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[摘要]本文棕述了干擾素的分類、信號傳導及其影響因素、受干擾素刺激的基因產物的抗病毒作用，以及干擾素在臨床用于抗病毒治療的效能，并提出了一個早期治療SARS感染的建議方案。[關鍵詞]干擾素；抗病毒；SARSAntiviralInterferonsandTheirTherapeuticPotentialsforSARSYANGLiping1,CAOSuyan2,SHAOHong31.DepartmentofClinicalPharmacology,BeijingHospital,Beijing100730;2.DepartmentofEmergency,BeijingHospital,Beijing100730;3.DepartmentofPharmacyAdministrationandClinicalPharmacy,SchoolofPharmaceuticalSciences,BeijingUniversity,Beijing100083[Abstract]Thispaperisabird’s-eyeofclassification,signalingpathways,IFN-stimulatedantivirusgenesofinterferons,asummaryofeffectsofviral-inducedfactorsoninterferonsignalingpathways,andsomeclinicalpractices.Inconclusion,atherapeuticprotocolforinhibitingSARSviralinfectionisrecommended.[KeyWords]Interferon(IFN);Antiviral;SARS病毒是專性細胞內寄生的微生物，大多數細胞都固有抗病毒的能力。機體在受到病毒感染時，免疫細胞和非免疫細胞（如感染的組織細胞）會產生多種細胞因子，如白介素-1、白介素-8、白介素-6、白介素-12、腫瘤壞死因子-a、干擾素-a和干擾素-b.這些細胞因子在機體發揮著非特異性的效應，包括致炎、致熱、引發急性期反應、趨化炎癥細胞、激活免疫細胞、抑制病毒復制、胞毒作用等，這些都屬于天然免疫反應的范疇。機體的天然免疫機制主要限制病毒早期的感染和傳播。在病毒感染的早期階段常常是宿主防御能力與病毒感染能力的競爭過程。一旦宿主防御系統被突破，早期天然（非特異）免疫的防御因素，如干擾素，自然殺傷（Naturalkiller,NK）細胞和巨噬細胞，首先被激活。隨著感染的進行，獲得（特異）性免疫應答被啟動，細胞毒T細胞，輔助T細胞和抗病毒抗體隨之出現。抗病毒抗體的出現給病毒在細胞和組織間傳播建起了一道屏障，特別是限制病毒在血液中的傳播。但特異性免疫應答相對于非特異的應答要晚得多。感染初期主要是天然免疫起到防護作用，病毒直接激活被感染細胞轉錄的是I型干擾素基因而刺激機體的抗病毒反應，而II型干擾素主要在獲得性免疫應答（而非天然免疫應答）中起重要作用。因此，I型干擾素是宿主細胞和臨近細胞抵御病毒感染的第一防線。2003年初，在世界范圍內爆發的嚴重急性呼吸綜合征（severeacuterespiratorysyndrome，SARS）威脅了成百上千的無辜生命。Peiris等在Lancet(2003,361:9365)上提供的證據強有力地表明，SARS與一種新的從未在人類或動物中發現過的冠狀病毒有關，現稱為SARS病毒。這種狀病毒通過近距離飛沫傳染并迅速發展為嚴重的非典型肺炎。為了控制這種致命性病毒感染，首先應搞清SARS病毒的致病機制，這需要研究SARS病毒是如何逃逸免疫防御系統而得以在機體中迅速擴散；弄清病毒是否編碼相關因子來抑制免疫應答，如抑制細胞對IFN應答反應等。如果存在這類因子，則有可能成為藥物作用的靶點；而且去除這些因子基因的病毒還可用于疫苗的研究。干擾素的分類和信號傳遞1干擾素的分類IFN是人類和動物細胞在對各種病毒刺激的應答中產生的具有多種功能的一類蛋白或糖蛋白，是細胞因子家族中成員。它可激活別的基因亞群進行轉錄。根據其抗原性和分子結構，可將IFN分為5個不同種類：IFNα，IFNβ，IFNγ，IFNτ和IFNω。IFNα，IFNβ和IFNγ在體內分別由白細胞或淋巴母細胞、纖維母細胞和受免疫刺激的T淋巴細胞產生，IFNβ在DNA水平上與IFNα有30%的同源性，而IFNγ與IFNα和IFNβ無明顯的同源性。它們是常作為藥用的幾個亞型，在體外可通過重組DNA技術進行生產[1]。其中，IFNα是了解最多也是用得最廣的抗病毒藥物，約有23個變種，較詳細研究的有約13種亞型。IFNτ，即所謂的TP-1，是由反芻動物營養細胞分泌的，不同的宿主有不同的多肽序列。IFNω，由病毒感染的白細胞分泌的一種單糖蛋白，是人類白細胞IFN的主要成分，也可通過體外重組DNA技術進行生產。IFNω與IFNα高度同源，與IFNβ有較疏遠的關系，而與IFNγ無關。IFNα，IFNβ，IFNγ，IFNω和IFNτ分別由156-166，166，143，172和172個氨基酸組成，其中α，β，γ各自的亞型在結構上又有不同（見表1），作用基本一樣，這可能是由于不同廠家為了競爭而研究開發的結果。表1IFN亞型的結構差異名稱

