陳超，池曉娟，白慶玲，陳吉龍,2

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甲型流感病毒感染過(guò)程中干擾素介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答機(jī)制

陳超1，池曉娟1，白慶玲1，陳吉龍1,2

1 福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，福建福州 350002 2 中國(guó)科學(xué)院微生物研究所中國(guó)科學(xué)院病原微生物與免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101

陳超, 池曉娟, 白慶玲, 等. 甲型流感病毒感染過(guò)程中干擾素介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答機(jī)制. 生物工程學(xué)報(bào), 2015, 31(12): 1671–1681.Chen C, Chi XJ, Bai QL, et al. Mechanisms underlying interferon-mediated host innate immunity during influenza A virus infection. Chin J Biotech, 2015, 31(12): 1671–1681.

甲型流感病毒作為引起人類(lèi)和動(dòng)物急性呼吸道傳染病的一個(gè)主要病原體，在世界范圍內(nèi)廣泛流行。研究表明，甲型流感病毒感染宿主后會(huì)誘導(dǎo)宿主的天然免疫應(yīng)答。甲型流感病毒感染可引起Toll樣受體(Toll like receptors，TLRs) 和RIG-I樣受體(RIG-I like receptors，RLRs) 等宿主模式識(shí)別受體介導(dǎo)的抗病毒信號(hào)通路的活化，并在多種機(jī)制調(diào)控下誘導(dǎo)干擾素和其他細(xì)胞因子的表達(dá)，如Ⅰ型干擾素、Ⅲ型干擾素等，從而啟動(dòng)干擾素刺激基因 (Interferon stimulated genes，ISGs) 的轉(zhuǎn)錄及其抗病毒蛋白的表達(dá)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗病毒作用。本文就甲型流感病毒感染與干擾素介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答相關(guān)的信號(hào)通路和調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述。

甲型流感病毒，天然免疫，模式識(shí)別受體，干擾素，干擾素刺激基因

流感病毒屬于正黏病毒科 (Orthomyxoviridae)的單股負(fù)鏈RNA病毒[1-2]。按照病毒的核蛋白 (Nuclear protein，NP) 和基質(zhì)蛋白 (Matrix protein，MP) 抗原性的不同可分為A (甲)、B (乙)、C (丙) 三型。根據(jù)病毒囊膜表面糖蛋白血凝素 (Hemagglutinin，HA) 和神經(jīng)氨酸酶 (Neuraminidase，NA) 的差異，流感病毒可分為許多亞型。流感病毒基因組為分節(jié)段形式存在，使病毒的基因組容易發(fā)生重排，并在藥物和疫苗等免疫壓力下容易發(fā)生突變[3]。流感病毒以甲型流感病毒 (Influenza A virus，IAV) 帶來(lái)的危害最大，最典型的例子是發(fā)生于1918年的“西班牙大流感”，造成了近5 000萬(wàn)人的死亡[4]。因此，流感是一種嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的疫病，而且也造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。

甲型流感病毒感染宿主后，宿主天然免疫系統(tǒng)作為抵抗病毒入侵的第一道防線，會(huì)立即被激活并啟動(dòng)相應(yīng)的免疫應(yīng)答機(jī)制。天然免疫應(yīng)答的激活首先主要通過(guò)宿主3種模式識(shí)別受體 (Pattern recognition receptors，PRRs) 對(duì)病原相關(guān)模式分子 (Pathogen-associated molecular patterns，PAMP) 進(jìn)行特異性識(shí)別。研究發(fā)現(xiàn)，流感病毒的基因組為含5?三磷酸的RNA (5?-triphosphate RNA)，在其復(fù)制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生雙鏈RNA，這些核酸物質(zhì)是流感病毒誘導(dǎo)宿主天然免疫應(yīng)答的主要病原相關(guān)模式分子，而識(shí)別該類(lèi)PAMP的宿主模式識(shí)別受體主要有Toll樣受體和RIG-I樣受體等[5-6]。流感病毒入侵的信號(hào)被識(shí)別后，宿主細(xì)胞內(nèi)PRRs介導(dǎo)的天然免疫信號(hào)通路被激活，這些通路調(diào)控宿主干擾素 (Interferon，IFN) 等細(xì)胞因子基因的轉(zhuǎn)錄，從而分泌相關(guān)細(xì)胞因子如Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素。

