干擾素在豬病防治方面的研究進展

李 丹，史同瑞，王 巖，劉 宇

(黑龍江省獸醫科學研究所，齊齊哈爾，161006)

1957 年，英國科學家Isaacs 和Lindenmann 利用雞胚絨毛尿囊研究流感干擾現象時，發現一種能夠干擾病毒繁殖的物質，稱其為干擾素（IFN）。IFN 是細胞和機體受到病毒感染,或者受核酸、細菌內毒素和促細胞分裂素等作用后,由受體細胞分泌的一種具有廣泛的抗病毒、抗細胞內寄生菌及胞內寄生蟲、抗腫瘤和免疫調節作用的細胞因子，在機體免疫系統中發揮重要作用。IFN 作為一種新型細胞活性因子,因對疾病擁有良好的治療功能，且具有許多常規藥物無法比擬的優點，所以越來越受到人們的廣泛關注。近半個世紀以來, IFN 一直是病毒學、細胞學、分子生物學、臨床醫學、免疫學和腫瘤學等相關領域的研究熱點。本文主要對干擾素的產生及分類，基本特征，生物學活性及在豬病防治方面的應用等幾方面進行概述。

1 干擾素的產生及分類

干擾素是一種誘生蛋白，是在干擾素誘生劑，如病毒，細菌及其產物等進入機體后，誘導宿主細胞產生的一類功能調節蛋白，其成分主要是糖蛋白。干擾素具有抑制病毒復制、抑制細胞分裂及免疫調節等功能。正常細胞一般不會自發產生干擾素，只存在合成干擾素的潛能，干擾素合成基因處于被抑制的靜止狀態，在誘發劑的條件下，干擾素基因去抑制而獲得表達。

根據每種動物干擾素的氨基酸結構、抗原性和細胞來源，可將其分為α、β、γ、κ、τ、δ、ω 七個型別。根據特定型內氨基酸序列或組成的不同，又將之分為不同的亞型，IFN-α 是目前具有最多亞型的干擾素。目前，依據干擾素對酸的敏感性，通常分為I 型干擾素（耐酸型）和II 型干擾素（酸敏感型）2 類。I 型干擾素至今已發現IFN-α、β、κ、τ、δ、ω 等6 種類型，而II型干擾素僅發現IFN-γ 1 種。

目前，己知的豬干擾素被分為α、β、γ、δ、ω 等型。與人干擾素相似，豬干擾素也可分為I 型和II 型，I 型干擾素包括α、β、δ 和ω 等型，為無內含子的多拷貝或單拷貝基因。II 型僅有γ 1 種，含3 個內含子和4 個外顯子，為單拷貝基因。

豬α 干擾素主要由淋巴細胞產生，有多個亞型，至少有17 個基因拷貝，分布于豬1 號染色體上。目前，只有部分干擾素基因被測序和表達。豬β 干擾素主要由成纖維細胞產生。豬γ 干擾素是由T 淋巴細胞和NK 細胞產生的。此外，Cencic A 等研究表明，豬胚胎滋養層γ 干擾素是由極化的上皮細胞產生的，具有特異的結構與生物學特性。豬δ 干擾素由豬的滋養層細胞表達，其基因目前只在豬身上發現。

2 干擾素的基本特征

干擾素是一種糖蛋白，分子量為20～100 ku，其不能通過普通透析膜，但可通過濾菌器。干擾素比病毒顆粒小，沉淀病毒的離心力不能沉降干擾素。在溫度穩定方面，干擾素一般在56℃，30 min 不能被滅活，－20 ℃可長期保存。在pH 穩定性方面，IFN-α、IFN-β 耐酸，在pH 值為2.0～10.0環境非常穩定。IFN-γ 有嚴格的種屬特異性，對酸不穩定，在pH2.0 時極易破壞，在56 ℃，30 min 被破壞。干擾素一般由15～160 個氨基酸組成，含17 種以上的氨基酸，其中天冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸的含量較高。干擾素不含核酸，所以不能被DNA 酶或RNA酶破壞，但易被胰蛋白酶、乙醚、氯仿和酮基等破壞。

干擾素具有廣譜性，也就是說干擾素作用于機體有機組織細胞后，可使機體獲得抗多種病毒和微生物的能力。但干擾素僅作用于異常細胞，對正常細胞的作用很小，也就是說干擾素對體細胞具有嚴格的選擇性，而且有相對的種屬特異性，即由某一種生物細胞產生的干擾素只作用于同種生物細胞，使其獲得保護自身的能力。對他種生物細胞則無作用，因而其應用受到了限制。

3 干擾素的生物學活性

3.1 抗病毒活性

干擾素可以誘導產生多種具有抑制病毒增殖功能的蛋白，這些蛋白在機體抗病毒過程中起到重要的作用，如2，5A-合成酶，可以使ATP 發生多聚化反應，形成長度不定的寡聚核苷酸，它是內源性核酸酶RNase L 的激活劑。RNase L 可以使多種小核糖核酸病毒的mRNA 降解，而達到抗病毒的目的。干擾素誘導的另外一種重要的抗病毒蛋白是蛋白激酶PKR，主要由I 型干擾素誘導，其作用是將病毒多核糖體翻譯過程中的起始因子磷酸化而使其失活，從而阻斷了病毒蛋白的合成。PKR 的抗病毒特性同樣可以在鼠科的腦心肌炎病毒感染的細胞中被激活，對呼腸孤病毒、棒狀病毒和皰疹病毒的抑制效果更為明顯。Mx 蛋白是由I 型干擾素誘導表達的G 蛋白酶，屬于激動蛋白超家族，但它可以特異性的抑制流感病毒的復制。

