馬曉霞，常秋燕，馬 鵬，李林杰，張德榮，曹 欣，王悅瑩，趙永清，馬忠仁*

(1.甘肅省動物細胞工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730030；2.西北民族大學 生命科學與工程學院，甘肅 蘭州 730010)

免疫系統(tǒng)是機體抵抗病原體感染的第一道防線，它通過模式識別受體(Pattern recognition receptors，PRRs)來識別不同類別病原體的保守分子結構或在細菌與宿主細胞之間定位異常的分子。長期以來，人們普遍將I型干擾素(Interferon-I，IFN-I)或 IFN-α/β 的產(chǎn)生作為機體對抗病毒感染的關鍵天然免疫防御反應。IFN-I主要通過抑制病毒復制來發(fā)揮直接的抗病毒活性，并且可以維持機體正常的天然免疫與適應性免疫系統(tǒng)的細胞免疫功能，因此IFN-I在病毒感染早期發(fā)揮抗病毒作用并且可以發(fā)揮長期免疫功能[1]。而 IFN-λ的發(fā)現(xiàn)較晚，它是一類白介素(IL-28a、IL-28b及IL-29)的總稱，并且具有與IFN-I相似的生物學特點，如圖1所示。IFN-λ所產(chǎn)生的信號轉導效應是需要IL-10R2鏈和IL-10超家族的其他一些成員以及IFN-λ特異性的IL-28R α鏈互作來實現(xiàn)的，并且眾多的異源二聚體組合形式使IFN-λ在介導信號通路上呈現(xiàn)出更強的可塑性[2]。目前的研究表明，細胞胞質內存在的可以感知菌體成分的 Toll樣受體(Bacteria-sensing TLRs)可以廣泛誘導IFN-λ的產(chǎn)生，并且IFN-λ可以有效增強上皮組織的完整性而抵抗病原微生物的侵染[3]。在研究丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus，HCV)感染所激發(fā)的免疫學事件的過程中，除了病毒自身基因組能夠在多能干細胞中激活不同種類IFN以及相關IFN刺激基因來實現(xiàn)抗病毒作用外[4]，還發(fā)現(xiàn)IFN-α和IFN-λ在肝癌細胞中所誘導活化的免疫相關基因的類別具有很高的重疊性，雖然IFN-λ誘導免疫相關基因活化的動力學低于 IFN-α，但 IFN-λ對這些基因活化后的產(chǎn)物具有更持久的抗病毒反應。在對 IFN-α和IFN-λ在B細胞內的反應進行比較后發(fā)現(xiàn)，IFN-α誘導的反應比IFN-λ更強烈，并且 IFN-λ可活化的基因同樣可以被IFN-α活化。由此推測 IFN-λ介導的信號通路與 IFN-I介導的通路在很大程度上是相似的。

