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发表于 2008-11-16 12:10:40
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兽用干扰素的研究进展
兽用干扰素的研究进展
连京华,李玉峰,高广尧,蔡 蕊,王爱琴
(山东省农业科学院家禽研究所,山东济南,250023)
摘 要:干扰素是动物机体最重要的细胞因子之一,自被发现以来,由于其广谱高效抗病毒、抗肿瘤活性及其强大的免疫调节作用,而成为当今免疫学、病毒学、细胞学、分子生物学、临床医学、肿瘤学等相关领域的研究热点。本文就兽用干扰素的基本特性、作用机理以及其临床应用等方面作一综述。
关键词:干扰素;作用机理;应用;研究进展
干扰素(Interferon,IFN)最早是1957年由英国科学家Alick Isaacs和Iean Lindenmann在利用鸡胚绒毛尿囊膜研究流感病毒干扰现象时发现,一类能干扰和抑制病毒复制的可溶性细胞分泌物〔1〕。现定义为:干扰素是在特定的诱导剂作用下,由细胞产生的一种具有高度生物学活性的糖蛋白,当它再作用于其他细胞时,使其它细胞立即获得抗病毒和抗肿瘤等多方面的免疫力。近半个世纪以来,干扰素一直是免疫学、病毒学、细胞学、分子生物学、临床医学、肿瘤学等相关领域的研究热点。特别是近几年来,随着干扰素在一些畜禽病毒性疾病及肿瘤性疾病的治疗方面取得良好疗效,兽医科研工作者越来越重视干扰素在动物体内的免疫特性及其临床制品的研究。
1 干扰素的基本特性
1·1 干扰素的分类
目前,一般将干扰素分为Ⅰ型和Ⅱ型两类,几乎所有的脊椎动物均可产生这两类干扰素。Ⅰ型干扰素主要包括α干扰素(IFN-α)和β干扰素(IFN-β)等,α干扰素是单核细胞产生的相对分子量18000的多肽,β干扰素主要是由成纤维细胞产生的相对分子量20000的糖蛋白,两者都具有抗酸性作用,主要参与抗病毒、抗肿瘤作用;Ⅱ型又称免疫干扰素,只包括γ干扰素(IFN-γ),主要是由T细胞产生的相对分子量21000~24000的单体糖蛋白,其大小取决于糖醛化程度,共同具有18000的多肽成分,对酸性敏感,主要参与诱导组织相容性抗原(MHC)的表达和免疫调节效应,但其抗病毒作用比Ⅰ型干扰素弱。
1·2 干扰素的理化特性
IFN由多种氨基酸组成,不含核酸,所以不被DNA酶或RNA酶破坏,对蛋白酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶和V-8蛋白酶)敏感。对热比较稳定,在4℃下其活性可保持几个月,-70℃下可长期保存。Ⅰ型IFN在pH 2~10时稳定,但Ⅱ型IFN在pH 2时易被灭活〔2〕。
1·3 干扰素的生物学特性
1·3·1 高度的生物活性 干扰素具有很高的生物活性,1mg即具有10亿个活性单位。IFN具有广谱抗病毒活性,由一种诱导剂诱导细胞产生的IFN,既可抑制多种RNA病毒,又可抑制多种DNA病毒的复制。此外,IFN还有抑制病毒以外其他微生物的生长,抑制细胞分裂,抑制肿瘤细胞增殖和参与调节免疫应答等功能。
1·3·2 相对的种属特异性 IFN的活力具有相对的种属特异性,即某一种属动物(或组织细胞)产生的IFN只能对同种属或种属非常接近的动物或细胞有保护力,如鸡产生的干扰素只能保护鸡而不能保护兔,但对于亲缘关系较近的动物却有交叉保护现象,如猴与人之间,地鼠与小鼠之间等。
2 干扰素产生机理