在天然免疫應(yīng)答中產(chǎn)生的干擾素與相應(yīng)的干擾素受體結(jié)合，激活Janus酪氨酸激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄活化子 (Janus tyrosine kinases- signal transducers and activators of transcription，JAK-STAT) 信號(hào)通路。活化的JAK-STAT信號(hào)通路啟動(dòng)一系列干擾素刺激基因的表達(dá)，而這些干擾素刺激基因的產(chǎn)物是非常重要的一類(lèi)抗病毒分子，不僅調(diào)節(jié)著機(jī)體的免疫功能，而且在抗病毒感染過(guò)程中扮演著重要角色[7-9](圖1)。甲型流感病毒感染所引起天然免疫應(yīng)答的識(shí)別、調(diào)控和信號(hào)傳導(dǎo)等過(guò)程錯(cuò)綜復(fù)雜，這方面的研究方興未艾。

1 參與抗甲型流感病毒天然免疫的重要模式識(shí)別受體

1.1 TLRs介導(dǎo)的抗甲型流感病毒天然免疫應(yīng)答

TLRs作為識(shí)別PAMP的一類(lèi)重要受體，早在1996年就被報(bào)道在免疫系統(tǒng)中扮演著重要角色[10]。TLRs在多種細(xì)胞中都有表達(dá)，目前在哺乳動(dòng)物發(fā)現(xiàn)的TLRs有13種 (TLR1-13)，識(shí)別病原微生物脂多糖、核酸等成分[11]。TLRs表達(dá)于細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)部。其中TLR3、TLR7/8、TLR9等主要是在細(xì)胞內(nèi)的一些膜結(jié)構(gòu)上對(duì)病毒核酸的識(shí)別，而其他TLRs則主要識(shí)別一些非核酸的PAMP[12]。流感病毒作為單鏈RNA病毒，其復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物包含雙鏈RNA，所以當(dāng)其感染宿主后，流感病毒的雙鏈和單鏈RNA都存在于細(xì)胞中。在宿主細(xì)胞內(nèi)識(shí)別流感病毒核酸的TLRs主要為T(mén)LR3和TLR7/8[13-14]。

圖1 甲型流感病毒感染誘導(dǎo)的宿主細(xì)胞天然免疫應(yīng)答通路

Kawai等研究表明，RNA病毒感染宿主后，病毒核酸會(huì)被TLR3所識(shí)別，活化轉(zhuǎn)錄因子IRF3 (IFN regulatory factor 3，IRF3)、AP1 (Activator protein 1，AP1) 和NF-κB的p50/p65，啟動(dòng)干擾素的表達(dá)，進(jìn)而激活干擾素介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答，抵抗病毒的感染[15]。最近有研究表明，TLR3和RIG-I都被敲低 (Knockdown) 后，甲型流感病毒感染人肺泡上皮細(xì)胞所引起的干擾素誘導(dǎo)表達(dá)會(huì)被抑制[16]。有趣的是，Le Goffic等研究發(fā)現(xiàn)，TLR3敲除小鼠在感染甲型流感病毒后，小鼠體內(nèi)炎癥介質(zhì)的水平相比于野生型小鼠低，因而獲得了一定的生存優(yōu)勢(shì)[13]，這些結(jié)果表明TLR3參與了抗流感病毒天然免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)過(guò)程。其他研究也表明了TLR3在調(diào)節(jié)宿主炎癥反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用[17]。

