馬曉霞，常秋燕，馬 鵬，李林杰，張德榮，曹 欣，王悅瑩，趙永清，馬忠仁*

(1.甘肅省動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730030；2.西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730010)

免疫系統(tǒng)是機(jī)體抵抗病原體感染的第一道防線，它通過(guò)模式識(shí)別受體(Pattern recognition receptors，PRRs)來(lái)識(shí)別不同類別病原體的保守分子結(jié)構(gòu)或在細(xì)菌與宿主細(xì)胞之間定位異常的分子。長(zhǎng)期以來(lái)，人們普遍將I型干擾素(Interferon-I，IFN-I)或 IFN-α/β 的產(chǎn)生作為機(jī)體對(duì)抗病毒感染的關(guān)鍵天然免疫防御反應(yīng)。IFN-I主要通過(guò)抑制病毒復(fù)制來(lái)發(fā)揮直接的抗病毒活性，并且可以維持機(jī)體正常的天然免疫與適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的細(xì)胞免疫功能，因此IFN-I在病毒感染早期發(fā)揮抗病毒作用并且可以發(fā)揮長(zhǎng)期免疫功能[1]。而 IFN-λ的發(fā)現(xiàn)較晚，它是一類白介素(IL-28a、IL-28b及IL-29)的總稱，并且具有與IFN-I相似的生物學(xué)特點(diǎn)，如圖1所示。IFN-λ所產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)效應(yīng)是需要IL-10R2鏈和IL-10超家族的其他一些成員以及IFN-λ特異性的IL-28R α鏈互作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且眾多的異源二聚體組合形式使IFN-λ在介導(dǎo)信號(hào)通路上呈現(xiàn)出更強(qiáng)的可塑性[2]。目前的研究表明，細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)存在的可以感知菌體成分的 Toll樣受體(Bacteria-sensing TLRs)可以廣泛誘導(dǎo)IFN-λ的產(chǎn)生，并且IFN-λ可以有效增強(qiáng)上皮組織的完整性而抵抗病原微生物的侵染[3]。在研究丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus，HCV)感染所激發(fā)的免疫學(xué)事件的過(guò)程中，除了病毒自身基因組能夠在多能干細(xì)胞中激活不同種類IFN以及相關(guān)IFN刺激基因來(lái)實(shí)現(xiàn)抗病毒作用外[4]，還發(fā)現(xiàn)IFN-α和IFN-λ在肝癌細(xì)胞中所誘導(dǎo)活化的免疫相關(guān)基因的類別具有很高的重疊性，雖然IFN-λ誘導(dǎo)免疫相關(guān)基因活化的動(dòng)力學(xué)低于 IFN-α，但 IFN-λ對(duì)這些基因活化后的產(chǎn)物具有更持久的抗病毒反應(yīng)。在對(duì) IFN-α和IFN-λ在B細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，IFN-α誘導(dǎo)的反應(yīng)比IFN-λ更強(qiáng)烈，并且 IFN-λ可活化的基因同樣可以被IFN-α活化。由此推測(cè) IFN-λ介導(dǎo)的信號(hào)通路與 IFN-I介導(dǎo)的通路在很大程度上是相似的。

