王 娜， 陳國權， 程振濤，3， 文 明，3， 王開功，3， 周碧君，3*

(1. 貴州大學動物科學學院，貴州貴陽550025； 2. 貴州大學動物疫病研究所，貴州貴陽550025；3.貴州省動物疫病與獸醫(yī)公共衛(wèi)生重點實驗室，貴州貴陽550025)

先天性免疫系統(tǒng)(Innate immune system，IIS)是動物機體抵抗病原微生物感染和侵害的第1道防線。在感染初期，機體通過模式識別受體(Pattern recognition receptors，PRRS)可以識別病原微生物侵入機體后復制過程中產(chǎn)生的一些保守組分，即病原體相關分子模式(Pathogen associated molecular patterns，PAMPs)，引起抗病原微生物免疫反應[1]。先天免疫反應是誘導Ⅰ型干擾素 (type Ⅰ interferons，ⅠIFNs)、促炎癥細胞因子(proinflammatory cytokines)與趨化因子(chemokines)的表達而啟動，使感染細胞和鄰近的未感染細胞產(chǎn)生免疫反應，限制病原微生物的擴散，從而抑制其復制[2～4]。目前發(fā)現(xiàn)的PRRS主要包括Toll受體(Toll like receptors，TLRs)、RIG-Ⅰ樣受體(RIG-Ⅰ-like receptors，RLRs)、NOD樣受體(NOD like-eceptors，NLRs)和DNA受體[5]。視黃酸誘導基因蛋白Ⅰ(RIG-Ⅰ)已被鑒定為病毒核酸的細胞質(zhì)傳感器[6]?，F(xiàn)將RIG-Ⅰ的結構、參與病毒識別、抗新城疫病毒(NDV)與禽流感病毒(AIV)感染的先天免疫作用介紹如下。

1 RIG-Ⅰ及其結構

RIG-Ⅰ又名DDX58(DEAD box polypeptide，DDX58)，參與機體的先天免疫反應，由我國學者于1997年從人急性早幼粒白血病NB4細胞株中分離。RIG-Ⅰ由2個N端CARD結構域、1個DexH/D-box解旋酶結構域和1個C端調(diào)控域(RD)構成。RIG-Ⅰ解旋酶屬于SF2類解旋酶，包括Hel1和Hel2及中間的Hel2i[7，8](見圖1)。RIG-Ⅰ通過其N端的CARD結構域與其他含有CARD結構域的蛋白相互作用，招募下游信號分子，啟動信號級聯(lián)反應[9]。

2 RIG-Ⅰ對病毒的識別

當病原侵入機體時，機體能否精準有效啟動自身的免疫反應取決于是否準確識別自身與非自身成分。RIG-Ⅰ的表達譜十分廣泛，但主要在非髓系細胞，如成纖維細胞、巨噬細胞和常規(guī)樹突細胞(cDCs)胞漿中發(fā)揮抗病毒作用。RIG-Ⅰ對病毒具有選擇性識別作用，可識別病毒的dsRNA 5’三磷酸(5’-ppp)結構。宿主RNA在轉(zhuǎn)錄過程中可產(chǎn)生含7-甲基鳥嘌呤的5’-ppp帽子結構，RNA上暴露的5’-ppp 成為病毒核酸的典型特征。其次，病毒mRNAs的5’-ppp缺乏典型的2’-0-2甲基，胞質(zhì)宿主受體可識別這種mRNAs。因此，受體可借此識別非自身RNA分子[10～12]。RIG-Ⅰ對病毒的識別與病毒所產(chǎn)生的dsRNA的長度有關，RIG-Ⅰ可識別RNA長度較短(1.2～1.4 kb)的RNA病毒[13，14]。

3 RIG- Ⅰ 抗病毒感染的先天免疫作用

在使用視黃酸治療急性早幼粒細胞白血病時，細胞中RIG-Ⅰ被誘導[15]。目前已有報道其作為抗病毒蛋白的作用[16]。哺乳動物RIG-Ⅰ已被證明可通過識別病毒基因組RNA上端的5’-ppp來識別大多數(shù)RNA病毒。敲除小鼠中的RIG-Ⅰ，發(fā)現(xiàn)其在抗病毒先天免疫中起著重要的作用，其機制不同于TLR3介導的抗病毒應答。通過NDV與AIV感染RIG-Ⅰ缺失小鼠，干擾素(IFN)表達受到抑制，而用相同病毒感染黑色素瘤分化相關基因5(melanma differentiation associated gene 5，MDA5)缺失小鼠時，IFN表達則不會受到抑制，說明IFN的產(chǎn)生依賴RIG-Ⅰ[17]。