3.2 抗細胞增殖活性

研究表明，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。某些病毒與腫瘤關系密切。已證實能引起腫瘤的病毒被稱為“腫瘤病毒”或“致瘤病毒”。腫瘤病毒在一定條件下能使正常細胞轉化為腫瘤細胞，從而引起或誘導腫瘤。腫瘤病毒攜帶有特異性的致癌基因，當腫瘤病毒感染宿主，即呈所謂的“溶原”狀態，病毒致癌基因由于某種原因而活化，開啟表達功能，正常細胞就逐漸轉化為腫瘤細胞。現己公認，干擾素對腫瘤病毒同樣具有抑制作用。許多癌癥的發生與致癌基因的表達有關系，現已在人體中發現多種癌基因及致癌相關基因。干擾素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ras 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，干擾素對腫瘤細胞和正常細胞的分裂均有明顯的抑制作用。目前，對干擾素抗細胞分裂活性的督促具體機制尚不十分明確。多數學者認為，干擾素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（cMAP）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；也可以通過調節免疫活性細胞功能，使T 淋巴細胞和B 淋巴細胞功能增強，增強巨噬細胞的殺傷活性，導致腫瘤細胞迅速破壞和減少，或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。總之，干擾素是通過抑制腫瘤病毒的增殖，阻遏癌基因的表達，阻斷腫瘤細胞的分裂，誘導腫瘤細胞的分化及調動機體免疫系統殺傷腫瘤細胞等機制抗腫瘤的。

3.3 免疫調節作用

干擾素可以通過增加一系列與免疫有關的細胞膜表面分子的表達而提高機體對病毒的免疫反應能力，這些細胞膜表面分子包括β2 微球蛋白、I 型MHC 抗原和IgG 的Fc 受體等。盡管途徑不同，I 型干擾素和II 型干擾素都可以刺激MHC-I 的表達增加，但只有II 型干擾素才刺激MHc-II 的合成，而且干擾素，特別是II 型干擾素參與調控許多與機體免疫反應和炎癥反應相關的細胞黏附分子和其他細胞表面標識分子的表達，如ICAM-l 和9-27/Leul3。

4 干擾素在豬病防治方面的應用

干擾素是一種非特異性廣譜抗病毒生物制劑，可對多種疾病有治療作用。近年來許多學者對干擾素抗病毒功能及對疾病的治療作用進行了研究。Moore BR 等指出，干擾素作為一種廣譜抗病毒制劑具有巨大的應用價值。陳國華等研究發現，干擾素對豬的流行性腹瀉及傳染性胃腸炎具有較好的防治作用，在3～6 h 內就可及時控制豬的腹瀉。劉萬均等證實，用重組的豬白細胞干擾素能降低豬流行性腹瀉的發病率。

在抗病毒方面，Rowland 研究表明豬的IFN-γ 可以明顯抑制繁殖與呼吸綜合癥病毒（PRRSV）的增殖；Suradhat 證實豬的IFN-γ 在抗豬瘟病毒的細胞免疫中也發揮重要作用；吳丹指出豬IFN-α 在體外同樣具有抗豬瘟病毒的活性；2008 年王彥彬將豬α-干擾素及γ-干擾素復合重組到一個表達載體中，重組得到一種復合型干擾素，研究表明這種復合型干擾素在Marc-145 細胞上具有較強的抗豬藍耳病病毒作用。

另外應用基因工程的方法通過大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母和哺乳動物細胞表達系統等表達的重組豬干擾素，可以具有與天然干擾素高度相似甚至更高的抗病毒等生物學活性。曹瑞兵等克隆并改造了豬α 干擾素基因，實現了在原核系統中的高效表達。陳濤將克隆的豬α-干擾素基因進行了定點突變，第86 位的Cys 突變為Tyr，同時將N端首位氨基酸（Cys）的密碼子TGT 同義突變為大腸桿菌偏愛的密碼子TGC，并在大腸桿菌BL21 中表達，獲得的重組蛋白比未突變的重組蛋白抗病毒能力有所提高。

近年來，還發現干擾素具有較好的佐劑功能。竇永喜證實原核表達的豬γ-干擾素做為豬囊蟲全蟲抗原佐劑，可有效提高機體產生抗體的滴度，其效果優于傳統使用的鋁鹽佐劑和206 佐劑。此外，也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。

5 結語

干擾素以其廣譜的抗病毒活性、抑制細胞分化和增殖及廣泛的免疫調節能力決定了其具有巨大的應用潛力，可用來預防和治療病毒性疾病、寄生蟲病等。隨著DNA 重組技術的發展，人工大量生產干擾素已成為可能，從而大大降低了干擾素生產成本，增加了利用干擾素治療豬病的可能性。