干扰素是机体受到干扰素诱生剂诱导下产生的,如病毒、细菌、真菌以及原虫等,都能诱导细胞产生干扰素;细菌的内毒素、外毒素、放线菌素D等也能诱导细胞产生干扰素;人工合成的物质如聚次黄嘌呤核苷酸(聚肌苷酸)、聚胞嘧啶核苷酸(聚胞苷酸)、低分子物质梯洛龙等也能诱导干扰素的产生。不管是天然的,还是合成的,凡是能诱导细胞产生干扰素的物质统称为干扰素诱生剂。
干扰素的产生受细胞基因组控制,由于细胞DNA中干扰素基因抑制物(IFN surpressor)与干扰素基因结合,抑制复制酶系统,所以一般情况下,干扰素基因处于被抑制状态。当病毒或其他诱生剂作用于细胞膜后,使干扰素基因脱抑制,干扰素操纵子开始转录,合成mRNA,mRNA迅速转移至细胞质,在核糖体上转译成IFN前体,切除信号肽后,成熟的IFN就分泌到细胞外。
3 干扰素作用机理
3·1 抗病毒的作用机理
干扰素具有广谱的抗病毒作用,但其抗病毒作用并非本身直接灭活病毒,而是抑制病毒的增殖。病毒感染细胞导致IFN的产生,并随被感染细胞死亡、崩解而释出。IFN分子向附近扩散,随血液循环至全身。IFN是由宿主细胞编码的蛋白质,因作用于靶细胞,激活靶细胞内的基因发挥作用,因而具有广谱抗病毒作用。当IFN进入细胞后,诱导该细胞转录出一种AVP-mRNA,然后由它指导合成“翻译抑制蛋白(TIP)”,TIP结合于核蛋白体,使病毒的mRNA与宿主细胞的核蛋白体的结合受到抑制,因而妨碍了病毒蛋白、病毒核酸以及复制病毒时所需酶的合成,从而使病毒的繁殖受到抑制。整个过程如下:病毒进入细胞→病毒RNA附着于宿主细胞核糖体→使形成干扰素mRNA的宿主细胞DNA顺反子去抑制→干扰素mRNA刺激干扰素产生→干扰素进入细胞→使形成翻译抑制蛋白(TIP)mRNA的细胞DNA顺反子去抑制→TIP形成并结合到核糖体→TIP阻止病毒RNA结合到核糖体。但干扰素并不影响宿主细胞本身的mRNA与核蛋白体的结合,所以不妨碍宿主细胞的生长,是无毒性的。
3·2 免疫调节作用机理
干扰素具有很强的免疫调节作用。它可以调节T、B淋巴细胞的免疫功能,小剂量起促进作用,大剂量起抑制作用。IFN-γ的免疫调节作用比IFN-α和IFN-β强数百倍。IFN或IFN诱生剂处理后,可引起IFN敏感细胞表面抗原和某些受体的表达增加。IFN亦能影响抗原提呈作用,抗原提呈过程与MHC抗原有关,而IFN-γ可诱导MHCⅡ类抗原增加,IFN-α和IFN-β可诱导MHCⅠ类抗原增加。
3·3 抗肿瘤作用机理
干扰素抗肿瘤作用以IFN-γ为最强,其机理可能有以下几种:①有些肿瘤的发生与病毒有关,这些病毒的核酸往往需要整合到细胞的DNA中去,形成病毒基因,这些基因持续存在是肿瘤的发生原因之一。IFN抑制病毒繁殖,从而抑制肿瘤的形成与生长;②抑制肿瘤细胞分裂。IFN作用于细胞膜,刺激腺苷酸环化酶,使cAMP增加,抑制DNA的合成及细胞分裂,故有抗肿瘤作用;③调动机体免疫系统,提高机体抗肿瘤免疫力。IFN能增强巨噬细胞及NK细胞的杀伤性,增加细胞表面抗原和受体的表达,抑制B细胞的功能,从而降低肿瘤细胞表面封闭抗体的水平。
4 兽用干扰素在畜牧业中的应用及研究进展
4·1 在治疗畜禽疾病上的应用
4·1·1 猪白细胞干扰素 猪白细胞干扰素是一种非特异性广谱抗病毒生物制剂,在兽医临床上用于治疗猪流行性腹泻、猪轮状病毒性腹泻、温和性猪瘟和牛病毒性腹泻等疾病,效果较理想。刘万钧等(1998)〔4〕用Vero传代细胞对猪流行性腹泻病毒(PEDV)进行干扰试验,证明猪白细胞干扰素能有效地抑制PEDV的繁殖活性,在IFN剂量为100U/ml时可明显抑制, 1000U/ml可显著抑制,2500U/ml几乎可完全抑制。
4·1·2 抗新城疫病毒(NDV) 王玉东等(2003)〔5〕报道,某场有3栋鸡舍前后发生新城疫,在相同饲养条件下,采取下述试验和对照治疗方法:1栋鸡舍使用干扰素、抗生素