3.1RIG-Ⅰ抗AIV作用鴨是AIV的天然儲存庫，可抵抗對雞具有致死性的高致病性AIV的感染[18]。大多數(shù)AIV毒株在鴨體內(nèi)復制，包括16種血凝素(HA)亞型和9種神經(jīng)氨酸酶(NA)亞型[19]。由于鴨感染禽流感(Avian Influenza，AI)幾乎不發(fā)病，因此將禽流感分為高致病性或低致病性是指對雞的感染[20]。高致病性禽流感可能在1～3 d之內(nèi)引起雞死亡，而低致病性禽流感僅引起輕度疾病現(xiàn)象[21，22]。AIV毒株可以在雞體中復制，并且可以從低致病性演變?yōu)楦咧虏⌒訹23]。高致病性的H5N1毒株普遍對雞具有致死性，但在其天然宿主中通常僅為無癥狀感染和很少的病理現(xiàn)象[24]。研究發(fā)現(xiàn)，鴨存在具有完整的功能性鴨RIG-Ⅰ(duRIG-Ⅰ)，而雞缺乏該受體的基因。對RIG-Ⅰ樣受體的系統(tǒng)發(fā)育分析也表明，雞中不存在RIG-Ⅰ，因此RIG-Ⅰ缺失可能是雞對AIV敏感的基礎[25，26]。通過研究組織表達譜表明，在未感染AIV的鴨大多數(shù)組織中，duRIG-Ⅰ僅以低度或中等水平表達，這與人的正常組織或細胞中RIG-Ⅰ的弱表達相一致[25]。Toll樣受體7(TLR7)和RIG-Ⅰ受體是AIV的主要檢測器，盡管TLR7負責白細胞產(chǎn)生α干擾素(IFN-α)，但最初感染AIV的細胞中胞質(zhì)檢測涉及RIG-Ⅰ[27]。轉(zhuǎn)染AIV后，鴨體內(nèi)RIG-Ⅰ的表達在早期提高了200倍，表達量顯著提高[18]。AIV非結構蛋白1(NS1)能有效地抑制RIG-Ⅰ活性，從而干擾IFN途徑的激活，但NS1對RIG-Ⅰ活性的抑制具有特異性[28]。

雞具有MDA5受體，其在IPS-1/MAVS/CARDIF的下游使用與RIG-Ⅰ相同的信號傳導途徑[18]。雞胚成纖維細胞(DF-1細胞)不能響應RIG-Ⅰ配體5’-pppRNA，然而用duRIG-Ⅰ轉(zhuǎn)染DF-1細胞來重構該途徑(RIG-Ⅰ信號傳導)后，轉(zhuǎn)染duRIG-Ⅰ可以在雞細胞中誘導針對H5N2和H5N1的抗病毒反應[29]，DF-1細胞中duRIG-Ⅰ的存在降低了H5N2和H5N1毒株的滴度。另一方面，RIG-Ⅰ刺激了β干擾素(IFN-β)的產(chǎn)生，協(xié)調(diào)抗病毒干擾素刺激基因(ISGs)啟動抗病毒反應[30]。在鴨體中發(fā)現(xiàn)的這種天然抗病毒基因可以通過創(chuàng)建轉(zhuǎn)基因雞來提高雞對AIV的抵抗力。

3.2RIG-Ⅰ抗NDV作用NDV引起的新城疫(newcastle disease，ND)是家禽和野禽的嚴重疾病之一，感染后死亡率和發(fā)病率高，給養(yǎng)殖業(yè)造成巨大經(jīng)濟損失。盡管現(xiàn)已使用疫苗預防，但許多國家和地區(qū)仍經(jīng)常報道有ND暴發(fā)[31，32]。NDV已知有大量宿主，可通過實驗或自然途徑感染至少250種鳥類，不同種的鳥類在感染特定NDV后表現(xiàn)出不同的致病性[33]。而鵝對NDV具有很高的抗感染能力[18，19]。研究發(fā)現(xiàn)存在鵝RIG-Ⅰ(gRIG-Ⅰ)，可通過PCR擴增長2 805 bp的gRIG-Ⅰ，表現(xiàn)出與鴨RIG-Ⅰ具有93.8%的氨基酸同源性。IFN表達的增加與gRIG-Ⅰ轉(zhuǎn)染的細胞中病毒滴度的降低相關，這表明gRIG-Ⅰ可通過先天免疫賦予細胞抗病毒活性[34]。單獨的哺乳動物CARD結構域是1種組成性活性分子，不需要配體即可發(fā)揮功能，CARD結構域傳遞“下游”信號，導致轉(zhuǎn)錄因子的激活，隨后誘導細胞的抗病毒功能，包括干擾素的產(chǎn)生[35]。單獨轉(zhuǎn)染gRIG-ⅠCARD結構域可以劑量依賴性方式增強IFN啟動子活性。用gRIG-Ⅰ與空載體轉(zhuǎn)染DF-1細胞，發(fā)現(xiàn)gRIG-Ⅰ轉(zhuǎn)染的DF-1細胞中γ干擾素(IFN-γ)啟動子活性增強[34]。

低毒力病毒株會誘導gRIG-Ⅰ高水平表達，gRIG-ⅠmRNA與病毒毒力之間存在負相關，NDV感染后這種相關性得以維持，這與NDV蛋白對RIG-Ⅰ信號的抑制有關。甲型流感病毒和丙型流感病毒的NS1通過靶向抑制RIG-Ⅰ信號傳導來拮抗宿主抗病毒[28]。因此，NDV viral蛋白可能在破壞RIG-Ⅰ信號傳導中發(fā)揮作用，并且這種情況可能因不同的NDV毒株而異。不同組織和NDV毒株的毒力強弱決定gRIG-ⅠmRNA表達水平。細胞通過上調(diào)gRIG-ⅠmRNA表達水平和降低病毒滴度來抵抗NDV感染，并在依賴IFN的抗病毒先天免疫中發(fā)揮重要作用[36]。

4 小結

病毒PAMPs被動物機體的TLRs和RLRs識別，激發(fā)一系列炎癥信號通路，病毒感染動物后RIG-Ⅰ在體內(nèi)表達量增加并誘導IFN的產(chǎn)生。這些研究結果為禽類對NDV和AIV感染具有先天免疫的機理提供了一些見解，然而關于先天免疫機制還有待深入探索。在較為復雜的分子網(wǎng)絡中，深入了解動物機體內(nèi)RIG-Ⅰ如何在抗病毒先天免疫中發(fā)揮作用能幫助我們更好地理解先天免疫作用，為治療相關疾病提供新的思路。