新型干扰素—IFN-λ s的研究概况

作者：冯丽光 刘维藩    作者单位：广东医学院　 （广东　湛江　 524023）

【摘要】  Ⅲ型干扰素即IFN-λs是一种新型干扰素，家族包括IFN-λ1，IFN-λ2和IFN-λ3（也可分别称作IL-29，IL-28A和IL-28B）；IFN-λs的功能性受体复合物是由CRF2-12 （IFN-λ-R1/IL-28Rα）和CRF2-4（IL10-R-β）链组成的异二聚体，IFN-λs结合到受体上诱导受体异二聚体化,导致Jak-Stat信号转导途径的激活，从而发挥与Ⅰ型干扰素相似的生物学效应，IFN-λs的生物学效应包括抗病毒活性，抗肿瘤增殖，调节Th1、Th2及人类细胞因子反应，调节免疫活性，疾病治疗等方面。IFN-λs抗增殖功能不如Ⅰ型干扰素强烈，提示在骨髓抑制方面可能比Ⅰ型干扰素低，这为IFN-λs的临床应用研究提供新思路。

【关键词】  干扰素λ·干扰素Ⅰ型·受体，干扰素

   　根据干扰素（IFNs）氨基酸序列和特异性受体识别的不同，可分为Ⅰ型、Ⅱ型和新发现的Ⅲ型。Ⅰ型干扰素包括IFN-α、IFN-β、IFN-δ、IFN-κ、IFN-ω和IFN-τ。IFN-α有13种亚型；IFN-β只有1种亚型，Ⅱ型干扰素只有1种类型：IFN-γ；Ⅲ型干扰素即IFN-λs是一种新型干扰素，包括IFN-λ1、IFN-λ2和IFN-λ3，也可分别叫做白介素29（IL-29）、IL-28A和IL-28B［１］。λ干扰素在人体的各种组织中广泛存在，包括肝脏、胰腺、结肠、肺和胎盘等，近年来发现其具有抗HBV、HCV以及抗肝肿瘤和肺肿瘤等生物学功能。

    1　IFN-λ家族

    　　与IL-22受体的α-链有同源性的CRF2-12分子的发现以及与α干扰素（‘Zcyto21’）有关的孤儿配体的成功描绘，最终使IFN-λ家族成员及其受体得以发现和鉴定。通过计算机人类基因组序列分析，IFN-λ2是一种新型Ⅱ型细胞因子家族，包含3种四螺旋维管束细胞因子。干扰素和细胞因子研究国际协会命名委员会将其命名为Ⅲ型干扰素［２-３］。编码这3种干扰素的基因位于19号染色体上，由内含子和外显子组成。Kotenko等［4］报道IFN-λ家族基因有5个外显子，而Sheppard等［１］报道了IFN-λ2/λ3的编码序列中有6个外显子。IFN-λ1和IFN-λ2间氨基酸同源性为81%，IFN-λ2和IFN-λ3间为96%。IFN-λ1在Asn43中有一个N-糖基化位点，而在λ2或λ3是不存在的。λ干扰素家族与Ⅰ型干扰素及IL-10家族间有进化上的联系［１,４］。在蛋白质水平上，其与Ⅰ型干扰素的关系比IL-10密切，在基因组结构上却与IL-10家族成员相似。

    2　IFN-λ的表达

    　　λ干扰素广泛存在于人体组织中，包括脑、甲状腺、肺、肝脏、胰腺、结肠、血液和胎盘等。Ⅲ型干扰素能在病毒感染、免疫复合物刺激或者用脂多糖处理时表达增高［５］。脑心肌炎病毒、辛德比斯病毒、登革病毒2型、水泡性口膜炎病毒、甲型流感病毒和副流感病毒1型感染后，IFN-λmRNA可在各种细胞系以及原代细胞中表达增高［1，4-7］。若在小鼠静脉内注射巨细胞病毒，可在结肠中看到IFN-λ2的表达［８］。由此推测RNA病毒是IFN-λ表达的诱导物，而DNA病毒也可以刺激Ⅲ型干扰素的表达。感染HCV患者的肝脏活组织检查样本中能发现IFN-λ1、λ2、λ3 mRNAs的存在，未见IFN-α mRNAs和IFN-β mRNAs ［９］。目前的研究表明，IFN-λ mRNA主要在抗原递呈细胞（APCs）中表达，如MD-DCs和pDCs［５,７］，许多来源于非粒性白细胞的癌细胞系中亦有表达［4,１０］。缺失/获得功能试验显示出RIG-1、IPS-1、TBK1和干扰素调节因子-3均参与由病毒感染诱导的IFN-λ基因表达［１１］。Stoltz M等［１２］研究发现汉坦病毒感染及普马拉病毒感染的出血热肾病综合征（HFRS）患者血清中IFN-λ的水平都是降低的。

