Ⅰ型干擾素抗HIV作用的研究進展▲

彭小青 梁輝勇 丁 亞 姚 靜 蘇齊鑒,3

(1 廣西中醫藥大學瑞康臨床醫學院，廣西南寧市 530011；2 廣西中醫藥大學附屬瑞康醫院醫學轉化中心，廣西南寧市 530011；3 欽州市第一人民醫院科技部，廣西欽州市 535000)

【提要】 Ⅰ 型干擾素是一類涉及RNA和蛋白質合成、受基因調控、具有廣譜抗病毒活性的蛋白質，人類Ⅰ型干擾素包括α干擾素、β干擾素、κ干擾素、ω干擾素、ε干擾素。研究顯示，Ⅰ型干擾素具有抗HIV作用，但其抗HIV作用的機制錯綜復雜，其可誘導機體的抗病毒免疫反應，從而抑制HIV復制，且對HIV儲藏庫的清除有一定作用。然而Ⅰ型干擾素導致的慢性免疫激活也可能導致免疫衰竭，加速AIDS進展。本文對上述人類5種Ⅰ型干擾素的抗HIV作用進行綜述，為后續研究AIDS的新治療方案提供思路。

AIDS是由HIV感染引起的危害性極大的傳染病，其突出的特征為T淋巴細胞衰竭、慢性免疫激活和免疫抑制[1]。CD4+T淋巴細胞在人體免疫系統中具有重要作用，而HIV主要攻擊和破壞CD4+T淋巴細胞，使人體免疫功能降低甚至喪失，從而導致疾病的發生和死亡。聯合國AIDS規劃署在2021年發布的數據顯示[1]，截至2020年全球有3 770萬人感染HIV，因此，AIDS仍然是全球主要的公共衛生問題之一[2]。目前，AIDS的主要治療方法為高效抗逆轉錄病毒療法(highly active antiretroviral therapy,HARRT)，該療法可以控制患者體內HIV的復制，提高感染者的存活時間和生活質量。但部分患者因基線病毒載量高,如果其基線CD4+T淋巴細胞計數低[3]、出現耐藥性突變[4-6]、治療依從性差和治療方案的改變[7]，再加上高齡[8-9]等原因，可出現治療效果不佳。此外，現有的HARRT無法徹底清除HIV儲藏庫，一旦停藥或出現耐藥，HIV會大量復制，因此，研究新的治療方法以提高患者的療效勢在必行。

干擾素是一組蛋白質(主要是糖蛋白)，由病毒或其他干擾素誘導劑刺激細胞產生，具有多種功能活性。目前公認的干擾素的定義是一類活性受基因調控，涉及RNA和蛋白質合成環節，且具有廣譜抗病毒活性的蛋白質[10]。根據干擾素特異性識別受體及其氨基酸排列順序的不同，干擾素可分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。人類Ⅰ型干擾素有干α擾素、β干擾素、κ干擾素、ω干擾素、ε干擾素；Ⅱ型干擾素僅有γ干擾素；Ⅲ型干擾素有λ干擾素1[白細胞介素(interleukin)-29]、λ干擾素2(IL-28A)、λ干擾素3(IL-28B)和λ干擾素4。研究表明，當機體感染HIV時，干擾素可誘導機體抗病毒免疫作用的激活，從而抑制HIV復制，對HIV儲藏庫的清除有一定的作用[11]。同時，干擾素還參與免疫系統的慢性激活，成為免疫衰竭的驅動力[12]。本文主要針對Ⅰ型干擾素抗HIV的作用做一綜述。

1 Ⅰ型干擾素對HIV的作用

人類Ⅰ型干擾素的家族成員中，其相關基因都聚集在第9號染色體的短臂上，且都缺乏內含子[13]。HIV與體內Ⅰ型干擾素家族的相互作用是復雜的，Ⅰ型干擾素抑制HIV復制和阻止HIV感染引發的免疫損傷的作用機制仍未完全明確。研究表明，在HIV急性感染時，Ⅰ型干擾素可激活自然殺傷細胞并上調與整個HIV生命周期相關的限制因子，而在慢性HIV感染時，Ⅰ型干擾素也可導致 CD4+T淋巴細胞丟失和免疫衰竭[14]。

