干扰素在猪病防治方面的研究进展

李 丹，史同瑞，王 岩，刘 宇

(黑龙江省兽医科学研究所，齐齐哈尔，161006)

1957 年，英国科学家Isaacs 和Lindenmann 利用鸡胚绒毛尿囊研究流感干扰现象时，发现一种能够干扰病毒繁殖的物质，称其为干扰素（IFN）。IFN 是细胞和机体受到病毒感染,或者受核酸、细菌内毒素和促细胞分裂素等作用后,由受体细胞分泌的一种具有广泛的抗病毒、抗细胞内寄生菌及胞内寄生虫、抗肿瘤和免疫调节作用的细胞因子，在机体免疫系统中发挥重要作用。IFN 作为一种新型细胞活性因子,因对疾病拥有良好的治疗功能，且具有许多常规药物无法比拟的优点，所以越来越受到人们的广泛关注。近半个世纪以来, IFN 一直是病毒学、细胞学、分子生物学、临床医学、免疫学和肿瘤学等相关领域的研究热点。本文主要对干扰素的产生及分类，基本特征，生物学活性及在猪病防治方面的应用等几方面进行概述。

1 干扰素的产生及分类

干扰素是一种诱生蛋白，是在干扰素诱生剂，如病毒，细菌及其产物等进入机体后，诱导宿主细胞产生的一类功能调节蛋白，其成分主要是糖蛋白。干扰素具有抑制病毒复制、抑制细胞分裂及免疫调节等功能。正常细胞一般不会自发产生干扰素，只存在合成干扰素的潜能，干扰素合成基因处于被抑制的静止状态，在诱发剂的条件下，干扰素基因去抑制而获得表达。

根据每种动物干扰素的氨基酸结构、抗原性和细胞来源，可将其分为α、β、γ、κ、τ、δ、ω 七个型别。根据特定型内氨基酸序列或组成的不同，又将之分为不同的亚型，IFN-α 是目前具有最多亚型的干扰素。目前，依据干扰素对酸的敏感性，通常分为I 型干扰素（耐酸型）和II 型干扰素（酸敏感型）2 类。I 型干扰素至今已发现IFN-α、β、κ、τ、δ、ω 等6 种类型，而II型干扰素仅发现IFN-γ 1 种。

目前，己知的猪干扰素被分为α、β、γ、δ、ω 等型。与人干扰素相似，猪干扰素也可分为I 型和II 型，I 型干扰素包括α、β、δ 和ω 等型，为无内含子的多拷贝或单拷贝基因。II 型仅有γ 1 种，含3 个内含子和4 个外显子，为单拷贝基因。

猪α 干扰素主要由淋巴细胞产生，有多个亚型，至少有17 个基因拷贝，分布于猪1 号染色体上。目前，只有部分干扰素基因被测序和表达。猪β 干扰素主要由成纤维细胞产生。猪γ 干扰素是由T 淋巴细胞和NK 细胞产生的。此外，Cencic A 等研究表明，猪胚胎滋养层γ 干扰素是由极化的上皮细胞产生的，具有特异的结构与生物学特性。猪δ 干扰素由猪的滋养层细胞表达，其基因目前只在猪身上发现。

2 干扰素的基本特征

干扰素是一种糖蛋白，分子量为20～100 ku，其不能通过普通透析膜，但可通过滤菌器。干扰素比病毒颗粒小，沉淀病毒的离心力不能沉降干扰素。在温度稳定方面，干扰素一般在56℃，30 min 不能被灭活，－20 ℃可长期保存。在pH 稳定性方面，IFN-α、IFN-β 耐酸，在pH 值为2.0～10.0环境非常稳定。IFN-γ 有严格的种属特异性，对酸不稳定，在pH2.0 时极易破坏，在56 ℃，30 min 被破坏。干扰素一般由15～160 个氨基酸组成，含17 种以上的氨基酸，其中天冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸的含量较高。干扰素不含核酸，所以不能被DNA 酶或RNA酶破坏，但易被胰蛋白酶、乙醚、氯仿和酮基等破坏。

干扰素具有广谱性，也就是说干扰素作用于机体有机组织细胞后，可使机体获得抗多种病毒和微生物的能力。但干扰素仅作用于异常细胞，对正常细胞的作用很小，也就是说干扰素对体细胞具有严格的选择性，而且有相对的种属特异性，即由某一种生物细胞产生的干扰素只作用于同种生物细胞，使其获得保护自身的能力。对他种生物细胞则无作用，因而其应用受到了限制。

3 干扰素的生物学活性

3.1 抗病毒活性

干扰素可以诱导产生多种具有抑制病毒增殖功能的蛋白，这些蛋白在机体抗病毒过程中起到重要的作用，如2，5A-合成酶，可以使ATP 发生多聚化反应，形成长度不定的寡聚核苷酸，它是内源性核酸酶RNase L 的激活剂。RNase L 可以使多种小核糖核酸病毒的mRNA 降解，而达到抗病毒的目的。干扰素诱导的另外一种重要的抗病毒蛋白是蛋白激酶PKR，主要由I 型干扰素诱导，其作用是将病毒多核糖体翻译过程中的起始因子磷酸化而使其失活，从而阻断了病毒蛋白的合成。PKR 的抗病毒特性同样可以在鼠科的脑心肌炎病毒感染的细胞中被激活，对呼肠孤病毒、棒状病毒和疱疹病毒的抑制效果更为明显。Mx 蛋白是由I 型干扰素诱导表达的G 蛋白酶，属于激动蛋白超家族，但它可以特异性的抑制流感病毒的复制。