    3　IFN-λ的受体

    　　λ干扰素家族的功能性受体复合物是由CRF2-12 （IFN-λ-R1/IL-28Rα）和CRF2-4（IL10-R-β）链组成的异二聚体。迄今为止，还没有发现其他已知配体通过这种受体起作用［２］。IL-28Rα链是IFN-λs特有的，而IL-10Rβ链也是IL-10、IL-22和IL-26三者受体的一部分［１,4］。IL-28Rα基因定位在1号染色体上（1p36.11），邻近编码IL22-R的基因，而IL-10Rβ位于21号染色体上。

    4　IFN-λ的信号转导机制

    　　λ干扰素与受体结合，诱导受体异二聚体化，激活Jak-Stat信号转导途径，包括Stat2的磷酸化以及ISGF3转录复合物的激活［4,１３］。与Ⅰ型干扰素信号转导功能相似。另外，IFN-λ也可诱导Stat1、Stat3、Stat5和Stat4磷酸化［4，6，13］，提示IFN-λ家族有更复杂的特性。IL-28Rα在残基343和517的酪氨酸磷酸化对应答IFN-λ1时Stat1、Stat2、Stat3和Stat5的最佳激活以及抗病毒、抗增殖活性的诱导至关重要［６］，因此推测，IFN-λ所表现出来的经典干扰素样活性是由Stats介导的。近来有研究表明IFNAR（Ⅰ型干扰素受体）能触发非Jak-Stat途径［１4］，IL-28Rα–IL-10Rβ复合物是否活化其它的信号转导途径还有待研究。

    　　IFN-λ1和IFN-λ2均能活化激酶Akt及促分裂原活化蛋白激酶JNK、ERK1/2［8］。在诱导抗病毒状态、促进固有性和适应性抗病毒免疫应答等方面与IFN-α/β相似。

    5　与I型干扰素生物学活性的比较

    　　Meager A等［１５］通过研究23种人类细胞系，包括2种正常二倍体成纤维细胞系和21种肿瘤衍生系对抗脑心肌炎病毒的效应来评估各细胞系IFN-λ2、IFN-λ1、IFN-α2b和IFN-β的应答性。结果发现，IFN-λ2和IFN-λ1在少数细胞系中表现出抗病毒活性，而且抗病毒的能力比Ⅰ型弱，IFN-λ2 比IFN-λ1更弱。另外，IFN-λ2和IFN-λ1诱导报道基因-蛋白MxA 启动子连接到荧光素酶上，或者ISRE连接到SEAP上，比Ⅰ型干扰素弱得多。总之，IFN-λ2和IFN-λ1有类似于Ⅰ型干扰素的生物效应，但只在有限的细胞系中表现出来且效应较低。Jordan 等［３］用剂量反应曲线显示出需要高剂量的IFN-λ1才能发挥效应，这种剂量反应关系跟IFN-λ家族成员其他已知的功能，如：抗病毒和抗增殖效应相一致［4,１５］。

    6　IFN-λ的生物功能

    6．1　抗病毒活性　机体抗病毒状态建立后，能产生大量干扰素反应基因，包括双链RNA活化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（PKR），2’-5’寡腺苷酸合成酶（OAS）基因家族和Mx蛋白。PKR有控制基因转录、翻译等功能，对细胞的生长和凋亡也具有深刻的影响。OAS系统可以导致单链RNA的分裂。Mx蛋白通过削弱胞内病毒运输而阻碍病毒的复制。IFN-λs能诱导以上抗病毒组分的产生［4，6，8］，从而发挥抗病毒效能。IFN-λs能加速Stat1和Stat2磷酸化，诱导ISRE3复合物的产生，提高OAS和MxA的表达，在体外也有抗病毒效能［２］。

    　　经IFN-λ处理，对干扰素高度敏感的脑心肌炎病毒和水泡性口膜炎病毒所诱导的细胞死亡数目明显减少［１,4,６］。IFN-λ2作用于转导HBV的细胞后能强烈地抑制HBV，而包含亚基因组或者全长基因组HCV的Huh7肝细胞癌细胞经IFN-λ1/λ2处理后也能明显减少HCV正链RNA数目［１６］。在体外用IFN-λs处理感染了巨细胞病毒的肠上皮细胞株，能减少病毒早期快反应基因表达的阳性细胞数［８］。Robek等［１６］发现IFN-λ在体外有抗HBV的效能，但通过给鼠静脉注射IFN-λ2 24h后并不能抑制HBV转基因小鼠体内HBV的复制。Hong 等［１７］在两种能稳定转染HBV基因组的人类肝癌细胞系中发现，对WT10细胞系IFN-λ不能抑制HBV的复制，但可抑制PEB8细胞系的HBV复制。                                                                                   6．2　抗肿瘤增殖　IFN-λ的过度表达能抑制皮下肿瘤和转移性肿瘤的形成，流体注射 IFN-λ cDNA能成功地导向Colon26细胞的肝内转移灶，显著抑制其生长,也降低了携瘤小鼠的死亡率［18-１９］；Hep2C喉癌、A549肺癌、LN319恶性胶质瘤、SW480 膀胱癌和T24/83膀胱癌细胞系对IFN-λ1和IFN-λ2是高度敏感的，但在Daudi、MEG-01s以及TF-1细胞系中没有检查出它们的抗瘤活性［１５］。IL-28也能有效地抑制IL-28分泌型MCA205肺内转移灶的形成［２０］。IFN-λ1在转染人类IL-28Rα的小鼠BW5147胸腺瘤细胞系克隆中具有抗瘤活性［６］，而IFN-λ1和IFN-λ2对人类神经内分泌BON1肿瘤细胞均表现出抗瘤活性［２１］。Ⅰ型干扰素能减少多数肿瘤血管源性生长因子的数量，从而抑制肿瘤的形成。由于IFN-λ的信号转导途径与Ⅰ型干扰素的信号转导途径类似［6］，所以IFN-λ在活体内可能拥有抗血管生成从而抑制肿瘤生长的效能。