1.1 α干擾素對HIV的作用 人體抵御致病性病毒感染的第一道防線是先天性免疫反應。HIV侵入機體后，先天性免疫反應被迅速激活，機體產生包括α干擾素在內的一系列保護性細胞因子。α干擾素是一種主要由漿細胞樣樹突狀細胞產生的抗病毒細胞因子[15]，參與免疫調節和抑制HIV復制。漿細胞樣樹突狀細胞在機體的免疫調節中起主要作用，該類細胞可表達多種病原體識別受體，如Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)3、TLR7、TLR8和TLR9，這些受體可以感知病毒核酸，機體細胞被病毒入侵后，病原體識別受體可誘導漿細胞樣樹突狀細胞分泌α干擾素[16-17]。

人類基因組包含20多個不同的α干擾素基因，其中13個α干擾素基因編碼功能多肽，多個無內含子的α干擾素基因很可能是由于基因重復和重組產生的。α干擾素有13種不同亞型，包括α干擾素1、α干擾素2、α干擾素4、α干擾素5、α干擾素6、α干擾素7、α干擾素8、α干擾素10、α干擾素13、α干擾素14、α干擾素16、α干擾素17和α干擾素21。α干擾素亞型眾多的原因目前尚未完全明確，但有證據表明這些亞型具有不同的親和力及效力，并有不同的功能[18]，如α干擾素8和α干擾素14具有強大的抗HIV活性，但沒有免疫激活功能或免疫激活能力很弱，而其他亞型如α干擾素4、α干擾素5和α干擾素14則可激活自然殺傷細胞[19]。

α干擾素在控制HIV感染中具有重要作用。研究發現，在猴免疫缺陷病毒傳播和急性感染過程中，對恒河猴進行α干擾素治療可以防止全身感染[20]。α干擾素水平在HIV感染急性期患者的體內明顯升高，并在超急性期達到峰值[21]，這有效地限制了HIV的復制[22-23]。而在HIV感染的慢性期，α干擾素水平與HIV載量和CD4+T淋巴細胞減少程度呈正相關[24]。有研究顯示，在人源化小鼠持續感染HIV期間使用單克隆抗體阻斷α/β干擾素受體1后，HIV復制增加，HIV誘導的CD4+T淋巴細胞凋亡減少[25]。這提示，干擾素在HIV感染慢性期可以抑制HIV復制，但可能會使CD4+T淋巴細胞凋亡增加。有研究表明，在持續的HIV感染期間，干擾素抑制了HIV的復制，但可能會導致T淋巴細胞的耗盡和功能障礙[26]。α干擾素對HIV的上述作用機制還有待于進一步研究。

1.2 β干擾素對HIV的作用 β干擾素與α干擾素相似，基因也位于人類第9號染色體的短臂上，其編碼第166個氨基酸殘基，氨基酸的一些位點可被糖基化修飾，因此天然的人β干擾素是一個糖基化蛋白，沒有亞型結構。雖然β干擾素與α干擾素都是較早被確認的Ⅰ型干擾素，但目前對β干擾素的研究不及α干擾素深入。研究表明，機體感染HIV后中樞神經系統中α干擾素的表達水平與認知功能障礙和炎性神經病理學有關，而β干擾素卻發揮抗炎作用，可以抑制腦組織的慢性病毒感染并具有神經保護作用[27]。有學者發現，將小鼠第4號染色體上的β干擾素基因沉默后，小鼠對病毒具有高度易感性，并且給予輸注外源性α干擾素也無法使之恢復[28]。有研究者將重組β干擾素基因轉染獼猴機體細胞并輸注入獼猴體內，發現β干擾素能夠抑制猴免疫缺陷病毒對CD4+T淋巴細胞的破壞[29]。外源性β干擾素也可使CD4+T淋巴細胞增加，并導致p24蛋白水平急劇降低，其機制可能與其調節炎癥反應有關[30]。對HIV感染的人源化小鼠模型使用編碼β干擾素的質粒進行基因治療，可以長期抑制HIV復制[31]。還有研究顯示，β干擾素除了可以抑制HIV復制，還可使感染者產生有益的免疫作用[32]。這些研究結果提示β干擾素可能具有良好的臨床應用前景。