圖1 IFN-λ激活 JAK1-STAT信號(hào)通路Fig.1 The signal pathway of type IFN-λ

1 IFN-I和IFN-λ的活化

多數(shù)病毒侵染細(xì)胞后可以同時(shí)誘導(dǎo)IFN-I與IFN-λ的表達(dá)，并且這兩種IFN的表達(dá)是通過(guò)轉(zhuǎn)錄機(jī)制來(lái)介導(dǎo)的。這一轉(zhuǎn)錄機(jī)制所涉及到的轉(zhuǎn)錄因子包括干擾素調(diào)節(jié)因子(IFN regulatory factors， IRFs)和 細(xì) 胞 核 因 子 κB(NF-κB)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)受體感應(yīng)到病原體的存在后，IFN的表達(dá)才能活化。表明病毒的遺傳物質(zhì)是一類刺激機(jī)體產(chǎn)生IFN的“強(qiáng)心劑”。在胞質(zhì)中具有DEXD/H盒解旋酶結(jié)構(gòu)的RIG-I和MDA5能夠檢測(cè)到雙鏈RNA和 5'三磷酸RNA的存在，而 Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)3和 TLR7/8能夠感應(yīng)到雙鏈RNA和單鏈RNA在核內(nèi)的存在[5]。Du等的研究表明，HCV在自身基因組復(fù)制過(guò)程中所形成的雙鏈RNA結(jié)構(gòu)是IFN表達(dá)的一種強(qiáng)效誘導(dǎo)劑，這種雙鏈結(jié)構(gòu)被MDA5模式識(shí)別受體識(shí)別從而激活I(lǐng)FN-β以及IFN-λ的表達(dá)[6]。此外，DNA也是一種誘導(dǎo)IFN產(chǎn)生的潛在誘導(dǎo)劑，其激發(fā)過(guò)程是通過(guò)DNA依賴的干擾素調(diào)節(jié)因子激活物(DNA-dependent ctivator of IFN-regulatory factor，DAI)探測(cè)到細(xì)胞質(zhì)B型DNA的存在，從而誘導(dǎo)IFN的表達(dá)。人巨細(xì)胞病毒DNA被DAI偵測(cè)后可活化IRF3來(lái)誘導(dǎo)IFN的表達(dá)。進(jìn)一步研究表明，Ku70雖然是DNA修復(fù)蛋白復(fù)合物的一個(gè)亞基，但是其具有胞內(nèi)DNA感受器的作用，可以有效誘導(dǎo)IL-29在人源細(xì)胞中的表達(dá)，并且被歸類為一種天然免疫適配因子(Innate immune adaptor，TING)，其活化后才能使IFN-λ具有抗擊DNA病毒侵染的能力[7]。水皰 -帶狀皰疹病毒(Varicella zoster virus)侵染真皮細(xì)胞后，STING介導(dǎo)的IFN-I和IFN-λ信號(hào)通路所發(fā)揮的抗病毒作用十分顯著[8]。有趣的是，由于某些DNA可作為RNA聚合酶III的擴(kuò)增模板而產(chǎn)生帶有雙鏈結(jié)構(gòu)的5'-三磷酸的RNA，從而有效激活RIG-I，這也在一定程度上表明RNA與DNA在激活I(lǐng)FN相關(guān)系統(tǒng)過(guò)程中存在干擾現(xiàn)象。雖然病毒侵染激活I(lǐng)FN系統(tǒng)的信號(hào)通路多種多樣，但是在所有通路中NF-κB和 IRFs是誘發(fā) IFN-I和 IFN-λ表達(dá)的重要節(jié)點(diǎn)。此外，雖然可溶性IL-6受體與IL-27亞基p28蛋白復(fù)合物在介導(dǎo)IFN-I行使抗病毒功能方面具有很強(qiáng)的能力，但是這種復(fù)合物同樣可以作用于IFN-λ啟動(dòng)子后激活I(lǐng)FN-λ的抗病毒活性[9]。