圖1 IFN-λ激活 JAK1-STAT信號通路Fig.1 The signal pathway of type IFN-λ

1 IFN-I和IFN-λ的活化

多數(shù)病毒侵染細胞后可以同時誘導IFN-I與IFN-λ的表達，并且這兩種IFN的表達是通過轉錄機制來介導的。這一轉錄機制所涉及到的轉錄因子包括干擾素調節(jié)因子(IFN regulatory factors， IRFs)和 細 胞 核 因 子 κB(NF-κB)。當細胞內受體感應到病原體的存在后，IFN的表達才能活化。表明病毒的遺傳物質是一類刺激機體產(chǎn)生IFN的“強心劑”。在胞質中具有DEXD/H盒解旋酶結構的RIG-I和MDA5能夠檢測到雙鏈RNA和 5'三磷酸RNA的存在，而 Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)3和 TLR7/8能夠感應到雙鏈RNA和單鏈RNA在核內的存在[5]。Du等的研究表明，HCV在自身基因組復制過程中所形成的雙鏈RNA結構是IFN表達的一種強效誘導劑，這種雙鏈結構被MDA5模式識別受體識別從而激活IFN-β以及IFN-λ的表達[6]。此外，DNA也是一種誘導IFN產(chǎn)生的潛在誘導劑，其激發(fā)過程是通過DNA依賴的干擾素調節(jié)因子激活物(DNA-dependent ctivator of IFN-regulatory factor，DAI)探測到細胞質B型DNA的存在，從而誘導IFN的表達。人巨細胞病毒DNA被DAI偵測后可活化IRF3來誘導IFN的表達。進一步研究表明，Ku70雖然是DNA修復蛋白復合物的一個亞基，但是其具有胞內DNA感受器的作用，可以有效誘導IL-29在人源細胞中的表達，并且被歸類為一種天然免疫適配因子(Innate immune adaptor，TING)，其活化后才能使IFN-λ具有抗擊DNA病毒侵染的能力[7]。水皰 -帶狀皰疹病毒(Varicella zoster virus)侵染真皮細胞后，STING介導的IFN-I和IFN-λ信號通路所發(fā)揮的抗病毒作用十分顯著[8]。有趣的是，由于某些DNA可作為RNA聚合酶III的擴增模板而產(chǎn)生帶有雙鏈結構的5'-三磷酸的RNA，從而有效激活RIG-I，這也在一定程度上表明RNA與DNA在激活IFN相關系統(tǒng)過程中存在干擾現(xiàn)象。雖然病毒侵染激活IFN系統(tǒng)的信號通路多種多樣，但是在所有通路中NF-κB和 IRFs是誘發(fā) IFN-I和 IFN-λ表達的重要節(jié)點。此外，雖然可溶性IL-6受體與IL-27亞基p28蛋白復合物在介導IFN-I行使抗病毒功能方面具有很強的能力，但是這種復合物同樣可以作用于IFN-λ啟動子后激活IFN-λ的抗病毒活性[9]。

自從發(fā)現(xiàn)IFN-λ及其主要激活機制后，進一步研究與IFN-λ表達調控相關的免疫學機制將有助于解釋包括IFN-I和IFN-λ之間免疫效應差異以及激活IFN系統(tǒng)在分子機制方面的必要條件。例如，IFN-α啟動子包含一個IRF結合位點決定簇，主要負責誘導基因的表達；而IFN-β啟動子的活化過程較為復雜，可通過一個由 IRFs、NF-κB、ATF2/c-Jun和基礎轉錄因子組成的復合物來進行調控，并且發(fā)現(xiàn)隨機表達的IFN-β僅存在于病毒感染細胞的一個亞結構中。相對于IFN-I啟動子而言，3種IFN-λ基因的啟動子含有 IRFs和NF-κB的結合位點，具有相同的激活機制。值得注意的是，與IFN-β類似，IL-29基因對IRF-3呈現(xiàn)出很強的依賴性；而IL-28a/b類似于IFN-α，主要由IRF-7誘導。更深入的研究顯示，IL-29啟動子存在NF-κB結合位點，并且這些結合位點不依賴IRF3和IRF7的作用可獨立激活 IL-29啟動子，表明IFN-I與IFN-λ的啟動子在進化上是獨立分開的[10]。雖然激活 IFN-I與IFN-λ的轉錄因子相同，但是IRF在IFN-I活化過程中的作用更加顯著，而NF-κB在IFN-λ活化過程中發(fā)揮著關鍵作用。在一些 MicroRNA中，MicroRNA-21具有明顯的調節(jié) IFN-λ在漿細胞樣樹突狀細胞(DC)中活化表達的作用，同時MicroRNA-21也是促進IFN-I產(chǎn)生的效應分子，這也從一定程度輔證了IFN-I與IFN-λ在一些生物學功能方面相近的理論推斷[11]。戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus，HEV)在侵染人源肝癌細胞以及原代肝細胞后，IFN-I是免疫系統(tǒng)中的主要抗病毒防御與調節(jié)因子[12]，而 IFN-λ的表達卻是HEV穩(wěn)定感染的“助推劑”[13]，這也在一定程度上體現(xiàn)出 IFN-I與IFN-λ在抵抗病毒侵染機制中的“分工合作”，同時也反映出模式識別受體RIG-I、MDA5以及MAVS在介導與IFN活化相關信號通路中的多樣性和復雜性。