TLR7/8主要識(shí)別病毒的ssRNA[18]。當(dāng)流感病毒感染宿主后，TLR7/8介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的激活[19]，并且宿主體內(nèi)會(huì)表達(dá)大量的Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素。TLR7識(shí)別流感病毒的ssRNA后，激活MyD88依賴(lài)的信號(hào)通路，活化IRF7，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生Ⅰ型干擾素和炎性因子，同時(shí)也激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB信號(hào)通路，誘導(dǎo)干擾素的表達(dá)，來(lái)抵抗流感病毒的感染和復(fù)制[14,20-21]。有趣的是，Panq等研究發(fā)現(xiàn)，宿主在感染低滴度的甲型流感病毒后，TLR7與RIG-I介導(dǎo)的炎癥過(guò)程促進(jìn)了病毒的復(fù)制[22]。其研究發(fā)現(xiàn)流感病毒感染細(xì)胞后，通過(guò)TLR7與RIG-I信號(hào)通路介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，招募了大量易被甲型流感病毒感染的靶細(xì)胞到呼吸道，從而提高了感染部位的病毒載量。流感病毒感染與宿主天然免疫應(yīng)答的互作關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，TLRs作為天然免疫應(yīng)答的重要模式識(shí)別受體發(fā)揮多方面的作用，而其中的內(nèi)在關(guān)系與具體作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步闡明。

1.2 RLRs介導(dǎo)的抗甲型流感病毒天然免疫應(yīng)答

RLRs家族主要成員包括視黃酸誘導(dǎo)基因Ⅰ(Retinoic acid-inducible geneⅠ，RIG-Ⅰ) 的表達(dá)蛋白、黑色素瘤分化相關(guān)蛋白5 (Melanoma differentiation-associated protein 5，MDA5)、遺傳學(xué)和生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室蛋白2 (Laboratory of genetics and physiology 2，LGP2)[23-24]。RLRs家族的結(jié)構(gòu)有相似之處，都含有DExD/H解旋酶結(jié)構(gòu)域以及C末端結(jié)構(gòu)域。RIG-Ⅰ和MDA5的N端含有2個(gè)CARD (Caspase recruitment and activation domain，CARD) 結(jié)構(gòu)域，并且RIG-Ⅰ的C末端結(jié)構(gòu)域中含有使RIG-Ⅰ在無(wú)刺激物時(shí)處于一種抑制狀態(tài)的抑制性結(jié)構(gòu)域 (RD結(jié)構(gòu)域)[25-28]。RIG-Ⅰ對(duì)于5?端含有3個(gè)磷酸基團(tuán)結(jié)構(gòu)的RNA的識(shí)別更敏感，MDA5則傾向于識(shí)別長(zhǎng)雙鏈RNA[29-30]。流感病毒感染宿主細(xì)胞后，對(duì)其病毒RNA進(jìn)行識(shí)別的RLRs主要有RIG-I和MDA5[24]。

研究表明，RIG-Ⅰ和MDA5在宿主天然免疫中的作用至關(guān)重要。RIG-Ⅰ或MDA5缺陷的小鼠都表現(xiàn)出對(duì)RNA病毒的易感性[31]。流感病毒感染宿主細(xì)胞后，其RNA會(huì)被RIG-Ⅰ和MDA5分別識(shí)別[32-33]，激活天然免疫應(yīng)答的信號(hào)通路。這些RLRs感應(yīng)流感病毒感染后，其CARD結(jié)構(gòu)域招募重要的接頭蛋白MAVS (VISA/IPS-I/Cardif)，隨后激活轉(zhuǎn)錄因子IRF3、IRF7和NF-κB，進(jìn)而誘導(dǎo)干擾素和細(xì)胞因子的表達(dá)，抵抗病毒的 感染[34-35]。

有研究表明，MDA5需在LGP2的幫助下才可繼續(xù)下游信號(hào)的傳遞[36]。此外，Wei等研究發(fā)現(xiàn)，MDA5 CARD結(jié)構(gòu)域的招募和Caspase的激活依賴(lài)IRF7信號(hào)通路[37]，過(guò)表達(dá)的CARD可強(qiáng)烈激活I(lǐng)FN-β啟動(dòng)子、上調(diào)抗病毒分子 (如OAS、PKR和MxA) 和炎癥因子 (如IL-2、IL-6、IFN-α和IFN-γ) 的表達(dá)。

2 干擾素介導(dǎo)的抗甲型流感病毒天然免疫

1957年科學(xué)家Isaacs和Lindenmann利用雞胚絨毛尿囊膜研究流感病毒干擾現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)一種細(xì)胞因子，由于其具有干擾病毒復(fù)制的功能，而被命名為干擾素[38]，后被證實(shí)為Ⅰ型干擾素。之后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了Ⅱ型干擾素和Ⅲ型干擾素。IFN最重要的功能是參與宿主抗病毒感染過(guò)程[39]，其抗病毒作用具有廣譜性，其中Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素在抗甲型流感病毒天然免疫應(yīng)答中起到重要的作用。

