Ⅰ型干擾素抗HIV作用的研究進(jìn)展▲

彭小青 梁輝勇 丁 亞 姚 靜 蘇齊鑒,3

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)瑞康臨床醫(yī)學(xué)院，廣西南寧市 530011；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化中心，廣西南寧市 530011；3 欽州市第一人民醫(yī)院科技部，廣西欽州市 535000)

【提要】 Ⅰ 型干擾素是一類(lèi)涉及RNA和蛋白質(zhì)合成、受基因調(diào)控、具有廣譜抗病毒活性的蛋白質(zhì)，人類(lèi)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(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，其可誘導(dǎo)機(jī)體的抗病毒免疫反應(yīng)，從而抑制HIV復(fù)制，且對(duì)HIV儲(chǔ)藏庫(kù)的清除有一定作用。然而Ⅰ型干擾素導(dǎo)致的慢性免疫激活也可能導(dǎo)致免疫衰竭，加速AIDS進(jìn)展。本文對(duì)上述人類(lèi)5種Ⅰ型干擾素的抗HIV作用進(jìn)行綜述，為后續(xù)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(mén)淋巴細(xì)胞衰竭、慢性免疫激活和免疫抑制[1]。CD4+T淋巴細(xì)胞在人體免疫系統(tǒng)中具有重要作用，而HIV主要攻擊和破壞CD4+T淋巴細(xì)胞，使人體免疫功能降低甚至喪失，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生和死亡。聯(lián)合國(guó)AIDS規(guī)劃署在2021年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示[1]，截至2020年全球有3 770萬(wàn)人感染HIV，因此，AIDS仍然是全球主要的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一[2]。目前，AIDS的主要治療方法為高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法(highly active antiretroviral therapy,HARRT)，該療法可以控制患者體內(nèi)HIV的復(fù)制，提高感染者的存活時(shí)間和生活質(zhì)量。但部分患者因基線病毒載量高,如果其基線CD4+T淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)低[3]、出現(xiàn)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(xiàn)治療效果不佳。此外，現(xiàn)有的HARRT無(wú)法徹底清除HIV儲(chǔ)藏庫(kù)，一旦停藥或出現(xiàn)耐藥，HIV會(huì)大量復(fù)制，因此，研究新的治療方法以提高患者的療效勢(shì)在必行。

干擾素是一組蛋白質(zhì)(主要是糖蛋白)，由病毒或其他干擾素誘導(dǎo)劑刺激細(xì)胞產(chǎn)生，具有多種功能活性。目前公認(rèn)的干擾素的定義是一類(lèi)活性受基因調(diào)控，涉及RNA和蛋白質(zhì)合成環(huán)節(jié)，且具有廣譜抗病毒活性的蛋白質(zhì)[10]。根據(jù)干擾素特異性識(shí)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(lèi)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(xì)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(dāng)機(jī)體感染HIV時(shí)，干擾素可誘導(dǎo)機(jī)體抗病毒免疫作用的激活，從而抑制HIV復(fù)制，對(duì)HIV儲(chǔ)藏庫(kù)的清除有一定的作用[11]。同時(shí)，干擾素還參與免疫系統(tǒng)的慢性激活，成為免疫衰竭的驅(qū)動(dòng)力[12]。本文主要針對(duì)Ⅰ型干擾素抗HIV的作用做一綜述。

1 Ⅰ型干擾素對(duì)HIV的作用

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

1.1 α干擾素對(duì)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(yīng)。HIV侵入機(jī)體后，先天性免疫反應(yīng)被迅速激活，機(jī)體產(chǎn)生包括α干擾素在內(nèi)的一系列保護(hù)性細(xì)胞因子。α干擾素是一種主要由漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞產(chǎn)生的抗病毒細(xì)胞因子[15]，參與免疫調(diào)節(jié)和抑制HIV復(fù)制。漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞在機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)中起主要作用，該類(lèi)細(xì)胞可表達(dá)多種病原體識(shí)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(jī)體細(xì)胞被病毒入侵后，病原體識(shí)別受體可誘導(dǎo)漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞分泌α干擾素[16-17]。

人類(lèi)基因組包含20多個(gè)不同的α干擾素基因，其中13個(gè)α干擾素基因編碼功能多肽，多個(gè)無(wú)內(nèi)含子的α干擾素基因很可能是由于基因重復(fù)和重組產(chǎn)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(jù)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(qiáng)大的抗HIV活性，但沒(méi)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(xì)胞[19]。

α干擾素在控制HIV感染中具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，在猴免疫缺陷病毒傳播和急性感染過(guò)程中，對(duì)恒河猴進(jìn)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(nèi)明顯升高，并在超急性期達(dá)到峰值[21]，這有效地限制了HIV的復(fù)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(xì)胞減少程度呈正相關(guān)[24]。有研究顯示，在人源化小鼠持續(xù)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(fù)制增加，HIV誘導(dǎo)的CD4+T淋巴細(xì)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(fù)制，但可能會(huì)使CD4+T淋巴細(xì)胞凋亡增加。有研究表明，在持續(xù)的HIV感染期間，干擾素抑制了HIV的復(fù)制，但可能會(huì)導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞的耗盡和功能障礙[26]。α干擾素對(duì)HIV的上述作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。