自從發(fā)現(xiàn)IFN-λ及其主要激活機(jī)制后，進(jìn)一步研究與IFN-λ表達(dá)調(diào)控相關(guān)的免疫學(xué)機(jī)制將有助于解釋包括IFN-I和IFN-λ之間免疫效應(yīng)差異以及激活I(lǐng)FN系統(tǒng)在分子機(jī)制方面的必要條件。例如，IFN-α啟動(dòng)子包含一個(gè)IRF結(jié)合位點(diǎn)決定簇，主要負(fù)責(zé)誘導(dǎo)基因的表達(dá)；而IFN-β啟動(dòng)子的活化過(guò)程較為復(fù)雜，可通過(guò)一個(gè)由 IRFs、NF-κB、ATF2/c-Jun和基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子組成的復(fù)合物來(lái)進(jìn)行調(diào)控，并且發(fā)現(xiàn)隨機(jī)表達(dá)的IFN-β僅存在于病毒感染細(xì)胞的一個(gè)亞結(jié)構(gòu)中。相對(duì)于IFN-I啟動(dòng)子而言，3種IFN-λ基因的啟動(dòng)子含有 IRFs和NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)，具有相同的激活機(jī)制。值得注意的是，與IFN-β類似，IL-29基因?qū)RF-3呈現(xiàn)出很強(qiáng)的依賴性；而IL-28a/b類似于IFN-α，主要由IRF-7誘導(dǎo)。更深入的研究顯示，IL-29啟動(dòng)子存在NF-κB結(jié)合位點(diǎn)，并且這些結(jié)合位點(diǎn)不依賴IRF3和IRF7的作用可獨(dú)立激活 IL-29啟動(dòng)子，表明IFN-I與IFN-λ的啟動(dòng)子在進(jìn)化上是獨(dú)立分開(kāi)的[10]。雖然激活 IFN-I與IFN-λ的轉(zhuǎn)錄因子相同，但是IRF在IFN-I活化過(guò)程中的作用更加顯著，而NF-κB在IFN-λ活化過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在一些 MicroRNA中，MicroRNA-21具有明顯的調(diào)節(jié) IFN-λ在漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)中活化表達(dá)的作用，同時(shí)MicroRNA-21也是促進(jìn)IFN-I產(chǎn)生的效應(yīng)分子，這也從一定程度輔證了IFN-I與IFN-λ在一些生物學(xué)功能方面相近的理論推斷[11]。戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus，HEV)在侵染人源肝癌細(xì)胞以及原代肝細(xì)胞后，IFN-I是免疫系統(tǒng)中的主要抗病毒防御與調(diào)節(jié)因子[12]，而 IFN-λ的表達(dá)卻是HEV穩(wěn)定感染的“助推劑”[13]，這也在一定程度上體現(xiàn)出 IFN-I與IFN-λ在抵抗病毒侵染機(jī)制中的“分工合作”，同時(shí)也反映出模式識(shí)別受體RIG-I、MDA5以及MAVS在介導(dǎo)與IFN活化相關(guān)信號(hào)通路中的多樣性和復(fù)雜性。

2 IFN-λ在天然免疫反應(yīng)中的抗病毒作用

與 IFN-I類似，IFN-λ具有抗病毒功能。重組人源IL-29和IL-28a可以有效減弱單純皰疹病毒(Herpes simplex virus，HSV)在 HePG2細(xì)胞中的復(fù)制和對(duì)細(xì)胞的毒性[14]。當(dāng)流感病毒侵染肺臟后，外源IL-28a/b具有很強(qiáng)的抗病毒活性，這在一定程度上表明IFN-λ在黏膜免疫方面發(fā)揮重要作用[15]。HIV侵染人巨噬細(xì)胞后，IL-29和IL-28a可以有效抑制HIV在細(xì)胞中的活性，而IFN-λ甚至可以有效阻止耐藥性HIV侵入巨噬細(xì)胞[16]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，IFN-λ在抗擊人類病毒侵染過(guò)程中其抗病毒功能與IFN-I極為相似，表明二者在一些生物學(xué)功能上具有相似性。但是 IFN-I與 IFN-λ作用的效應(yīng)靶細(xì)胞不同。IFN-I的受體IFNARs可在多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)，而 IFN-λ受體IL-28Rα僅能在上皮細(xì)胞或者免疫細(xì)胞(DC和巨噬細(xì)胞)中表達(dá)。因此，IFN-λ的免疫功能在黏膜組織中的作用更加明顯。