2 IFN-λ在天然免疫反應中的抗病毒作用

與 IFN-I類似，IFN-λ具有抗病毒功能。重組人源IL-29和IL-28a可以有效減弱單純皰疹病毒(Herpes simplex virus，HSV)在 HePG2細胞中的復制和對細胞的毒性[14]。當流感病毒侵染肺臟后，外源IL-28a/b具有很強的抗病毒活性，這在一定程度上表明IFN-λ在黏膜免疫方面發(fā)揮重要作用[15]。HIV侵染人巨噬細胞后，IL-29和IL-28a可以有效抑制HIV在細胞中的活性，而IFN-λ甚至可以有效阻止耐藥性HIV侵入巨噬細胞[16]。這些實驗結果表明，IFN-λ在抗擊人類病毒侵染過程中其抗病毒功能與IFN-I極為相似，表明二者在一些生物學功能上具有相似性。但是 IFN-I與 IFN-λ作用的效應靶細胞不同。IFN-I的受體IFNARs可在多種哺乳動物細胞中表達，而 IFN-λ受體IL-28Rα僅能在上皮細胞或者免疫細胞(DC和巨噬細胞)中表達。因此，IFN-λ的免疫功能在黏膜組織中的作用更加明顯。

隨著IFN-λ體外抗病毒活性的不斷被證實，研究者開始利用小鼠模型來研究IFN-λ在體內的抗病毒功能。當皰疹類病毒感染小鼠后，利用外源重組IFN-λ可以有效抵抗如HSV和牛痘病毒在小鼠表皮中的增殖。Hashimoto等研究表明，腮腺炎病毒能夠借助RIG-I與MAVS模式識別受體途徑，在 IRF3的參與下，激活 IFN-λ與 IFN-β編碼基因，從而令機體進入抗病毒模式[17]。為了評估IFN-I與IFN-λ在抗病毒方面的權重，研究人員利用重組 IFN-λ治療被流感病毒侵染的缺失IFN-I受體的小鼠(IFNAR-/-基因鼠)后顯示，外源重組IFN-λ可以在患鼠肺部發(fā)揮有效的抗病毒效應[18]。這些實驗進一步證實IFN-λ在抗擊病毒侵染過程中發(fā)揮著與IFN-I相似的功能。由此推測，在IFN-I存在的情況下，IFN-λ似乎是一個“雙保險”。這也給機體免疫系統(tǒng)提出了一個新的問題，病毒表現(xiàn)出來對IFN-I免疫逃避的功能對IFN-λ是否也有效？然而，當酪氨酸激酶 2(Tyrosine kinase 2，TYK2)這種在 IFN-I和 IFN-λ以及眾多IL相關信號轉導中十分重要的信號分子活性受到抑制時，雖然IFN-I的抗病毒效果明顯降低，但是IFN-λ與自然殺傷細胞組成的抗病毒防線依舊抵抗著病毒侵染[19]。

一些DNA或者RNA病毒產(chǎn)生的病毒蛋白可以靶向作用于激活IFN-I和IFN-λ的調控元件，使這些病毒逾越IFN-I和IFN-λ在機體內建立的免疫防線。利用乳鼠作為感染模型發(fā)現(xiàn)，輪狀病毒可以通過降解IFN-λ的受體來阻止STAT介導的IFN受體的激活，從而使IFN-λ對輪狀病毒的侵染“束手無策”[20]。埃博拉病毒VP24蛋白通過降低IRF3活性來降低IL-29基因的表達水平，從而實現(xiàn)對IFN-λ的抗病毒防線的逾越[21]。HSV-1可以借助 VP11/12蛋白來逃避干擾素基因激活因子(Stimulator of interferon genes，STING)介導的DNA傳感器對其DNA基因組的識別，避免IFN-λ活化表達而實現(xiàn)病毒的侵染[22]。