蛋白的氨基酸變化

IFNα

第23氨基酸第34氨基酸IFNα-2a賴氨酸組氨酸IFNα-2b精氨酸組氨酸IFNα-2c精氨酸精氨酸

IFNβ

第1氨基酸第17氨基酸第80氨基酸IFNβ-1a甲硫氨酸半胱氨酸糖基化IFNβ-1b絲氨酸非糖基化

IFNγ

第1氨基酸第139氨基酸IFNγ-1a氫,酪氨酸,半胱氨酸精氨酸,丙氨酸,絲氨酸,谷氨酰胺,羥基IFNγ-1b氫,甲硫氨酸羥基2干擾素的信號傳遞根據IFN生物信號傳遞途徑（受體）的不同，將其分為2種類型：I型IFN(IFNα,IFNβ,IFNτ和IFNω)和II型IFN(IFNγ)。I型干擾素實現其生理功能主要通過與高親和力漿膜受體結合，使JAK激酶（Jak1和Tyk2）磷酸化，然后磷酸化轉錄信號傳導子與活化子（signaltransducerandactivatoroftranscription，STAT）蛋白（STAT1和STAT2），STAT1和STAT2轉錄因子與DNA結合蛋白p48（也稱IFN調節因子——IRF）形成復合物。該復合物轉入細胞核，與IFN-刺激應答元素（IFN-stimulatedresponseelement，ISRE）結合，最終激活IFN-刺激基因（IFN-stimulatedgenes，ISG），導致ISG的轉錄2]。而II型IFNγ與其受體結合后，通過受體分子內SH2-磷酸酪氨酸相互作用，誘導兩個STAT1同型聚合形成IFNγ激活因子（IFNγactivatedfactor，GAF）[3]。隨后GAF轉移進細胞核，直接與保守的IFNγ應答基因啟動子上的IFNγ激活位點(GAS;TTN5AA)結合，刺激相應的基因轉錄。由IFN刺激產生的基因產物表現出的生物活性包括抗病毒、抗增殖和免疫調節。兩種信號傳導途徑的特性見表2。表2I型和II型IFN信號傳導途徑的特性I型II型IFNIFNα，IFNβ,IFNτ,IFNωIFNγ誘導復合物ISGF3復合物(三聚體)：STAT1,STAT2,IRF9(p48)GAF復合物（同型二聚體）：STAT1復合物功能啟動ISG的轉錄啟動IFNγ應答基因的轉錄IFN刺激基因IFN-刺激基因（ISG）IFNγ應答基因作用阻撓病毒DNA復制(抗病毒，抗增殖，抗腫瘤及抗炎)調節獲得性免疫應答（抗腫瘤）GAF：IFNγ激活因子；IRF：IFN調節因子；ISG：IFN-刺激基因；ISGF：IFN-刺激基因因子；STAT：磷酸化轉錄信號傳導子與活化子受IFN刺激的抗病毒基因最近，用基因芯片的方法研究發現，受IFN刺激的基因有300多種，包括有4個腫瘤抑制基因、8個抗病毒基因、12個激素基因、16個受體基因、19個程序死亡基因及39個免疫調節基因等[4]。其中有8個受IFN刺激的抗病毒基因，它們是IFNAR1,IFNAR2,PRKR,GBP2,MX1,MX2,SCYA5和OAS2（見表3）。