3.2 抗细胞增殖活性

研究表明，在体内外干扰素都能够控制肿瘤生长，抑制肿瘤复发和转移。某些病毒与肿瘤关系密切。已证实能引起肿瘤的病毒被称为“肿瘤病毒”或“致瘤病毒”。肿瘤病毒在一定条件下能使正常细胞转化为肿瘤细胞，从而引起或诱导肿瘤。肿瘤病毒携带有特异性的致癌基因，当肿瘤病毒感染宿主，即呈所谓的“溶原”状态，病毒致癌基因由于某种原因而活化，开启表达功能，正常细胞就逐渐转化为肿瘤细胞。现己公认，干扰素对肿瘤病毒同样具有抑制作用。许多癌症的发生与致癌基因的表达有关系，现已在人体中发现多种癌基因及致癌相关基因。干扰素可对癌基因进行调控，如可抑制c-erhB 2 癌基因蛋白产物和P185 的正常表达，下调c-myc mRNA 的转录，可使ras 癌基因转染的细胞下调p21 蛋白产物表达，进而抑制细胞恶性转化。许多体内和体外试验都充分证明，干扰素对肿瘤细胞和正常细胞的分裂均有明显的抑制作用。目前，对干扰素抗细胞分裂活性的督促具体机制尚不十分明确。多数学者认为，干扰素通过作用于靶细胞膜上的特殊受体，刺激腺苷酸环化酶，增加环磷腺苷（cMAP）水平，从而抑制DNA 合成和细胞分裂，最终起到抑制肿瘤的作用；也可以通过调节免疫活性细胞功能，使T 淋巴细胞和B 淋巴细胞功能增强，增强巨噬细胞的杀伤活性，导致肿瘤细胞迅速破坏和减少，或调节机体体液免疫功能，使特异性和非特异性抗体产生速度加快，滴度增高，提前达到免疫保护水平，抑制或辅助杀伤肿瘤细胞。总之，干扰素是通过抑制肿瘤病毒的增殖，阻遏癌基因的表达，阻断肿瘤细胞的分裂，诱导肿瘤细胞的分化及调动机体免疫系统杀伤肿瘤细胞等机制抗肿瘤的。

3.3 免疫调节作用

干扰素可以通过增加一系列与免疫有关的细胞膜表面分子的表达而提高机体对病毒的免疫反应能力，这些细胞膜表面分子包括β2 微球蛋白、I 型MHC 抗原和IgG 的Fc 受体等。尽管途径不同，I 型干扰素和II 型干扰素都可以刺激MHC-I 的表达增加，但只有II 型干扰素才刺激MHc-II 的合成，而且干扰素，特别是II 型干扰素参与调控许多与机体免疫反应和炎症反应相关的细胞黏附分子和其他细胞表面标识分子的表达，如ICAM-l 和9-27/Leul3。

4 干扰素在猪病防治方面的应用

干扰素是一种非特异性广谱抗病毒生物制剂，可对多种疾病有治疗作用。近年来许多学者对干扰素抗病毒功能及对疾病的治疗作用进行了研究。Moore BR 等指出，干扰素作为一种广谱抗病毒制剂具有巨大的应用价值。陈国华等研究发现，干扰素对猪的流行性腹泻及传染性胃肠炎具有较好的防治作用，在3～6 h 内就可及时控制猪的腹泻。刘万均等证实，用重组的猪白细胞干扰素能降低猪流行性腹泻的发病率。

在抗病毒方面，Rowland 研究表明猪的IFN-γ 可以明显抑制繁殖与呼吸综合症病毒（PRRSV）的增殖；Suradhat 证实猪的IFN-γ 在抗猪瘟病毒的细胞免疫中也发挥重要作用；吴丹指出猪IFN-α 在体外同样具有抗猪瘟病毒的活性；2008 年王彦彬将猪α-干扰素及γ-干扰素复合重组到一个表达载体中，重组得到一种复合型干扰素，研究表明这种复合型干扰素在Marc-145 细胞上具有较强的抗猪蓝耳病病毒作用。

另外应用基因工程的方法通过大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母和哺乳动物细胞表达系统等表达的重组猪干扰素，可以具有与天然干扰素高度相似甚至更高的抗病毒等生物学活性。曹瑞兵等克隆并改造了猪α 干扰素基因，实现了在原核系统中的高效表达。陈涛将克隆的猪α-干扰素基因进行了定点突变，第86 位的Cys 突变为Tyr，同时将N端首位氨基酸（Cys）的密码子TGT 同义突变为大肠杆菌偏爱的密码子TGC，并在大肠杆菌BL21 中表达，获得的重组蛋白比未突变的重组蛋白抗病毒能力有所提高。

近年来，还发现干扰素具有较好的佐剂功能。窦永喜证实原核表达的猪γ-干扰素做为猪囊虫全虫抗原佐剂，可有效提高机体产生抗体的滴度，其效果优于传统使用的铝盐佐剂和206 佐剂。此外，也可以采用药物控释技术将干扰素制作成胶囊或者纳米粒子，与适宜载体结合，作为保健型饲料药物添加剂使用。

5 结语

干扰素以其广谱的抗病毒活性、抑制细胞分化和增殖及广泛的免疫调节能力决定了其具有巨大的应用潜力，可用来预防和治疗病毒性疾病、寄生虫病等。随着DNA 重组技术的发展，人工大量生产干扰素已成为可能，从而大大降低了干扰素生产成本，增加了利用干扰素治疗猪病的可能性。