和多维素治疗,干扰素每次1~2倍量,每天1次,连续3天;另1栋鸡舍紧急以二倍量Clone-30疫苗滴鼻点眼免疫,同时使用抗生素和多维素治疗;第3栋鸡舍用抗病毒药和抗生素及多维素治疗5天。结果,第1栋鸡舍第6天停止死亡,死亡率为5·5%;第2栋鸡舍第7天停止死亡,死亡率为6·2%;第3栋鸡舍到第8天时基本停止死亡,死亡率为10·3%。
4·1·3 抗传染性法氏囊病病毒(IBDV) 李风华等(2004)〔6〕报道,某养鸡户饲养肉鸡3065只,26日龄发生IBD,发病率60%,曾用囊病康、黄氏灵等中药治疗,效果不明显,死亡率达12%,后来用干扰素注射,第2天死亡率降到2%,第3天停止死亡,治愈率98%。发生IBD后使用IFN的时间越早,效果越好;Mo等(2001)〔7〕报道,采用100LD50IBDV的超强毒株HK46感染38日龄的SPF鸡8h后,再用0·2mg rGGIFN-α肌肉注射或分别用0·1mgrGGIFN-α进行肌肉注射和口服治疗, 7天后,使用rGGIFN-α的鸡可成活30%~50%,而未使用干扰素的鸡群仅能成活10%。
4·1·4 抗禽流感病毒(AIV) 夏春等(2001)〔8〕克隆和鉴定了我国三黄鸡干扰素基因,并用QIAexpressIV原核表达系在M15工程菌中表达了N′端含6个组氨酸(6-His)的融合蛋白。在鸡胚实验系中6His-rGGIFN-α抗禽流感病毒效果好。给予10000IU和100000IU 6His-rGGIFN-α组攻毒后48h仍无鸡胚死亡。72h内对照组鸡胚全部死亡,而100000IU单位组和500IU组的鸡胚死亡率为30%,与5000IU组和10000IU组差异明显(P<0·05)。在1日龄雏鸡实验系中6His-rGGIFN-α有较强抗禽流感病毒效果。各浓度6His-rGGIFN-α处理1日龄雏鸡后,用AIV强毒攻击后24h,仅10000IU组死亡1只,72h后,仅500IU组死亡1只,120h后给予6His-rGGIFN-α实验组均无死亡;而PBS对照组累积死亡率为40%。
4·1·5 治疗马立克氏病(MD) 李风华等(2004)〔6〕报道,某户饲养海兰白蛋鸡1·8万只,126日龄发现部分鸡精神萎靡,冠有些萎缩,发白,部分鸡瘦弱,呈现劈叉状,解剖见坐骨神经肿胀,为正常2倍左右,发黄,死亡率增加,临床诊断为MD,用IFN按500只/瓶加白细胞介素-2(500只/瓶)肌肉注射,3天后鸡群状态好转,康复较好。
4·1·6 抗弓形虫 弓形虫是世界范围内分布的人畜共患寄生原虫,其免疫机理以细胞介导免疫为主。IFN-γ是细胞介导免疫的重要免疫分子,不论是外源性IFN-γ,还是内源性的IFN-γ,都表现了强大的抗虫效应〔9〕。诸多试验证实,外源性的IFN-γ具有强大的抗感染效应,内源
性的IFN-γ在阻止弓形虫增殖、促使休眠状态弓形虫包囊形成、防止包囊的活化突破等方面具有重要的作用。
4·2 干扰素基因工程研究进展
2001年江国托等依据鸡IFN的发表序列,通过RT-PCR从感染鸡新城疫病毒的免疫鸡脾淋巴细胞诱导培养物及丝裂源刺激的鸡脾淋巴细胞中获得IFN cDNA。在pUC18质粒上进行分子克隆化之后,应用克隆化IFN基因构建原核表达质粒pBV200-IFN,在大肠杆菌中表达,获得具有生物学活性的基因工程IFN〔6〕,在治疗禽流感(AI)、鸡新城疫(ND)、传染性法氏囊病(IBD)、马立克病(MD)、传染性支气管炎(IB)及传染性喉炎(ILT)、鸡痘(FP)等病毒病效果显著,展现出了广阔的应用前景。