    6．3　免疫调节

    6.3.1　调节Th1/Th2反应　使用IL10-R-β链和磷酸化Stat3、Stat4、Stat5，提示IFN-λ可能具有免疫调节的活性，这种活性可能是指向Th1/Th2系统的。Jordan WJ等［２］用刀豆球蛋白A刺激测定法观察到IFN-λ1总能导致IL-13分泌减少，同时，IFN-γ的分泌水平亦有升高，用同种MLR双向法也观察到以上结果。当幼稚T细胞受到在IFN-λ1存在下发育成熟的同种mDC刺激时，IL-13分泌量明显减少，而IFN-γ分泌量却无明显改变，IFN-λ1介导的IL-13分泌量的减少不依赖于IL-10。表明IFN-λ1的主要作用是下调IL-13分泌水平（这是Th2反应的一个标志），可伴随IFN-γ分泌水平的升高（这是Th1反应的一个标志）。

    6.3.2　调节人类细胞因子反应　IFN-λ1作用于外周血单个核细胞时，能明显上调IL-6、IL-8和IL-10的水平，也能上调新型IL-10同系物IL-19 mRNA的基础水平，但对TNF或IL-1却没有明显的影响，上述反应均能受IL-10抑制［３］。IFN-λ1亦能增强低水平LPS刺激所诱导的单核细胞反应，提高IL-6、IL-8和IL-10的水平，也能刺激人类巨噬细胞产生细胞因子IL-6、IL-8和IL-10。对从外周血单个核细胞中分离纯化出来的细胞群所进行的实验证明单核细胞是IFN-λ1应答的主要细胞亚群。IFN-λ1在病毒感染部位激活先天性免疫应答过程中起重要作用。

    6.3.3　调节免疫活性　IFN-λ受体亚单位（IL-28Rα和IL-10Rβ）存在于许多免疫系统细胞中，IFN-λ具有直接调节免疫的潜在可能性。IFN-λ在B16中的过度表达能诱导细胞表面I型MHC、Fas/CD95的表达，也能增强细胞周期调节器p21Waf1/Cip1以及去磷酸化Rb（Ser780）的产生，还能明显提高Caspase-3/7活性，这些变化能增强T细胞识别和破坏肿瘤细胞的能力［１９］。IFN-λ活化Stat4的事实也支持这种细胞因子具有免疫调节功能的观点。受体的广泛分布，提示这种新型细胞因子在免疫调节方面可能具有多效性，也表明除了公认的抗病毒效能外，IFN-λ在病原体先天性免疫识别后的适应性免疫应答中也可能起重要作用。

    6．4　疾病治疗　IFN-α主要用于治疗病毒性疾病（肝炎）及肿瘤（黑素瘤和毛样细胞白血病等），但有较多副作用，能够引起流感样症状、疲劳、秃头、骨髓抑制、易患情绪性疾病和自身免疫性疾病的出现或者恶化。IFN-λs可能成为一种有效的抗病毒药物，而且IFN-λs的抗增殖功能较Ⅰ型干扰素弱［１５］，提示在骨髓抑制方面可能比Ⅰ型干扰素低［２２］。Sato A等［１９］发现接受小鼠IFN-α cDNA治疗后，57%的携瘤小鼠在24h内就死亡，而接受IFN-λ cDNA治疗的小鼠在24h内的死亡率只有13%，由此推测IFN-λ较IFN-α毒性低。

    7　前景展望

    　　IFN-λs的鉴定表明生物体抵御病毒入侵的第一道防线由两个系统组成，即Ⅰ型和Ⅲ型干扰素。目前已经明确IFN-λs在体内和体外都具有抗病毒效能。但仍有很多问题需进一步研究，如：IFN-λs抗HBV的长期疗效是否优于IFN-α；如何提高IFN-λs的抗病毒、抗肿瘤效能；IFN-λ在宿主应答病毒感染时的作用机制；IFN-λ除了活化Jak-Stat 转导途径，是否还激活其他的旁路途径；IFN-λs是否具有与IFN-α/β一样的免疫调节功能，以及如何影响包括固有性免疫系统（NK细胞和DCs）和适应性免疫系统（B细胞和CD8 T细胞）的细胞。随着研究不断深入，IFN-λ研究必将为揭示生命科学展现出更加广阔的前景。

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