干擾素的作用方式和相關技術應用

【摘要】 干擾素是人和動物細胞受到適宜刺激的條件下產生的－種微量的、具有高度生物學活性的糖蛋白。根據干擾素的理化性質和生物學特征的不同，可分為α、β、γ三種類型。本文闡述了干擾素的抗病毒活性、對裂殖細胞的抗增殖活性、對某些細胞的直接溶解活性、免疫調節活性、巨噬細胞的激活、自然殺傷細胞的細胞毒性增強、淋巴細胞的細胞毒性增強等生物活性及誘生活性的機理；干擾素的生物學活性及作用機理；干擾素的應用及其前景展望。

【關鍵詞】 干擾素的產生和作用機理；干擾素的分類；干擾素基因結構；干擾素的生物活性；干擾素的應用

【中圖分類號】 R282.74【文獻標識碼】 A【文章編號】 1005-1074(2008)04-0122-02

1957年Isaacs和Linbenmann兩人，在細胞上清液和動物身上發現－種能阻止病毒復制的活性物質，他們就把它稱為干擾素（Interferon，IFN）于1957年利用雞胚絨毛尿囊膜研究流感病毒干擾。它是人和動物細胞受到病毒感染，或者受核酸、細菌內毒素、促細胞分裂素等作用后，由受體細胞分泌的－種具有高度生物學活性的糖蛋白。干擾素被發現時，人們以為其抗病毒活性為其唯一特性，隨著研究的不斷深人，人們逐漸發現 IFN除了具有抗病毒活性外，還具有免疫調節、抗腫瘤等生物學功能。近幾年來，隨著干擾素在一些病毒性疾病、腫瘤性疾病的治療方面取得良好療效，科研工作者越來越重視干擾素的基因結構、作用機理、基因工程等方面的研究。

1 干擾素的產生和作用機理

1.1 干擾素是人和動物細胞受到適宜刺激的條件下產生的－種微量的、具有高度生物學活性的糖蛋白 IFN的產生受細胞基因組控制。由于細胞DNA中IFN基因抑制物(IFN suppressor)與干擾素基因結合，抑制復制酶系統，所以－般情況下IFN基因處于抑制狀態。當誘生劑作用于細胞膜后，使IFN基因脫抑制，IFN操縱子開始轉錄，合成mRNA，mRNA迅速轉移至細胞漿，在核糖體上轉譯成IFN前體，切除信號肽后，成熟的IFN分泌到細胞外。

1.2 干擾素誘導劑 凡能使細胞干擾素基因進行表達而誘生干擾素的物質，稱為干擾素誘導劑(Inducer)或干擾素誘生劑。－般分為8類：

1.2.1 各種病毒：最常用的是仙臺病毒和新城雞瘟病毒(NDV)。

1.2.2 人工合成的聚核昔酸(Po1yI：C)：系聚肌昔酸(Polyinosinicacid)和聚胞峻吮(Polycytidylicacid)共聚物的簡稱。Poly1：C誘生性很強。

1.2.3 胞內寄生菌：包括細菌、立克次體、支原體、衣原體等，以及原蟲感染(如瘧原蟲)。

1.2.4 細菌產物：如細菌脂多糖(LPS)、葡萄球菌腸毒素A、真菌多糖。

1.2.5 多聚物：如多梭基聚合物(毗喃、聚丙烯酸)、聚硫酸鹽、聚磷酸鹽等。

1.2.6低分子物質：如環已亞胺、卡那霉素、梯洛龍(Tilorone)及其衍生物，二節吠喃、鹼性染料等。

1.2.7致裂原(絲裂原)：如植物血凝素(PHA)，刀豆球蛋白A(Con－A)等。

1.2.8特異性免疫誘導

2 干擾素的分類

根據干擾素的理化性質和生物學特征的不同，可分為α、β、γ三種類型，它們分別來源于白細胞，成纖維細胞和Ｔ細胞，或由人工基因重組技術合成，由于它們在化學結構和生物學性質方面上的不同，具有各自的生物活性，是人體防御系統的重要組成部分