隨著IFN-λ體外抗病毒活性的不斷被證實(shí)，研究者開(kāi)始利用小鼠模型來(lái)研究IFN-λ在體內(nèi)的抗病毒功能。當(dāng)皰疹類病毒感染小鼠后，利用外源重組IFN-λ可以有效抵抗如HSV和牛痘病毒在小鼠表皮中的增殖。Hashimoto等研究表明，腮腺炎病毒能夠借助RIG-I與MAVS模式識(shí)別受體途徑，在 IRF3的參與下，激活 IFN-λ與 IFN-β編碼基因，從而令機(jī)體進(jìn)入抗病毒模式[17]。為了評(píng)估IFN-I與IFN-λ在抗病毒方面的權(quán)重，研究人員利用重組 IFN-λ治療被流感病毒侵染的缺失IFN-I受體的小鼠(IFNAR-/-基因鼠)后顯示，外源重組IFN-λ可以在患鼠肺部發(fā)揮有效的抗病毒效應(yīng)[18]。這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)IFN-λ在抗擊病毒侵染過(guò)程中發(fā)揮著與IFN-I相似的功能。由此推測(cè)，在IFN-I存在的情況下，IFN-λ似乎是一個(gè)“雙保險(xiǎn)”。這也給機(jī)體免疫系統(tǒng)提出了一個(gè)新的問(wèn)題，病毒表現(xiàn)出來(lái)對(duì)IFN-I免疫逃避的功能對(duì)IFN-λ是否也有效？然而，當(dāng)酪氨酸激酶 2(Tyrosine kinase 2，TYK2)這種在 IFN-I和 IFN-λ以及眾多IL相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中十分重要的信號(hào)分子活性受到抑制時(shí)，雖然IFN-I的抗病毒效果明顯降低，但是IFN-λ與自然殺傷細(xì)胞組成的抗病毒防線依舊抵抗著病毒侵染[19]。

一些DNA或者RNA病毒產(chǎn)生的病毒蛋白可以靶向作用于激活I(lǐng)FN-I和IFN-λ的調(diào)控元件，使這些病毒逾越IFN-I和IFN-λ在機(jī)體內(nèi)建立的免疫防線。利用乳鼠作為感染模型發(fā)現(xiàn)，輪狀病毒可以通過(guò)降解IFN-λ的受體來(lái)阻止STAT介導(dǎo)的IFN受體的激活，從而使IFN-λ對(duì)輪狀病毒的侵染“束手無(wú)策”[20]。埃博拉病毒VP24蛋白通過(guò)降低IRF3活性來(lái)降低IL-29基因的表達(dá)水平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IFN-λ的抗病毒防線的逾越[21]。HSV-1可以借助 VP11/12蛋白來(lái)逃避干擾素基因激活因子(Stimulator of interferon genes，STING)介導(dǎo)的DNA傳感器對(duì)其DNA基因組的識(shí)別，避免IFN-λ活化表達(dá)而實(shí)現(xiàn)病毒的侵染[22]。