3 IFN-λ在適應性免疫中的免疫調節(jié)

IFN-λ除了在天然免疫中發(fā)揮抗病毒功能[23]，在適應性免疫反應過程中也發(fā)揮著調節(jié)作用。尤其是在局部免疫反應的調節(jié)過程中，IFN-λ具有活化固有免疫細胞(Resident immune cell)的能力，實現(xiàn)對局部感染或者癌細胞轉移等疾病的局部免疫應答反應[24]。研究表明，在細胞分化過程中，DC可捕獲IFN-λ受體復合物，通過這個受體活化耐受性 CD4+、CD25+及 Foxp3+調節(jié) T細胞 (Treg)的增殖反應。進一步研究顯示，與輔助性T細胞(Th細胞)調節(jié)IFN-I生發(fā)過程不同，IFN-λ可促使 DC成熟，誘導 T細胞分化增殖并且降低Treg細胞的分化增殖能力[25]。對于外周血單核細胞而言，IL-29誘導由單核細胞靶向作用導致的促炎細胞因子(Proinflamatory cytokine)的表達。此外，IFN-λ可以在不影響其自身活性的基礎上特異性調節(jié)Th細胞的活性，從而下調IL-4和IL-13的表達，進而在Th1型和Th2型動態(tài)平衡中使Th細胞分化趨向于Th1型，這在一定程度上促進了IFN-I的產(chǎn)生。由于IFN-λ受體存在于人源CD4+T細胞和記憶CD4+T細胞表面，IFN-λ能夠抑制中樞記憶T細胞轉變?yōu)樾洃汿細胞。研究者利用IL-28b作為疫苗佐劑，結果顯示IL-28比IL-12更具有調節(jié)適應性免疫反應的能力，并且能夠提高脾臟內CD8+T細胞的數(shù)量，提高特異性抗原從CD8+T細胞的脫顆粒效果[26]。當病毒侵染機體后，機體誘導產(chǎn)生的IFN-λ可以有效阻止Th2型的分化增殖，促使 Th1型細胞分化增殖，使機體在抗病毒能力上達到最佳的T細胞環(huán)境。在HCV感染的急性期，一旦IL-28b基因被活化，其多態(tài)性將會間接調節(jié)自然殺傷細胞的生物學表型以及免疫學功能，使IFN-λ與自然殺傷細胞組成抗擊HCV侵染的免疫防線[27]。