2.1 Ⅰ型干擾素介導(dǎo)的抗甲型流感病毒天然免疫應(yīng)答

如上所述，宿主模式識(shí)別受體感應(yīng)流感病毒的核酸，激活了由PRR介導(dǎo)的信號(hào)通路，誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的Ⅰ型干擾素，它們是宿主抵抗流感病毒感染機(jī)制中非常重要的一類(lèi)免疫因子[40-41]。Ⅰ型干擾素種類(lèi)較多，其中IFN-α和IFN-β是非常關(guān)鍵的Ⅰ型干擾素[42]。當(dāng)流感病毒感染宿主細(xì)胞后誘導(dǎo)產(chǎn)生Ⅰ型干擾素，干擾素通過(guò)自分泌、旁分泌等形式與靶細(xì)胞上的干擾素受體 (IFNAR1和IFNAR2) 結(jié)合[7]，使受體發(fā)生二聚化，從而導(dǎo)致受體空間構(gòu)象發(fā)生變化。這樣，與受體C端結(jié)合的JAK (主要是JAK1和Tyk2) 激酶由于相互作用而發(fā)生磷酸化?；罨腏AK激酶使下游的STAT1和STAT2磷酸化[8,43]，進(jìn)而形成二聚體，二聚化的STAT蛋白空間構(gòu)象發(fā)生變化導(dǎo)致STAT核定位信號(hào)暴露，其介導(dǎo)STAT進(jìn)入細(xì)胞核。細(xì)胞核內(nèi)的STAT作為轉(zhuǎn)錄因子與IRF9形成一個(gè)三分子復(fù)合物，即形成了干擾素刺激基因因子3 (IFN-stimulated gene factor 3，ISGF3)。ISGF3與相關(guān)基因上的干擾素刺激反應(yīng)元件 (IFN-stimulated response elements，ISREs) 結(jié)合后，啟動(dòng)這些基因的大量轉(zhuǎn)錄。這些基因包括數(shù)以百計(jì)的干擾素刺激基因，控制了大量抗病毒分子的表達(dá)，從而抵抗病毒的感染[44-45]。關(guān)于Ⅰ型干擾素在抗甲型流感病毒天然免疫中的作用已積累了大量的研究數(shù)據(jù)，近年來(lái)，針對(duì)Ⅰ型干擾素抗甲型流感病毒的信號(hào)通路是研究的熱點(diǎn)。

2.2 Ⅲ型干擾素介導(dǎo)的抗甲型流感病毒天然免疫應(yīng)答

相比于Ⅰ型干擾素，Ⅲ型干擾素發(fā)現(xiàn)較晚，是在2003年由兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室基于基因組序列鑒定的一種新型干擾素家族[46-47]。流感病毒感染宿主細(xì)胞后，RIG-I、MDA5、TLR3、TLR7/8等受體介導(dǎo)的信號(hào)通路會(huì)引起大量Ⅲ型干擾素的分泌[48-49]，其中RIG-I起重要的作用。Ⅲ型干擾素是宿主抵御流感病毒感染第一道屏障的重要成員[48,50]。

人類(lèi)Ⅲ型干擾素家族包括3個(gè)成員，即IL-29 (也稱(chēng)IFN-λ1)、IL-28A (也稱(chēng)IFN-λ2) 和IL-28B (也稱(chēng)IFN-λ3)[46]。宿主模式識(shí)別受體感應(yīng)流感病毒感染后所激活的信號(hào)通路及其調(diào)控Ⅲ型干擾素的表達(dá)過(guò)程與Ⅰ型干擾素的表達(dá)調(diào)控機(jī)制很相似。病毒感染誘導(dǎo)產(chǎn)生的Ⅲ型干擾素與其受體結(jié)合后，啟動(dòng)的是與Ⅰ型干擾素相似的信號(hào)通路，即通過(guò)激活JAK-STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[8,51]，磷酸化的STAT蛋白進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)形成ISGF3復(fù)合物，隨后ISGF3與ISREs結(jié)合，從而誘導(dǎo)多種ISGs的大量表達(dá)[45,52]，抑制流感病毒感染。Holzinger等研究證實(shí)，宿主在感染甲型流感病毒后，誘導(dǎo)高水平的Ⅲ型干擾素表達(dá)，后者刺激重要的抗病毒蛋白MxA的產(chǎn)生，進(jìn)而MxA阻斷流感病毒的復(fù)制[53]。此外，研究表明，IFN-λ1預(yù)處理的肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞在甲型流感病毒感染后，相關(guān)的ISGs (主要為OAS、MxA和ISG56) 表達(dá)會(huì)上調(diào)，這些ISGs通過(guò)作用于流感病毒蛋白等方式，干擾流感病毒的復(fù)制過(guò)程[54]。