表3受IFN刺激的抗病毒基因及其性質

基因蛋白作用靶位活性或效用IFNAR1IFNα和IFNβ的受體Jaks,Tyk2,STAT,IFN-Ra和b酪氨酸磷酸化作用IFNAR2IFNα和IFNβ的受體Tyr激酶(Jak1),STAT1,STAT2信號傳導PRKR蛋白激酶催化EIF2的α亞單位磷酸化受雙鏈RNA活化；抑制蛋白合成的啟動GBP2鳥苷酸結合蛋白2GTP,GDP和GMP結合作用MX1抗GTP-結合蛋白MXAGTP抗流感病毒和VSV(彈狀病毒屬)MX2抗GTP-結合蛋白MXBGTP抑制RNA病毒的轉錄(對DNA病毒幾乎無作用)SCYA5趨化因子的(C-C基序)配體5血單核細胞；記憶T輔助細胞；嗜酸性細胞；CCR1,CCR3,CCR4,CCR5靶細胞的化學引誘物；引起組胺釋放HIV和SIV的抑制劑OAS22'''',5''''-寡腺苷酸合成酶2ATP聚合作用以裂解單鏈的RNA而破壞病毒mRNA在這8個由IFN激活的抗病毒基因中，Mx蛋白能夠抑制不同種類的RNA病毒的轉錄，而對DNA病毒的作用極小[5]。而OAS則代表了一個受IFN誘導的蛋白家族，并涉及到IFN抗病毒作用機制。在被雙鏈RNA激活后，該家族蛋白將ATP聚合成pppA(2''''p5''''A)n(n=1或n>1)寡聚體，進而激活潛在的核糖核酸酶L（RNAseL），被激活的RNAseL裂解單鏈RNA而使病毒的mRNA降解，起到抗病毒的作用[6]。IFN信號傳導途徑中病毒因子的作用IFN是宿主抗病毒應答反應的主要成分。相應地，許多病毒能產生病毒因子（蛋白或RNA分子）或抑制或激活IFN信號傳導以及與IFN有關的抗病毒效應[7]。表4列舉了4個負調節和1個正調節的病毒因子。表4病毒因子及其影響病毒因子來源靶途徑作用結果SeVC蛋白仙臺病毒I和II型IFN信號途徑抑制酪氨酸磷酸化使細胞失去對IFN的應答MeVC和或V蛋白麻疹病毒I型IFN信號途徑抑制Jak1磷酸化抑制IFN誘導的抗病毒狀態MVV蛋白流行性腮腺炎病毒I型IFN信號途徑減少STAT-1α負調節活性NipahV蛋白Nipah病毒I和II型IFN信號途徑抑制STAT1和STAT2功能消除宿主對細胞因子刺激的敏感SM核蛋白Epstein-Barr病毒(EBV)I型IFN信號途徑增加STAT1mRNA的累積正調節作用以上資料說明，感染機體的病毒可負調節也可以正調節IFN應答途徑的不同層面，并以負調節居多。為了最終控制某些致命性病毒的感染，如SARS病毒，需要首先搞清其發病機制，即研究病毒是如何逃避宿主免疫清除的，病毒編碼的因子（如NipahV,MeVC/V和SeVC蛋白）是否可能抑制細胞對IFN的應答而使病毒在機體內迅速擴散等。如果病毒確有編碼抑制因子，這些因子還可能成為藥物干預病毒致病的靶點；而除去病毒因子基因的病毒核酸還可用于疫苗研究。IFN抗病毒的臨床應用1IFNα抗丙型肝炎病毒IFNα的制劑已被批準用于慢性丙型肝炎治療。丙型肝炎病毒（HCV）是一種在世界范圍內引起慢性肝炎和肝病的主要病原體。大約80%的慢性肝炎病例是由HCV感染引起的。為了了解IFNα在人體中的作用，對使用IFNα的丙型肝炎患者的外周血單核細胞基因表達的輪廓進行了基因陣列分析[8]。結果顯示，IFNα上調包括抗原處理和呈遞、T細胞活化、淋巴細胞游走及效應功能在內的多種基因，以增加免疫抵抗HCV的效能。上調的基因屬于很寬的功能途徑范圍，有多個IFNα上調的基因是直接抗病毒的基因。在運用IFNα治療HCV患者時，有相當部分患者出現IFNα抵抗現象。對抵抗IFNα的HCV患者，臨床上進行再治療時困難很大。有人用IFNα、利巴韋林、金剛烷胺聯合治療方案能夠逆轉IFNα抵抗狀態，使HCVRNA轉陰[9]。而更多的則是采用IFNα與利巴韋林聯合的治療方案。IFNα與利巴韋林聯合治療慢性HCV感染，31%~64%的患者可徹底消除病毒。HCV特異性CD4和CD8T細胞應答被認為是IFNα/利巴韋林聯合療效的重要因素，即使HCV患者康復的重要因素[10]。