1.2 β干擾素對(duì)HIV的作用 β干擾素與α干擾素相似，基因也位于人類(lèi)第9號(hào)染色體的短臂上，其編碼第166個(gè)氨基酸殘基，氨基酸的一些位點(diǎn)可被糖基化修飾，因此天然的人β干擾素是一個(gè)糖基化蛋白，沒(méi)有亞型結(jié)構(gòu)。雖然β干擾素與α干擾素都是較早被確認(rèn)的Ⅰ型干擾素，但目前對(duì)β干擾素的研究不及α干擾素深入。研究表明，機(jī)體感染HIV后中樞神經(jīng)系統(tǒng)中α干擾素的表達(dá)水平與認(rèn)知功能障礙和炎性神經(jīng)病理學(xué)有關(guān)，而β干擾素卻發(fā)揮抗炎作用，可以抑制腦組織的慢性病毒感染并具有神經(jīng)保護(hù)作用[27]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，將小鼠第4號(hào)染色體上的β干擾素基因沉默后，小鼠對(duì)病毒具有高度易感性，并且給予輸注外源性α干擾素也無(wú)法使之恢復(fù)[28]。有研究者將重組β干擾素基因轉(zhuǎn)染獼猴機(jī)體細(xì)胞并輸注入獼猴體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)β干擾素能夠抑制猴免疫缺陷病毒對(duì)CD4+T淋巴細(xì)胞的破壞[29]。外源性β干擾素也可使CD4+T淋巴細(xì)胞增加，并導(dǎo)致p24蛋白水平急劇降低，其機(jī)制可能與其調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)有關(guān)[30]。對(duì)HIV感染的人源化小鼠模型使用編碼β干擾素的質(zhì)粒進(jìn)行基因治療，可以長(zhǎng)期抑制HIV復(fù)制[31]。還有研究顯示，β干擾素除了可以抑制HIV復(fù)制，還可使感染者產(chǎn)生有益的免疫作用[32]。這些研究結(jié)果提示β干擾素可能具有良好的臨床應(yīng)用前景。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)巨噬細(xì)胞內(nèi)的HIV復(fù)制常引起認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)障礙，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致HIV相關(guān)性癡呆。β干擾素作為大腦固有免疫反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，在HIV感染早期，β干擾素可抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)病毒的復(fù)制，但這種作用是短暫的，感染中后期HIV最終會(huì)突破機(jī)體免疫防線，恢復(fù)復(fù)制能力，促進(jìn)HIV相關(guān)性癡呆的進(jìn)展[33-34]。目前的研究表明，HIV調(diào)控蛋白轉(zhuǎn)錄激活因子通過(guò)核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號(hào)通路誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制蛋白3(suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3)，SOCS3降低了Janus激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子與轉(zhuǎn)錄激活子(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)信號(hào)通路的激活水平和下游抗病毒因子的表達(dá)水平，下調(diào)β干擾素相關(guān)抗病毒基因的表達(dá)水平，相關(guān)通路的激活受到抑制，從而抵消了β干擾素對(duì)HIV的抑制作用[34]。

1.3 κ干擾素對(duì)HIV的作用 κ干擾素是近年發(fā)現(xiàn)的Ⅰ型干擾素家族成員，由207個(gè)氨基酸組成，其編碼基因同樣位于9號(hào)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(hào)傳導(dǎo)，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(dá)于表皮角質(zhì)形成細(xì)胞(也可在單核細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞中表達(dá))[38]。當(dāng)病毒感染機(jī)體后，角質(zhì)形成細(xì)胞中κ干擾素的表達(dá)顯著增加，隨后κ干擾素激活干擾素相關(guān)的應(yīng)答元件信號(hào)通路和調(diào)控基因，包括抗病毒介質(zhì)和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[36]。

與β干擾素相比，κ干擾素的抗病毒活性相對(duì)較弱，其抗病毒活性與α干擾素2b相當(dāng)[39]。有學(xué)者通過(guò)誘導(dǎo)CIN612-9E細(xì)胞中κ干擾素的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)， CIN612-9E細(xì)胞的增殖受到抑制，人乳頭瘤病毒31型的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制也受到抑制；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，κ干擾素主要通過(guò)誘導(dǎo)SP100蛋白的表達(dá)而抑制人乳頭瘤病毒轉(zhuǎn)錄[40]。但有關(guān)κ干擾素抗HIV的研究報(bào)告較少，其抗HIV的活性和機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