2.1 干擾素的分類與命名 各種IFN，首先根據生物的來源確定其分類。如人IFN(Hu IFN)、小鼠IFN(Mu IFN)、牛IFN(Bov IFN)等。然后再根據IFN的抗原特異性和分子結構分成不同的型別，并以αβγ表示。目前公認的人干擾素只有αβγ，三型。

2.1.1 －般臨床分類：

2.1.2 型(傳統)IFN：是指病毒或PolyI：C誘導人體白細胞所產生的IFN。

2.1.3 II型(免疫)IFN：是指特異性抗原(細菌、LPS)，PHA和卡介苗(BCG)等刺激T細胞所產生的IFN。I型和II型IFN具有相似的抗病毒活性，亦具有相似的調節免疫反應的作用，但II型IFN的免疫調節作用比I型大。事實上，II型IFN就是T細胞進行免疫識別、形成細胞免疫而產生的淋巴因子之－，且常和移動抑制因子(MIF)同時出現。

2.2按其生物來源分類：

2.2.1人干擾素(HumanIFN， HuIFN)：如人白細胞干擾素、人類淋巴母細胞干擾素和人纖維母細胞干擾素等。

2.2.2動物干擾素：如猴干擾素(RhesuIFN)：牛干擾素(Bovine IFN，Bov IFN)、綿羊干擾素、豚鼠干擾素、小鼠干擾素(Mouse IFN，MuIFN)和魚干擾素(Salmo IFN)等。

2.2.3植物干擾素：如蕃茄干擾素、丁香干擾素等。

2.2.4微生物干擾素：兩種噬菌體能彼此干擾

2.3 按其抗原性分類 對人IFN，國際干擾素命名委員會(1980)按其抗原特異性分為三型。再根據氨基酸的順序不同，又將干擾素分為若干亞型。至少有20個亞型，可能也有4個亞型。

2.4按其細胞來分類 由于干擾素具有相對的種屬特異性，故臨床上應用的必須是人干擾素。人干擾素目前有四種：

2.4.1白細胞干擾素：人白細胞α干擾素-HuIFN-α(Le)，括號內Le系指人白細胞(Leucocytes)。－般認為，在人外周血液中產生細胞主要是單核巨噬細胞，中性白細胞不參與IFN的誘生，而單核細胞不僅能產生IFN，并能輔助T細胞產生大量的IFN[2]

2.4.2人類淋巴母細胞干擾素：也是－種混合干擾素，含80%干擾素，20%β干擾素。

2.4.3纖維母細胞(Fibroblast)干擾素：又稱F型干擾素。目前常用胎兒纖維母細胞(二倍體纖維母細胞)。

2.4.4基因工程干擾素：采用DNA重組技術制備的。

3 干擾素基因結構

干擾素在生物體中普遍存在，而且同－生物體中存在著多種類型的干擾素。目前，－般將干擾素分為I型和II型兩類，I型干擾素主要包括IFN—α和IFN—β，II型只包括IFN－γ。IFN—α主要由白細胞產生，IFN—β主要由成纖維細胞產生，它們具有相似的生物學活性，結合相同的細胞受體。IFN－γ主要由T細胞和NK細胞產生，其理化性質及生物學活性與I型干擾素明顯不同，如I型干擾素能夠耐受pH2.0的酸處理，而II型干擾素在pH2.0的酸性條件下很快失活。IFN—α有多種亞型，各亞型均含165～166個氨基酸殘基，結構相似。IFN—αl型分子中含有5個半胱氨酸的殘基．形成2對二硫鍵，分別為Cysl-Cys98和Cys29-Cys138。第85位上半胱氨酸的巰基游離。IFN-α2型分子在第85位不是半胱氨酸而是酪氨酸，它所形成的二硫鍵與IFN－α1型完全相同。IFN-α活性形式為單體，盡管一些干擾素在翻譯后進行N-糖苷鍵型和O-糖苷鍵型糖基化修飾，但大多數亞型都沒有糖基化。目前已鑒定出的IFN-α非等位基因至少有15個；IFN-β由單基因編碼，含166個氨基酸殘基。IFN-β分子中含有3個半胱氨酸殘基，其中能形成二硫鍵的是Cys31-Cysl41，它與IFNα的Cys29-Cys138結構同源。第17位的半胱氨酸巰基游離。IFNγ也是由單基因編碼的，其天然活性形式是N-糖基化的同源二聚體。IFN-γ有不同于I型干擾素的細胞表面結合受體。IFN-γ不含半胱氨酸，在第25位和第97位的Asn處有兩個N糖基化位點。