3 IFN-λ在適應(yīng)性免疫中的免疫調(diào)節(jié)

IFN-λ除了在天然免疫中發(fā)揮抗病毒功能[23]，在適應(yīng)性免疫反應(yīng)過(guò)程中也發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用。尤其是在局部免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)過(guò)程中，IFN-λ具有活化固有免疫細(xì)胞(Resident immune cell)的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部感染或者癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移等疾病的局部免疫應(yīng)答反應(yīng)[24]。研究表明，在細(xì)胞分化過(guò)程中，DC可捕獲IFN-λ受體復(fù)合物，通過(guò)這個(gè)受體活化耐受性 CD4+、CD25+及 Foxp3+調(diào)節(jié) T細(xì)胞 (Treg)的增殖反應(yīng)。進(jìn)一步研究顯示，與輔助性T細(xì)胞(Th細(xì)胞)調(diào)節(jié)IFN-I生發(fā)過(guò)程不同，IFN-λ可促使 DC成熟，誘導(dǎo) T細(xì)胞分化增殖并且降低Treg細(xì)胞的分化增殖能力[25]。對(duì)于外周血單核細(xì)胞而言，IL-29誘導(dǎo)由單核細(xì)胞靶向作用導(dǎo)致的促炎細(xì)胞因子(Proinflamatory cytokine)的表達(dá)。此外，IFN-λ可以在不影響其自身活性的基礎(chǔ)上特異性調(diào)節(jié)Th細(xì)胞的活性，從而下調(diào)IL-4和IL-13的表達(dá)，進(jìn)而在Th1型和Th2型動(dòng)態(tài)平衡中使Th細(xì)胞分化趨向于Th1型，這在一定程度上促進(jìn)了IFN-I的產(chǎn)生。由于IFN-λ受體存在于人源CD4+T細(xì)胞和記憶CD4+T細(xì)胞表面，IFN-λ能夠抑制中樞記憶T細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樾?yīng)記憶T細(xì)胞。研究者利用IL-28b作為疫苗佐劑，結(jié)果顯示IL-28比IL-12更具有調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)的能力，并且能夠提高脾臟內(nèi)CD8+T細(xì)胞的數(shù)量，提高特異性抗原從CD8+T細(xì)胞的脫顆粒效果[26]。當(dāng)病毒侵染機(jī)體后，機(jī)體誘導(dǎo)產(chǎn)生的IFN-λ可以有效阻止Th2型的分化增殖，促使 Th1型細(xì)胞分化增殖，使機(jī)體在抗病毒能力上達(dá)到最佳的T細(xì)胞環(huán)境。在HCV感染的急性期，一旦IL-28b基因被活化，其多態(tài)性將會(huì)間接調(diào)節(jié)自然殺傷細(xì)胞的生物學(xué)表型以及免疫學(xué)功能，使IFN-λ與自然殺傷細(xì)胞組成抗擊HCV侵染的免疫防線[27]。

4 IFN-λ在疾病治療中的應(yīng)用

黏膜免疫在人類免疫防御系統(tǒng)中占有重要的位置，IFN-λ在黏膜免疫反應(yīng)中通過(guò)抑制Th2型反應(yīng)而促進(jìn)Th1型的分化增殖來(lái)實(shí)現(xiàn)抗病毒作用。除了IFN-λ突出的抗病毒功能，其在抗腫瘤、抗炎癥反應(yīng)以及維持機(jī)體生理動(dòng)態(tài)平衡方面也發(fā)揮著突出作用[28]。實(shí)驗(yàn)表明，IFN-λ能夠有效抑制鼻病毒在人支氣管上皮細(xì)胞中的復(fù)制并且阻止哮喘類過(guò)敏反應(yīng)的進(jìn)程[29]。利用小鼠哮喘模型研究表明，外源表達(dá)的IL-28a對(duì)哮喘臨床癥狀有顯著的緩解作用[30]，并且IL-29在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療中也表現(xiàn)出明顯的治療效果[31]。這也為利用IFN-λ作為免疫調(diào)節(jié)劑及作為臨床候選藥物提供了參考依據(jù)。在利用小鼠感染模型來(lái)研究黃熱病毒致病機(jī)制的過(guò)程中，IFN-λ在維持小鼠血腦屏障完整性以及阻止病毒進(jìn)入大腦組織的過(guò)程中發(fā)揮著重要的抗病毒作用[32]。目前，IFN-λ體內(nèi)抗病毒的相關(guān)研究結(jié)果還是基于小鼠模型獲得的，但是畢竟人類和嚙齒類動(dòng)物在生理學(xué)基礎(chǔ)上存在一定的差異?？梢钥隙ǖ氖牵琁FN-λ在人類呼吸道抗擊病毒感染(如流感病毒)或者是哮喘等變態(tài)反應(yīng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用[33]。IFN-λ受體 IL-28Rα鏈在人肝細(xì)胞中存在，可以與人源IFN-λ互作，但是鼠肝臟細(xì)胞對(duì)鼠源 IFN-λ的敏感性較差[15,34]。研究表明，IL-28b基因中的單核苷酸多態(tài)性與HCV感染的自發(fā)清除頻率的升高/降低具有相關(guān)性[35]。在研究Zika病毒致病機(jī)制的過(guò)程中顯示缺乏IFN-λ信號(hào)通路的胎兒其胎盤和胎兒中病毒的復(fù)制水平增加，但當(dāng)利用IL-28a進(jìn)行干預(yù)性治療后，可以明顯降低胎兒體內(nèi)Zika病毒的滴度[36]。研究者評(píng)估了IFN-α、IFN-β及 IFN-λ在臨床治療 HCV感染的效果后顯示，IFN-β和IFN-λ在抵抗HCV侵染方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)[37]。IFN-λ還是一大類腸道病毒(例如，呼腸孤病毒、諾如病毒以及輪狀病毒)潛在的治療性免疫調(diào)節(jié)劑[38]。在一些自身免疫性疾病例如系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Ssystemic lupus erythematosus)的臨床癥狀與IL-28b的表達(dá)水平相關(guān)[39]。在癌癥治療方面，β鏈蛋白介導(dǎo)的信號(hào)通路可以與IFN-λ介導(dǎo)的信號(hào)通路互動(dòng)，使涉及到STAT3和DKK1模式的β鏈蛋白信號(hào)通路失活，導(dǎo)致IFN-λ誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生凋亡[40]。這些研究成果為開(kāi)發(fā)以IFN-λ為免疫調(diào)節(jié)型的藥物提供了令人鼓舞的參考依據(jù)。但是，由于IFN-λ在一些自身免疫性疾病(例如狼瘡腎炎)起著重要的免疫調(diào)節(jié)作用，在對(duì)癥治療后機(jī)體IFN-α在血液和病變組織中的表達(dá)水平明顯降低的前提下，IFN-λ在相應(yīng)組織中的表達(dá)水平依舊很高，并且在很大程度上干擾治療效果[41-42]。這也為以 IFN-λ為治療靶標(biāo)開(kāi)發(fā)一些緩解特定自身免疫疾病的藥物提供了可能。