1.4 ω干擾素對(duì)HIV的作用 ω干擾素是一種單體糖蛋白，有172個(gè)氨基酸，其編碼基因位于9號(hào)染色體；在初級(jí)結(jié)構(gòu)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(xì)胞分泌[41]。HIV感染后，ω干擾素可作用于Ⅰ型干擾素結(jié)合受體，從而通過(guò)激活JAK/STAT途徑為主，激活Crk家族銜接蛋白質(zhì)途徑及vav原癌基因產(chǎn)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(qiáng)于α干擾素[41]，且ω干擾素主要通過(guò)旁分泌的方式分泌，由易受病毒感染的細(xì)胞分泌，作用于鄰近未受感染的細(xì)胞，以達(dá)到抗病毒作用[42]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，干擾素刺激基因15被ω干擾素持續(xù)誘導(dǎo)后，可募集核內(nèi)未完成拼接的HIV-RNA，從而減少細(xì)胞漿中HIV的轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(fā)生交叉反應(yīng)，因此，對(duì)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(fā)現(xiàn)埃及輪盤(pán)蝠感染馬爾堡病毒后不會(huì)發(fā)病，該現(xiàn)象可能與其遺傳適應(yīng)性有關(guān)，因?yàn)榕c人類(lèi)基因組相比，埃及輪盤(pán)蝠具有更多的ω干擾素基因[43]。為進(jìn)一步探究ω干擾素抗病毒的作用，該研究隨后測(cè)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(pán)蝠細(xì)胞中抗馬爾堡病毒的活性，發(fā)現(xiàn)ω干擾素4和ω干擾素9均呈現(xiàn)出針對(duì)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(qiáng)的抗病毒能力[43]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)ω干擾素具有更廣泛的跨物種抗病毒活性，且對(duì)多種病毒如犬細(xì)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(qiáng)的抗病毒活性，但目前對(duì)于ω干擾素抗HIV作用的認(rèn)識(shí)仍然有限。

1.5 ε干擾素 ε干擾素由192個(gè)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(dú)特的Ⅰ型干擾素，在女性生殖道的上皮細(xì)胞內(nèi)呈高表達(dá)，受雌激素和孕激素的調(diào)節(jié)，其表達(dá)水平與孕酮水平呈負(fù)相關(guān)，與雌激素水平呈正相關(guān)，且ε干擾素通過(guò)干擾素受體1和干擾素受體2發(fā)出信號(hào)，調(diào)節(jié)干擾素調(diào)控基因的表達(dá)，這有助于抵抗性傳播疾病[46-47]。HIV感染主要通過(guò)性傳播途徑，補(bǔ)充女性生殖道中的ε干擾素水平可能會(huì)降低機(jī)體對(duì)HIV感染的易感性，對(duì)預(yù)防HIV的傳播有重大作用。

人類(lèi)ε干擾素作用于HIV感染周期的早期階段，包括病毒進(jìn)入、逆轉(zhuǎn)錄和核輸入過(guò)程，也在感染的其他多個(gè)階段抑制HIV復(fù)制。同時(shí)，ε干擾素不僅可誘導(dǎo)HIV限制因子的表達(dá)、阻斷HIV復(fù)制，還可以顯著降低子代病毒的傳染性[47]。不同的因素介導(dǎo)下，ε干擾素與α干擾素誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗病毒狀態(tài)，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(fù)制和CD4+T淋巴細(xì)胞消耗的主要部位，ε干擾素可以增強(qiáng) CD8+T 淋巴細(xì)胞遷移到腸道的能力，從而在病原體部位(黏膜表面)介導(dǎo)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(guò)特異性免疫抑制包括HIV在內(nèi)的黏膜病原體的感染[49]。了解ε干擾素介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)過(guò)程及其機(jī)制，可以制定新的、更安全的HIV預(yù)防策略，對(duì)于預(yù)防HIV感染有深遠(yuǎn)的意義。

2 總結(jié)與展望

Ⅰ型干擾素可以抑制HIV復(fù)制，同時(shí)其又可破壞機(jī)體免疫功能。在HIV感染過(guò)程中，可能存在一個(gè)復(fù)雜的Ⅰ型干擾素的平衡網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的相互作用可保護(hù)宿主免受病毒的損害或?qū)p害降到最低，但這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組成成分及其相互作用的機(jī)制目前尚未明確。同時(shí)，盡管學(xué)者們對(duì)干擾素的抗HIV作用及其激活的各種信號(hào)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(fù)雜的相互作用，相關(guān)的作用途徑和各途徑之間的聯(lián)系尚不清楚。在急性感染期，Ⅰ型干擾素在抑制HIV復(fù)制和傳播方面是有用的，但在HIV慢性感染過(guò)程中，其益處又似乎很有限，干擾素的長(zhǎng)期干預(yù)還可能導(dǎo)致慢性炎癥和免疫失調(diào)。HIV在進(jìn)化中獲得了多種免疫逃避能力來(lái)抵消干擾素的誘導(dǎo)、信號(hào)傳導(dǎo)，以及干擾素誘導(dǎo)的效應(yīng)分子所產(chǎn)生的作用。今后應(yīng)對(duì)干擾素抗HIV作用及其機(jī)制進(jìn)行更為深入的探索，全面了解干擾素抗HIV的作用機(jī)制，尤其是了解在哪些時(shí)間節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)或阻斷Ⅰ型干擾素通路有助于對(duì)抗HIV感染，為后續(xù)研究AIDS新的治療方案提供思路。