4 干擾素的生物活性

4.1 干擾素的生物活性 抗病毒活性；對裂殖細胞的抗增殖活性；對某些細胞的直接溶解活性；免疫調節活性；巨噬細胞的激活；自然殺傷細胞的細胞毒性增強；淋巴細胞的細胞毒性增強。

4.2 誘生活性的機理 為了誘生這些活性，干擾素必須先激活產生效應基因蛋白質的細胞。干擾素誘生物作用于細胞以釋放出IFN基因，從而導致IFNmRNA的產生，mRNA轉錄成IFN蛋白質，該蛋白質分泌到細胞外液，繼之，作用于細胞膜上的受體，IFN刺激細胞并釋放基因（F），產生效應蛋白AVP，已證明AVP具有抗病毒和細胞的其他一些應變能力。激活的細胞也可以刺激臨近細胞產生AVP，但機制尚不清。

4.3 干擾素的生物學活性及作用機理

4.3.1 干擾素抗病毒作用及機理干擾素首先作用于鄰近未受感染的細胞膜上的干擾素受體系統，該系統由神經節苷脂組成的結合位點和－個可能由糖蛋白組成的激活位點所組成。現已知ⅰ型干擾素受體基因在人染色體g21長臂上，ⅱ型干擾素受體基因位于第6對染色體上，這就決定了IFN具有－定的程屬特異性。當IFN與受體結合后，產生－種特殊的因子，使抗病毒蛋白（AVP）基因解除抑制，轉錄并翻譯出AVP，主要是蛋白激酶、2ˊ-5ˊa合成酶、磷酸二酯酶，這些酶與發揮抗病毒活性有密切關系。其中二種酶須經雙股rna及atp激活，－為蛋白激酶，激活后可使合成蛋白質的起動因子2（eif-2）同磷酸化而失活，抑制蛋白質合成；另－種為2ˊ-5ˊa合成酶，活化后催化合成2ˊ-5ˊ寡腺苷酸，再激活潛在的核酸內切酶，使病毒mrna降解，抑制病毒蛋白合成。此外，磷酸二酯酶能降解2ˊ-5ˊa，又能除去trna的cca末端，抑制蛋白合成。

4.3.2 干擾素免疫調節作用及機理干擾素具有很強的免疫調節作用。它可以調節T、B淋巴細胞的免疫功能，小劑量起促進作用，大劑量起抑制作用。

4.3.3 干擾素抗腫瘤作用及機理實驗表明，在體內外干擾素都能夠控制腫瘤生長，抑制腫瘤復發和轉移。現已公認，IFN對腫瘤病毒同樣具有抑制作用。由于IFN的抑制作用，感染病毒的量明顯減少，這樣就可防止新細胞受病毒侵犯而轉化成腫瘤細胞。許多癌癥的發生與癌基因的表達有關系，而IFN可對癌基因進行調控，如可抑制c.erhB-2癌基因蛋白產物和P185的正常表達，下調c.myc mRNA的轉錄，可使r0s癌基因轉染的細胞下調p21蛋白產物表達，進而抑制細胞惡性轉化。許多體內和體外試驗都充分證明，IFN對腫瘤細胞和正常細胞的分裂均有明顯的抑制作用。目前，對IFN抗細胞分裂活性的機制尚不十分明確。多數學者認為，IFN通過作用于靶細胞膜上的特殊受體，刺激腺苷酸環化酶，增加環磷腺苷(c AMP)水平，從而抑制DNA合成和細胞分裂，最終起到抑制腫瘤的作用；或誘導腫瘤細胞的分化，抑制腫瘤的增生；或通過調節免疫活性細胞功能，使T、B淋巴細胞功能增強，增強巨噬細胞的殺傷活性，導致腫瘤細胞迅速被破壞和減少。IFN也可調節機體體液免疫功能，使特異性和非特異性抗體產生速度加快，滴度增高，提前達到免疫保護水平，抑制或輔助殺傷腫瘤細胞。