中樞神經系統巨噬細胞內的HIV復制常引起認知和運動障礙，嚴重時可導致HIV相關性癡呆。β干擾素作為大腦固有免疫反應的關鍵介質，在HIV感染早期，β干擾素可抑制中樞神經系統內病毒的復制，但這種作用是短暫的，感染中后期HIV最終會突破機體免疫防線，恢復復制能力，促進HIV相關性癡呆的進展[33-34]。目前的研究表明，HIV調控蛋白轉錄激活因子通過核轉錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號通路誘導巨噬細胞表達細胞因子信號傳導抑制蛋白3(suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3)，SOCS3降低了Janus激酶-信號轉導子與轉錄激活子(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)信號通路的激活水平和下游抗病毒因子的表達水平，下調β干擾素相關抗病毒基因的表達水平，相關通路的激活受到抑制，從而抵消了β干擾素對HIV的抑制作用[34]。

1.3 κ干擾素對HIV的作用 κ干擾素是近年發現的Ⅰ型干擾素家族成員，由207個氨基酸組成，其編碼基因同樣位于9號染色體的短臂上[35-36]。κ干擾素與其他Ⅰ型干擾素具有30%的同源性[37]。用Ⅰ型干擾素抗體中和Ⅰ型干擾素受體可以完全阻斷κ干擾素信號傳導，表明κ干擾素與其他Ⅰ型干擾素具有相同的受體[36]。有研究表明，κ干擾素主要選擇性表達于表皮角質形成細胞(也可在單核細胞和樹突狀細胞中表達)[38]。當病毒感染機體后，角質形成細胞中κ干擾素的表達顯著增加，隨后κ干擾素激活干擾素相關的應答元件信號通路和調控基因，包括抗病毒介質和轉錄調節因子[36]。

與β干擾素相比，κ干擾素的抗病毒活性相對較弱，其抗病毒活性與α干擾素2b相當[39]。有學者通過誘導CIN612-9E細胞中κ干擾素的表達后發現， CIN612-9E細胞的增殖受到抑制，人乳頭瘤病毒31型的轉錄和復制也受到抑制；進一步研究發現，κ干擾素主要通過誘導SP100蛋白的表達而抑制人乳頭瘤病毒轉錄[40]。但有關κ干擾素抗HIV的研究報告較少，其抗HIV的活性和機制有待于進一步研究。

1.4 ω干擾素對HIV的作用 ω干擾素是一種單體糖蛋白，有172個氨基酸，其編碼基因位于9號染色體；在初級結構上，ω干擾素和α干擾素的氨基酸序列約有75%的同源性，前者主要由白細胞分泌[41]。HIV感染后，ω干擾素可作用于Ⅰ型干擾素結合受體，從而通過激活JAK/STAT途徑為主，激活Crk家族銜接蛋白質途徑及vav原癌基因產物途徑等為輔的多種途徑，參與抗HIV作用[42]。這種抗HIV作用強于α干擾素[41]，且ω干擾素主要通過旁分泌的方式分泌，由易受病毒感染的細胞分泌，作用于鄰近未受感染的細胞，以達到抗病毒作用[42]。另一項研究發現，干擾素刺激基因15被ω干擾素持續誘導后，可募集核內未完成拼接的HIV-RNA，從而減少細胞漿中HIV的轉錄和翻譯，且ω干擾素可抑制前病毒蛋白的合成[42]。ω干擾素的抗原結構與α干擾素、β干擾素和λ干擾素相似，但ω干擾素不與上述干擾素的抗體發生交叉反應，因此，對于α干擾素耐藥的患者，采用ω干擾素治療可能有效[41]。