如上所述，干擾素所激活的JAK-STAT通路在抗病毒免疫應(yīng)答中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，這一通路也受到復(fù)雜機(jī)制的調(diào)控。其中，細(xì)胞因子信號(hào)抑制蛋白 (Suppressor of cytokine signaling，SOCS) 家族就是一類(lèi)非常關(guān)鍵的JAK-STAT通路的負(fù)調(diào)控蛋白。近期，我們研究發(fā)現(xiàn)，宿主細(xì)胞在感染甲型流感病毒后，通過(guò)RIG-I依賴(lài)的信號(hào)通路，引發(fā)肺上皮細(xì)胞大量表達(dá)Ⅲ型干擾素IFN-λ，而IFN-λ激活JAK-STAT信號(hào)通路，誘導(dǎo)天然免疫應(yīng)答[55]。重要的是，我們研究發(fā)現(xiàn)甲型流感病毒能夠直接誘導(dǎo)JAK-STAT信號(hào)通路的負(fù)調(diào)控因子SOCS1的大量表達(dá)，而SOCS1蛋白通過(guò)抑制IFN-λ激活的JAK-STAT通路，從而有利于流感病毒逃脫宿主天然免疫應(yīng)答 (圖1)。有趣的是，通過(guò)體外細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)動(dòng)物模型，我們均發(fā)現(xiàn)干擾SOCS1表達(dá)或高表達(dá)持續(xù)活化型的STAT1可顯著地降低IFN-λ的表達(dá)水平。深入研究發(fā)現(xiàn)，甲型流感病毒誘導(dǎo)的SOCS1高表達(dá)，可以進(jìn)一步活化NF-κB。這些結(jié)果揭示了甲型流感病毒感染過(guò)程中，IFN-λ下游的JAK-STAT信號(hào)通路受病毒直接誘導(dǎo)的SOCS1抑制后，宿主代償性激活NF-κB從而引發(fā)了IFN-λ的過(guò)量表達(dá)，導(dǎo)致惡性的病理反應(yīng)[55]。這些結(jié)果預(yù)示著流感病毒感染導(dǎo)致某些細(xì)胞因子過(guò)量表達(dá)的潛在機(jī)理。這一機(jī)理在一定程度上解釋了流感病毒引發(fā)高細(xì)胞因子血癥的分子基礎(chǔ)。

2.3 ISGs在抗甲型流感病毒天然免疫中的作用

Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素與其相應(yīng)的受體結(jié)合激活了細(xì)胞因子信號(hào)通路，最終誘導(dǎo)多種ISGs的大量表達(dá)，這些ISGs起到了直接抵抗流感病毒感染的作用[45]。近年來(lái)的大量研究發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素所誘導(dǎo)的ISGs種類(lèi)繁多。例如，RNA激活的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶 (RNA-activated protein kinase，PKR)、2′-5′-寡腺苷酸合成酶 (2′-5′-oligoadenylate synthetase，OAS) 基因家族、MxA和干擾素誘導(dǎo)跨膜蛋白(Interferon induced transmembrane protein，IFITM) 家族等[46,56-58]。這些ISGs在流感病毒復(fù)制的各個(gè)環(huán)節(jié)中發(fā)揮著調(diào)控作用，并且有的ISGs也參與了流感病毒感染后的宿主細(xì)胞凋亡和宿主對(duì)PAMPs的識(shí)別等過(guò)程。