5 干擾素的應用

5.1 干擾素在人醫上的應用 由于干擾素具有較強的抗病毒、抗腫瘤和參與免疫調節作用，因此干擾素在人類臨床醫學中得到了廣泛應用。臨床證明，IFN是干擾素家族中抗乙型肝炎病毒(HBV)最強的成員，臨床上廣泛用于慢性乙型肝炎(CHB)的治療；在臨床上，干擾素一直是治療丙型肝炎的首選藥物；由于干擾素可以降低SARS病毒在肺部中的含量，干擾SARS病毒的增殖，也用于SARS的治療。此外，干擾素還應用于表淺膀胱癌、生殖道衣原體感染、皮膚病、尖銳濕疣、血液系統疾病、艾滋病相關綜合征等的治療。目前，世界上已有許多國家批準生產使用重組干擾素制劑，用于治療多種疾病。經過臨床應用治療表明，用干擾素治療一般無嚴重副反應，少數病例可有發熱、食欲不佳、疲勞不適、白細胞減少以及血壓波動等癥狀，但停藥后這些癥狀很快消失。

5.2 干擾素在畜牧獸醫上的應用 干擾素是一種非特異性廣譜抗病毒生物制劑，可用于治療許多病毒性疾病。楊國師等研究發現用豬白細胞干擾素預防注射，能大大降低乳豬發病率，而且以7日齡乳豬開始進行預防注射效果最佳。鄭永波等用豬白細胞干擾素作臨床試驗，結果表明如果直接用干擾素進行治療，能提高對患病動物的治愈率，若用干擾素配合抗生素及抗病毒藥物對患病動物進行治療，更能顯著提高對患病動物的治愈率；張泉軍等通過實驗和臨床擴大試驗發現，豬白細胞干擾素對哺乳仔豬和斷奶仔豬某些病毒性腹瀉、細菌性腹瀉或病毒、細菌混合感染引發的腹瀉，均有良好的預防和治療作用。近年來，還發現干擾素具有較好的佐劑功能。此外，可以采用藥物控釋技術將干擾素制作成膠囊或者納米粒子，與適宜載體結合，作為保健型飼料藥物添加劑使用。

6 前景展望

隨著人們對干擾素研究的不斷深入，尤其是在其分子生物學方面的研究，干擾素的分子結構、理化特性、生物學特性、產生和作用機理不斷得到闡明，各種動物干擾素基因現已得到克隆和表達。目前，雖然干擾素在獸醫臨床上的應用還局限于寵物疾病的治療，但根據畜牧生產和疾病發展以及對干擾素的研究情況來看，價格低廉而療效好的基因工程干擾素不久將會在臨床獸醫上得到廣泛應用，將給防治嚴重危害畜牧業生產的疾病，特別是病毒性和腫瘤性疾病帶來新的希望。

7 參考文獻

1 侯云德，陳仁匯.免疫學基礎[M].北京：人民衛生出版社.1982:33－39

2 韓 純.干擾素系統進展與臨床[C].重慶：全國免疫學診斷與傳染病學學術研討會大會交流，1987

3 韓 純.干擾素免疫學基礎微生物學與寄生蟲學[M].合肥：安徽科技出版社，1994：2:87－88

4 胡其光.干擾素的命名及意義[J].大眾醫學，1984：8：37

5 孫志宏，陳正禮，范光麗．干擾素研究進展[J]．延安大學學報，2003，19(3)：76-79