除此之外，一種長效IFN——聚乙烯乙二醇偶合IFNα-2a（polyethyleneglycol-interferon,PEG-IFNα-2a）單獨用于治療慢性HCV感染時，完全應答率可達36%-39%[11]。采用PEG-IFNα-2a與利巴韋林聯合治療比PEG-IFNα-2a單獨使用的療效還要好得多。聯合治療是指皮下注射PEG-IFNα-2a和口服利巴韋林，對HCV患者是一種新的治療方案，對初次進行治療的HCV患者，PEG-IFNα-2a/利巴韋林聯合治療可引起患者對病毒持久性地應答[12]；對抵抗IFNα的HCV患者，PEG-IFNα-2a/利巴韋林聯合治療初期應答雖然較弱，但足以克服對IFNα無反應現象[13]。疲勞是使用IFNα的肝病患者常常抱怨的事。大多數病例單獨運用IFNα治療后1~3個月內出現疲勞，6個月后疲勞才減輕。相應地，用IFN和卡尼汀聯合治療的患者疲勞程度明顯減輕，且減輕時間早于6個月[14]。2IFNα抗人類免疫缺陷病毒IFNα不僅用于治療HCV患者，也用于治療受HIV感染的患者。在HIV感染的患者中，代表NK細胞活性的細胞毒活力、穿孔素和顆粒酶A表達及NK細胞的百分比都很低下[15]。給予PEG-IFNα能恢復患者NK細胞表達穿孔素的水平，但病毒的載量并不降低。HIV誘導的NK細胞功能障礙，可能部分由穿孔素和顆粒酶A表達缺損造成。而PEG-IFNα可增強感染患者的天然免疫能力，并最終減少病毒。3對治療SARS感染的建議以上的臨床應用結果啟示我們，就是對未知病毒的感染，盡早給予外源性I型IFN也能激活由IFN誘導的抗病毒狀態和/或激活NK細胞表達穿孔素和顆粒酶A，從而增加宿主抗病毒的能力。一項對病毒性心肌炎的實驗研究顯示[16]，在接種病毒前、同時或24h內給予IFN，小鼠病毒性心肌炎可得到改善。病毒侵入心肌后，第一波在心臟出現的浸潤細胞主要有NK細胞組成。NK細胞和IFN常常相互影響以控制病毒感染。當對付大量病毒時，病毒誘導的IFN的量不足以保護宿主。如果在感染前或感染早期給予外源性IFN，可以改善心肌炎癥狀，也只有在感染前或感染早期給藥，才能有效。因此，可以嘗試用IFN聯合抗病毒藥治療現在的病毒引起的SARS感染。這也是為什么重組DNA技術生產的I型IFN（IFNα-2b和IFNω）最近在中國被建議用于治療SARS病毒。盡早使用IFN以幫助SARS患者戰勝病毒的感染，可能開啟一個重新評估IFN抗病毒作用的新紀元。在SARS感染早期，給予外源性IFN可能通過增強天然免疫反應來拮抗冠狀病毒的感染，最大程度的減少感染范圍。這樣有利于幫助病人度過急性期，避免感染范圍過大而引起后期特異性免疫帶來的過度反應。但是注意到有些中晚期的SARS病人體內免疫活性過高——據稱這是主要的致命原因，因此不建議中晚期SARS患者用IFN進行治療。由于IFN抗病毒作用強、毒性低，因此，建議在SARS感染發病初期給予利巴韋林的同時，給予IFNa-2b進行免疫治療，這將有希望在感染早期遏制住病毒的大量復制，從而能減輕急性期癥狀，使患者能度過急性期，順利進入恢復期，避免惡化的發生。對感染SARS病毒患者的早期治療方案具體用藥建議如下：1)皮下注射300萬單位IFNa-2b/Qd,1周；2)靜脈注射600mg利巴韋林/Q6hrs，2周。在SARS治療方案中，IFN與利巴韋林還有協同抗病毒的作用，所以可以減少兩者用量。這樣就能減少IFN和利巴韋林的副作用，特別是利巴韋林的溶血性毒性。結語IFNα,PEG-IFNα,IFNα/利巴韋林及PEG-IFNα/利巴韋林都已經用來治療不同病毒引起的感染，如HCV和HIV感染等。雖然IFNα和利巴韋林不是抗HCV或HIV病毒的特效藥，但它們具有廣譜的抗病毒效能，在抗病毒臨床治療中是有效的。特別是PEG-IFNα和PEG-IFNα加利巴韋林的治療方案比其他IFN的方案更有效，這已經得到證實。因此，治療SARS感染如果能盡早給予外源性IFNα，加上利巴韋林，患者可能有更多的機會戰勝病魔。