對(duì)PKR的研究歷史較長(zhǎng)，結(jié)論也較清晰。現(xiàn)已表明，PKR通過(guò)磷酸化翻譯起始因子eIF2a，從而阻斷病毒蛋白合成[59]。OAS則是激活核糖核酸內(nèi)切酶 (RNaseL)[60]，降解病毒RNA，從而抑制病毒蛋白的合成。MxA蛋白屬于GTPase家族，可以特異性地作用于流感病毒NP蛋白，進(jìn)而抑制病毒的復(fù)制[61]。IFITM家族則是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，2009年Brass等[62]通過(guò)siRNA干擾IFITM3基因，發(fā)現(xiàn)敲低IFITM3的表達(dá)可以明顯促進(jìn)流感病毒的復(fù)制，相反，過(guò)表達(dá)IFITM1、IFITM2或IFITM3都可以抑制流感病毒感染，這些研究證明了IFITM家族抗流感病毒的功能。之后，來(lái)自不同實(shí)驗(yàn)室的研究也證實(shí)IFITM3通過(guò)阻礙流感病毒的早期侵入宿主細(xì)胞過(guò)程，阻斷病毒與宿主細(xì)胞內(nèi)涵體膜融合，阻斷vRNP的入核及復(fù)制，從而起到抵御流感病毒感染的作用[63-65]。

由于ISGs種類(lèi)繁多，ISGs的表達(dá)調(diào)控機(jī)制也很復(fù)雜。有趣的是，最近我們研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)鏈非編碼RNA (Long non-coding RNA，lncRNA) 在ISGs表達(dá)調(diào)控及抗病毒天然免疫反應(yīng)中具有重要的作用。首先，我們從轉(zhuǎn)錄組水平上發(fā)現(xiàn)，在感染甲型流感病毒的人肺細(xì)胞A549中一種名為NRAV的長(zhǎng)鏈非編碼RNA表達(dá)水平發(fā)生明顯降低，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)NRAV可通過(guò)調(diào)控、等多種ISGs基因的組蛋白修飾 (H3K4me3和H3K27me3) 從而抑制這些基因的初始轉(zhuǎn)錄 (圖1)。這些研究證實(shí)了lncRNA NRAV作為ISGs的負(fù)調(diào)控因子，在流感病毒感染過(guò)程中的下調(diào)是宿主保護(hù)性天然免疫應(yīng)答機(jī)制[66]。這一研究為深入了解流感病毒與宿主的相互作用、闡明流感病毒的致病機(jī)理提供重要的科學(xué)依據(jù)。

3 甲型流感病毒拮抗干擾素介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答

流感病毒為了拮抗宿主的免疫應(yīng)答，在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，產(chǎn)生了許多抵抗宿主免疫應(yīng)答的策略，并可利用或“綁架”宿主的有關(guān)成分完成其復(fù)制過(guò)程[67]。例如，本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，甲型流感病毒感染導(dǎo)致宿主細(xì)胞中真核轉(zhuǎn)譯起始因子eIF4B水平顯著降低，而eIF4B是IFITM3蛋白翻譯所必需的，表明了流感病毒通過(guò)改變eIF4B水平來(lái)下調(diào)IFITM3蛋白，以消除其抗病毒作用[65]。此外，我們研究發(fā)現(xiàn)，甲型流感病毒可以明顯下調(diào)宿主細(xì)胞的ARHGAP21蛋白水平從而增強(qiáng)了重要的小GTPase Cdc42的活性，而活化的Cdc42協(xié)助病毒囊膜蛋白神經(jīng)氨酸酶向細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)了病毒復(fù)制[67]。

