠没有表现有胃炎症状。在缺失IL-4的情况下，提高IFN-γ产量在改善幽门螺杆菌引起的黏膜炎症方面起重要作用。

用DNA分析法来检测培养细胞感染后的基因表达。但是到目前为止还没有报导用这种重要技术来检测整个动物基因表达形式。在细胞感染细菌后许多基因的表达会增加，其中有些在IFN-γ介导的转录中起重要作用，这些基因包括编码IRF-1、CI-ITA(MHCII类反式激活蛋白)以及INOS(一氧化氮合成酶)的基因。此外NF-KB调节基因在细胞被细菌感染后表达增加。被沙门氏菌感染后，宿主基因编码的趋化因子的表达有很大改变，这些基因包括编码趋化因子细胞表面受体、信号转导分子以及转录因子。如小鼠巨噬细胞感染鼠伤寒沙门氏杆菌后编码IRF-1、IN0S、MHC I以及MHCII的基因表达增加。有趣的是，巨噬细胞感染鼠伤寒沙门氏杆菌同巨噬细胞用纯化的鼠伤寒沙门氏杆菌脂多糖处理后基因表达均有相似的改变。然而用IFN-7处理的巨噬细胞改变了诱导基因的结构，这表明宿主细胞的反应依赖于细胞的激活状态。人上皮细胞感染其他菌，IFN-γ反应基因表达也有所增加。例如在感染铜绿假单胞菌的A549细胞中IRF-1的表达量上升，被百日咳杆菌或单核细胞增多性李氏杆菌感染

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