我們的建議被來自德國同行的最新研究（Lancet.2003362:293）有力地證實了。他們用重組IFN對在Vero細胞和Caco2細胞內復制的SARS冠狀病毒（SARS-CoV）臨床分離株的抑制作用進行了評估。體外實驗證明，重組干擾素a和b(IFNa/b)都有抑制SARS-CoV復制的作用，IFNb的抑制作用更強。感染發生前，IFNb有預防作用；感染發生后，IFNb有治療作用。因此，IFNb也可單獨應用或與其他抗病毒藥聯合應用治療SARS。[參考文獻][1]ReynoldsEFJames.Martindale—TheExtraPharmacopoeia.32theed.1999,pp.615~622.[2]RudickRA,RansohoffRM.Biologiceffectsofinterferons:relevancetomultiplesclerosis.MultScler，1995,1Suppl1:S12-16.[3]ShuaiK,SchindlerC,PreziosoVR,etal.ActivationoftranscriptionbyIFN-gamma:tyrosinephosphorylationofa91-kDDNAbindingprotein.Science,1992,258:1808–1812.[4]deVeerMJ,HolkoM,FrevelM,etal.Functionalclassificationofinterferon-stimulatedgenesidentifiedusingmicroarrays.JLeukocBiol,2001,69:912~920.[5]LRoitt,JBrostoff,DMale.Immunology,2001,p236HarcourtAsiaPteLtd.[6]HovnanianA,RebouillatD,MatteiMG,etal.Thehuman2'''',5''''-oligoadenylatesynthetaselocusiscomposedofthreedistinctgenesclusteredonchromosome12q24.2encodingthe100-,69-,and40-kDaforms.Genomics,1998,52:267-77[7]RuvoloV,NavarroL,SampleCE,etal.TheEpstein-BarrvirusSMproteininducesSTAT1andinterferon-stimulatedgeneexpression.JVirol,2003,77:3690~3701.[8]JiX,CheungR,CooperS,etal.InterferonalfaregulatedgeneexpressioninpatientsinitiatinginterferontreatmentforchronichepatitisC.Hepatology,2003,37:610~621.[9]YounossiZM,MullenKD,HodnickS,etal.Triplecombinationofinterferonalpha-2b,ribavirin,andamantadinefortreatmentofchronichepatitisC.JClinGastroenterol,2003,36:427~430.[10]SreenarasimhaiahJ,JaramilloA,CrippinJ,etal.Concomitantaugmentationoftype1CD4()andCD8()T-cellresponsesduringsuccessfulinterferon-alphaandribavirintreatmentforchronichepatitisCvirusinfection.HumImmunol,2003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