研究發現埃及輪盤蝠感染馬爾堡病毒后不會發病，該現象可能與其遺傳適應性有關，因為與人類基因組相比，埃及輪盤蝠具有更多的ω干擾素基因[43]。為進一步探究ω干擾素抗病毒的作用，該研究隨后測試了人工合成的ω干擾素4和ω干擾素9蛋白在埃及輪盤蝠細胞中抗馬爾堡病毒的活性，發現ω干擾素4和ω干擾素9均呈現出針對RNA病毒(包括馬爾堡病毒)的抗病毒活性，其中ω干擾素9比ω干擾素4具有更強的抗病毒能力[43]。另一項研究發現ω干擾素具有更廣泛的跨物種抗病毒活性，且對多種病毒如犬細小病毒、水泡性口炎病毒、牛病毒性腹瀉病毒、豬流行性腹瀉病毒和貓冠狀病毒等，都具有抑制作用[44]。此外，ω干擾素還具有抗禽流感病毒活性[45]。以上研究均提示ω干擾素具有很強的抗病毒活性，但目前對于ω干擾素抗HIV作用的認識仍然有限。

1.5 ε干擾素 ε干擾素由192個氨基酸組成，與α干擾素和β干擾素具有約30%的同源性[46]。ε干擾素是一種獨特的Ⅰ型干擾素，在女性生殖道的上皮細胞內呈高表達，受雌激素和孕激素的調節，其表達水平與孕酮水平呈負相關，與雌激素水平呈正相關，且ε干擾素通過干擾素受體1和干擾素受體2發出信號，調節干擾素調控基因的表達，這有助于抵抗性傳播疾病[46-47]。HIV感染主要通過性傳播途徑，補充女性生殖道中的ε干擾素水平可能會降低機體對HIV感染的易感性，對預防HIV的傳播有重大作用。

人類ε干擾素作用于HIV感染周期的早期階段，包括病毒進入、逆轉錄和核輸入過程，也在感染的其他多個階段抑制HIV復制。同時，ε干擾素不僅可誘導HIV限制因子的表達、阻斷HIV復制，還可以顯著降低子代病毒的傳染性[47]。不同的因素介導下，ε干擾素與α干擾素誘導巨噬細胞產生抗病毒狀態，但ε干擾素的直接抗病毒作用弱于α干擾素和β干擾素[46，48]。研究顯示腸道是HIV復制和CD4+T淋巴細胞消耗的主要部位，ε干擾素可以增強 CD8+T 淋巴細胞遷移到腸道的能力，從而在病原體部位(黏膜表面)介導特異性免疫，其在控制局部肺/腸道感染中具有很大的潛力，因此ε干擾素的疫苗可以通過特異性免疫抑制包括HIV在內的黏膜病原體的感染[49]。了解ε干擾素介導的免疫調節過程及其機制，可以制定新的、更安全的HIV預防策略，對于預防HIV感染有深遠的意義。

2 總結與展望

Ⅰ型干擾素可以抑制HIV復制，同時其又可破壞機體免疫功能。在HIV感染過程中，可能存在一個復雜的Ⅰ型干擾素的平衡網絡，該網絡的相互作用可保護宿主免受病毒的損害或將損害降到最低，但這個網絡的組成成分及其相互作用的機制目前尚未明確。同時，盡管學者們對干擾素的抗HIV作用及其激活的各種信號通路有比較廣泛的了解，但HIV和抗病毒固有免疫之間存在復雜的相互作用，相關的作用途徑和各途徑之間的聯系尚不清楚。在急性感染期，Ⅰ型干擾素在抑制HIV復制和傳播方面是有用的，但在HIV慢性感染過程中，其益處又似乎很有限，干擾素的長期干預還可能導致慢性炎癥和免疫失調。HIV在進化中獲得了多種免疫逃避能力來抵消干擾素的誘導、信號傳導，以及干擾素誘導的效應分子所產生的作用。今后應對干擾素抗HIV作用及其機制進行更為深入的探索，全面了解干擾素抗HIV的作用機制，尤其是了解在哪些時間節點增強或阻斷Ⅰ型干擾素通路有助于對抗HIV感染，為后續研究AIDS新的治療方案提供思路。