4 IFN-λ在疾病治療中的應用

黏膜免疫在人類免疫防御系統(tǒng)中占有重要的位置，IFN-λ在黏膜免疫反應中通過抑制Th2型反應而促進Th1型的分化增殖來實現(xiàn)抗病毒作用。除了IFN-λ突出的抗病毒功能，其在抗腫瘤、抗炎癥反應以及維持機體生理動態(tài)平衡方面也發(fā)揮著突出作用[28]。實驗表明，IFN-λ能夠有效抑制鼻病毒在人支氣管上皮細胞中的復制并且阻止哮喘類過敏反應的進程[29]。利用小鼠哮喘模型研究表明，外源表達的IL-28a對哮喘臨床癥狀有顯著的緩解作用[30]，并且IL-29在類風濕性關節(jié)炎的治療中也表現(xiàn)出明顯的治療效果[31]。這也為利用IFN-λ作為免疫調節(jié)劑及作為臨床候選藥物提供了參考依據(jù)。在利用小鼠感染模型來研究黃熱病毒致病機制的過程中，IFN-λ在維持小鼠血腦屏障完整性以及阻止病毒進入大腦組織的過程中發(fā)揮著重要的抗病毒作用[32]。目前，IFN-λ體內抗病毒的相關研究結果還是基于小鼠模型獲得的，但是畢竟人類和嚙齒類動物在生理學基礎上存在一定的差異?？梢钥隙ǖ氖牵琁FN-λ在人類呼吸道抗擊病毒感染(如流感病毒)或者是哮喘等變態(tài)反應中發(fā)揮著舉足輕重的作用[33]。IFN-λ受體 IL-28Rα鏈在人肝細胞中存在，可以與人源IFN-λ互作，但是鼠肝臟細胞對鼠源 IFN-λ的敏感性較差[15,34]。研究表明，IL-28b基因中的單核苷酸多態(tài)性與HCV感染的自發(fā)清除頻率的升高/降低具有相關性[35]。在研究Zika病毒致病機制的過程中顯示缺乏IFN-λ信號通路的胎兒其胎盤和胎兒中病毒的復制水平增加，但當利用IL-28a進行干預性治療后，可以明顯降低胎兒體內Zika病毒的滴度[36]。研究者評估了IFN-α、IFN-β及 IFN-λ在臨床治療 HCV感染的效果后顯示，IFN-β和IFN-λ在抵抗HCV侵染方面具有明顯的優(yōu)勢[37]。IFN-λ還是一大類腸道病毒(例如，呼腸孤病毒、諾如病毒以及輪狀病毒)潛在的治療性免疫調節(jié)劑[38]。在一些自身免疫性疾病例如系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Ssystemic lupus erythematosus)的臨床癥狀與IL-28b的表達水平相關[39]。在癌癥治療方面，β鏈蛋白介導的信號通路可以與IFN-λ介導的信號通路互動，使涉及到STAT3和DKK1模式的β鏈蛋白信號通路失活，導致IFN-λ誘導癌細胞發(fā)生凋亡[40]。這些研究成果為開發(fā)以IFN-λ為免疫調節(jié)型的藥物提供了令人鼓舞的參考依據(jù)。但是，由于IFN-λ在一些自身免疫性疾病(例如狼瘡腎炎)起著重要的免疫調節(jié)作用，在對癥治療后機體IFN-α在血液和病變組織中的表達水平明顯降低的前提下，IFN-λ在相應組織中的表達水平依舊很高，并且在很大程度上干擾治療效果[41-42]。這也為以 IFN-λ為治療靶標開發(fā)一些緩解特定自身免疫疾病的藥物提供了可能。

5 小結與展望

自從2003年IFN-λ作為新型的IFN樣細胞因子被發(fā)現(xiàn)以來，研究者對其生物學功能進行了廣泛的探究?；贗FN-λ免疫學功能的研究報道，IFN-λ在天然免疫反應的黏膜免疫中發(fā)揮著重要作用。由于IFN-λ具有的獨特受體，某些對 IFN-α/β逃逸的病毒可能對 IFN-λ敏感。同時，受體表達及其在細胞表面的豐度差異性分布顯示IFN-λ在一些上皮細胞及免疫細胞中發(fā)揮著相對獨立和特異性的抗病毒作用[43]。除此之外，IFN-λ在適應性免疫反應中也具有重要的調節(jié)作用。由于IFN-λ在激活抗病毒免疫反應的持久性，使其具有成為臨床上治療慢性病毒性感染的潛在“種子選手”。目前，在抗病毒治療領域急需要解決的問題是：進一步了解IFN-λ的基礎生物學與抗病毒分子機制。例如，IFN-λ基礎免疫學功能、IFN-λ與其受體互作的早期效應機制、具體的IFN-λ介導的信號通路等。IFN-λ在天然免疫和適應性免疫反應過程中的多能性促使研究者需要作出鑒別，即IFN-λ在兩種免疫反應體系中處于拮抗效應還是實現(xiàn)一種“雙贏”的效應。這為開發(fā)IFN-λ成為類似于疫苗佐劑類的免疫調節(jié)劑提供指導建議。