5 小結(jié)與展望

自從2003年IFN-λ作為新型的IFN樣細(xì)胞因子被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究者對(duì)其生物學(xué)功能進(jìn)行了廣泛的探究?；贗FN-λ免疫學(xué)功能的研究報(bào)道，IFN-λ在天然免疫反應(yīng)的黏膜免疫中發(fā)揮著重要作用。由于IFN-λ具有的獨(dú)特受體，某些對(duì) IFN-α/β逃逸的病毒可能對(duì) IFN-λ敏感。同時(shí)，受體表達(dá)及其在細(xì)胞表面的豐度差異性分布顯示IFN-λ在一些上皮細(xì)胞及免疫細(xì)胞中發(fā)揮著相對(duì)獨(dú)立和特異性的抗病毒作用[43]。除此之外，IFN-λ在適應(yīng)性免疫反應(yīng)中也具有重要的調(diào)節(jié)作用。由于IFN-λ在激活抗病毒免疫反應(yīng)的持久性，使其具有成為臨床上治療慢性病毒性感染的潛在“種子選手”。目前，在抗病毒治療領(lǐng)域急需要解決的問(wèn)題是：進(jìn)一步了解IFN-λ的基礎(chǔ)生物學(xué)與抗病毒分子機(jī)制。例如，IFN-λ基礎(chǔ)免疫學(xué)功能、IFN-λ與其受體互作的早期效應(yīng)機(jī)制、具體的IFN-λ介導(dǎo)的信號(hào)通路等。IFN-λ在天然免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)過(guò)程中的多能性促使研究者需要作出鑒別，即IFN-λ在兩種免疫反應(yīng)體系中處于拮抗效應(yīng)還是實(shí)現(xiàn)一種“雙贏”的效應(yīng)。這為開(kāi)發(fā)IFN-λ成為類似于疫苗佐劑類的免疫調(diào)節(jié)劑提供指導(dǎo)建議。