万建青等(2002)〔10〕研究并应用猪重组干扰素γ(rPoIFNγ)预防和治疗病毒性疫病,并克隆了大白猪PoIFNγcDNA、构建了毕赤酵母(因其具有原核表达系易发酵的优点,又具有安全、能正确加工等特点,广泛用于人类重组蛋白的生产)表达rPoIFNγ系统;并且对表达产物进行了Westernblot分析及进行了rPoIFNγ抑制PRRSV增殖的实验。结果表明,用rPoIFNγ处理猪肺巨噬细胞系Marc-145后,经细胞病变抑制法(CPE50)测定,rPoIFNγ可以抵抗蓝耳病病毒(PRRSV)感染。即酵母表达的rPoIFNγ是有应用价值的抗病毒生物工程制剂。汪明等(2000)〔11〕克隆和测序了肉鸡IFN-α基因并在大肠杆菌中进行了表达,此项研究为重组干扰素用作新型广谱抗病毒生物制剂和免疫增强剂的开发奠定了基础。程坚等(2000)〔12〕克隆和鉴定了鸡IFNγ基因,并构建了共表达H9亚型禽流感病毒血凝素基因和鸡IFNγ基因的重组鸡痘病毒。
5 前景与展望
干扰素是细胞因子的一种。近年来,随着对细胞因子研究的不断深入和分子生物学技术的发展,大量的细胞因子得以克隆,许多细胞因子基因工程药物面市,给治疗畜禽疾病提供了新的手段,同时创造了巨大的经济和社会效益。分子生物学的迅速发展,使干扰素的研究日益深入,特别是PCR技术的广泛应用,极大地推动了兽用干扰素基因的研究。干扰素的进一步研究对加强我国畜禽传染病防控的技术,推动畜牧业发展有极大的作用,对构建动物干扰素基因重组疫苗,提高其免疫效力、降低病毒载体毒性等方面有着重要的意义。
参考文献:
〔1〕 侯云德,吴淑华·干扰素〔M〕·北京:北京人民卫生出版社,1981,33-39·
〔2〕 杜念兴·兽医免疫学(第2版)〔M〕·北京:中国农业出版社,1997,74-76·
〔3〕 孙圣兰,等·干扰素的研究进展〔J〕·动物医学进展,2002,23(6):39-41·
〔4〕 刘万钧,等·猪白细胞干扰素对猪流行性腹泻病毒的干扰试验〔J〕·中国兽医科技,1998,26(6):22-23·
〔5〕 王玉东,等·禽用干扰素对新城疫弱毒疫苗的干扰作用〔J〕·山东家禽,2003,7:6-8·
〔6〕 李风华,等·家禽基因工程干扰素生物学作用及其在禽病防治中的应用〔J〕·山东家禽,2004,7:43-45·
〔7〕 Mo CW, YC, Lim BL·Thein vivo and invitro effects of chicken in-terferon alpha on infectious bursal disease virus and Newcastle dis-ease virus alpha on infection〔J〕·Avian Dis·,2001,45(2):389-399·
〔8〕 夏 春,等·一新亚型及干扰素基因的克隆与表达及其抗病毒活性〔A〕·扬州:第四届中国畜牧兽医青年科技工作者学术研讨会论文集〔C〕,2001:163-167·
〔9〕 沙涌波,杨晓芳·重组牛干扰素γ对病毒性MDBK细胞病变的抑制作用〔J〕·中国动物检疫,1998,15(2):10-11·
〔10〕 万建青,等·毕赤酵母表达猪干扰素γ基因及其抑制蓝耳病病毒效果〔J〕·生物工程学报,2002,18(6):683-686·
〔11〕 汪 明,等·肉鸡IFN-α基因的克隆、序列分析以及在大肠杆菌中的表达〔J〕·农业生物技术学报,2000,8(4):377·
〔12〕 程 坚,等·鸡γ干扰素基因的克隆与鉴定〔J〕·农业生物技术学报,2000,8(3):2,36· |
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