越來(lái)越多的證據(jù)表明，甲型流感病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白NS1在拮抗宿主天然免疫過(guò)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。例如，流感病毒通過(guò)NS1蛋白與TRIM25 (Tripartite motif，一種可激活RIG-I的泛素連接酶) 相結(jié)合，抑制了感染細(xì)胞中由RIG-I激活的天然免疫信號(hào)通路和IFN-β的產(chǎn)生[68-71]。研究表明，NS1可以通過(guò)抑制IRF3的激活、干擾IFN的轉(zhuǎn)錄、抑制宿主對(duì)IFN pre-mRNAs的剪接加工過(guò)程等途徑來(lái)抑制宿主細(xì)胞中干擾素的表達(dá)，從而達(dá)到拮抗干擾素介導(dǎo)的天然免疫[72]。有趣的是，有研究發(fā)現(xiàn)宿主感染流感病毒后，病毒NS1蛋白同樣會(huì)抑制MDA5介導(dǎo)的宿主抗病毒天然免疫信號(hào)通路的活化，從而逃脫宿主的天然免疫應(yīng)答[37]。NS1是一種多功能蛋白，它在拮抗宿主免疫應(yīng)答中發(fā)揮的作用是多方面的 (圖1)，也是極其復(fù)雜的，有關(guān)NS1蛋白的作用機(jī)制仍有許多問(wèn)題依然沒(méi)有準(zhǔn)確答案，有待深入研究。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，科學(xué)家們對(duì)甲型流感病毒感染過(guò)程中干擾素介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答過(guò)程及其調(diào)控機(jī)制有了一定的認(rèn)識(shí)。流感病毒感染宿主細(xì)胞后，宿主的PRRs對(duì)病毒的PAMP進(jìn)行識(shí)別，激活了以TLRs和RLRs等受體介導(dǎo)的天然免疫應(yīng)答信號(hào)通路，進(jìn)而誘導(dǎo)高水平的Ⅰ型干擾素、Ⅲ型干擾素和其他細(xì)胞因子的分泌，干擾素進(jìn)一步通過(guò)激活JAK-STAT信號(hào)通路來(lái)調(diào)控多種ISGs的表達(dá)，最終宿主利用這些抗病毒分子抵御流感病毒的感染與復(fù)制。

甲型流感病毒作為一種重要的人畜共患傳染病的病原，嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康與危害畜牧業(yè)發(fā)展。雖然人們對(duì)宿主識(shí)別流感病毒、宿主天然免疫應(yīng)答通路及其調(diào)控機(jī)制有了一定的了解，但是流感病毒-宿主之間的相互作用錯(cuò)綜復(fù)雜，依然存在著許多問(wèn)題值得深入探究，如流感病毒感染所誘導(dǎo)的天然免疫與適應(yīng)性免疫各通路之間的內(nèi)在關(guān)系是什么？以及Ⅰ型干擾素與Ⅲ型干擾素如何協(xié)調(diào)作用？對(duì)流感病毒感染與宿主天然免疫應(yīng)答的深入研究，將有助于我們?nèi)媪私饧仔土鞲胁《镜闹虏C(jī)理，并為研發(fā)新的抗病毒藥物提供有價(jià)值的靶點(diǎn)。

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(本文責(zé)編郝麗芳)

Mechanisms underlying interferon-mediated host innate immunity during influenza A virus infection

Chao Chen1, Xiaojuan Chi1, Qingling Bai1, and Jilong Chen1,2

1,,350002,,2,,,100101,

Influenza A virus can create acute respiratory infection in humans and animals throughout the world, and it is still one of the major causes of morbidity and mortality in humans worldwide. Numerous studies have shown that influenza A virus infection induces rapidly host innate immune response. Influenza A virus triggers the activation of signaling pathways that are dependent on host pattern recognition receptors (PRRs) including toll like receptors (TLRs) and RIG-I like receptors (RLRs). Using a variety of regulatory mechanisms, these signaling pathways activate downstream transcript factors that control expression of various interferons and cytokines, such as type I and type III interferons. Thus, these interferons stimulate the transcript of relevant interferon-stimulated genes (ISGs) and expression of the antiviral proteins, which are critical components of host innate immunity. In this review, we will highlight the mechanisms by which influenza A virus infection induces the interferon-mediated host innate immunity.

influenza A virus, innate immunity, pattern recognition receptors, interferons, interferon-stimulated genes

June 25, 2015; Accepted:August 3, 2015

Jilong Chen. Tel: +86-10-64807300; Fax: +86-10-64807980; E-mail: chenjl@im.ac.cn

10.13345/j.cjb.150296

Supported by:National Natural Science Foundation of China (No. 31402217).

國(guó)家自然科學(xué)基金 (No. 31402217) 資助。

2015-08-20

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1998.Q.20150820.0953.002.html