Ⅲ型干擾素在抗人類免疫缺陷病毒感染中的作用

丁亞 姚靜 彭小青 梁輝勇 蘇齊鑒，3

1廣西中醫(yī)藥大學(xué)（南寧530200）；2廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院（南寧530011）；3欽州市第一人民醫(yī)院（廣西欽州535000）

據(jù)聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止至2019年，全球人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染者數(shù)量約達(dá)3 800 萬，接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（antiretroviral therapy，ART）治療的人數(shù)占發(fā)病人群的2/3［1］。ART 治療可以抑制艾滋病毒載量并維持CD4+T 淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)，使得艾滋病患者壽命延長，但卻無法根治。至今為止，只有柏林患者和倫敦患者通過異體造血干細(xì)胞移植得到治愈［2-3］，均與供體細(xì)胞受體CCR5 基因突變Δ32 有關(guān)。這種治療方法雖能完美治愈艾滋病，卻存在安全性和倫理問題，目前并不推崇。然而，這種特殊案例也體現(xiàn)了宿主基因多態(tài)性在疾病感染與治療中的潛在作用。先前的研究［4］表明，宿主對HIV 感染和疾病進(jìn)展的敏感性差異很大。HIV 感染是多基因遺傳性的，單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）遺傳變異約占人口水平這種特性中的28%～42%，而這種基因遺傳性可能與行為、細(xì)胞和免疫因素相關(guān)［5］。HIV自感染機(jī)體后，途經(jīng)與CD4+T 表面分子結(jié)合，被機(jī)體病原體相關(guān)分子模式（PAMP）識別，激活一系列免疫相關(guān)信號通路等，其中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都至關(guān)重要，識別受體和免疫應(yīng)答因子的基因多態(tài)性導(dǎo)致HIV 感染易感性和疾病發(fā)展結(jié)局不盡相同。其中干擾素（IFN）作為固有免疫應(yīng)答的關(guān)鍵組成部分，IFN 基因區(qū)域的SNPs 與艾滋病抗病毒免疫應(yīng)答密切相關(guān)。本文將著重?cái)⑹觫笮透蓴_素抗HIV作用及其基因多態(tài)性與艾滋病關(guān)聯(lián)的研究進(jìn)展。

1 Ⅲ型干擾素成員和生物活性

根據(jù)干擾素的結(jié)構(gòu)特征、所用受體和生物活性，干擾素可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。人類的Ⅲ型干擾素基因位于19號染色體，包括IFN-λ1（IL-29）、IFN-λ2（IL-28A）、IFN-λ3（IL-28B）和新發(fā)現(xiàn)的IFN-λ4，分別由IFNL1～4基因編碼［6］。IFNL4是SNP rs368234815-ΔG 造成開發(fā)閱讀框架發(fā)生移碼變異而產(chǎn)生的新基因，攜帶rs368234815-ΔG/ΔG 的個(gè)體可以表達(dá)IFN-λ4［3］。

干擾素作為宿主先天性免疫第一線的關(guān)鍵角色，在宿主抵抗病毒感染中起重要作用。Ⅲ型干擾素和Ⅰ型干擾素通過不同受體復(fù)合物發(fā)出信號，但它們激活相同細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑、生物學(xué)活性相似，具有抗病毒、抗腫瘤、抗細(xì)胞增殖和免疫調(diào)節(jié)等多種生物學(xué)功能［7］。

2 Ⅲ型干擾素的主要產(chǎn)生細(xì)胞和受體

Ⅰ型干擾素幾乎由所有有核細(xì)胞表達(dá)，而Ⅲ型干擾素的表達(dá)有組織特異性。當(dāng)體內(nèi)細(xì)胞通過模式識別受體（PRR）檢測PAMP 后表達(dá)IFN。IFNλs 可在多種細(xì)胞中被感染的病毒誘導(dǎo)產(chǎn)生，產(chǎn)量取決于病毒和細(xì)胞類型，包括免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞。上皮細(xì)胞是Ⅲ型干擾素的有效生產(chǎn)者，樹突狀細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞也可產(chǎn)生IFN-λ 以響應(yīng)流感病毒感染或病毒分子模式物。

Ⅲ型干擾素的功能性受體是IFNLR1（IL-28RA）和IL10R2（IL-10RB）的異二聚體，其中IFNLR1 為特異性受體，IL10R2 為共受體。盡管序列同源性很高，但不同的IFN-λs 與IFNLR1 的結(jié)合親和力相差很大。IFN-λ3和IFN-λ4的A和F螺旋最為相似，與IFNLR1 受體相互作用，而D 螺旋相似度最小，與IL10R2 相互作用。IFN-λ1 對IFNLR1 的結(jié)合親和力最高，而IFN-λ3 對IFNLR1 的親和力最低。IFNLR1 以高度組織特異性的方式表達(dá)，主要在人體的上皮和肝臟組織中表達(dá)。IFNLR1和IL10R2與配體結(jié)合后，分別激活JAK1 和TYK2，導(dǎo)致STAT1/STAT2 磷酸化和誘導(dǎo)干擾素刺激基因（ISGs），產(chǎn)生一系列信號級聯(lián)反應(yīng)［8］。

Ⅲ型干擾素受體分布在人體多個(gè)部位，其中包括一部分免疫細(xì)胞。不同器官組織表達(dá)IFNLR1 的水平存在差異性，因此產(chǎn)生不同程度的干擾素應(yīng)答［9］。SANTER 等［10］研究證明無論是IFNLR1 的表達(dá)水平還是與IFN-λ 的結(jié)合程度，CD8+T 細(xì)胞都較CD4+T 細(xì)胞強(qiáng)，以上調(diào)ISGs 對IFN-λ 的響應(yīng)。這有可能是CD4+T 細(xì)胞而不是CD8+T 細(xì)胞為HIV 主要攻擊細(xì)胞的原因之一。產(chǎn)生IFN-λs 并對Ⅲ型干擾素受體產(chǎn)生應(yīng)答的細(xì)胞類型較少，Ⅲ型干擾素受體的組織限制性表達(dá)具有重要意義，與伴隨大量副作用的IFN-α 療法相比，IFN-λ 療法可作為有針對性的抗癌藥和控制病毒藥物，其副作用較少且溫和。IL10RB在人體內(nèi)許多細(xì)胞類型中普遍表達(dá)，在單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞中的表達(dá)水平最高。

3 Ⅲ型干擾素抗病毒作用和調(diào)節(jié)機(jī)制

人體受到病毒感染時(shí)可刺激IFN-λs 表達(dá)，顯示有效抗病毒活性，這些病毒包括甲型流感病毒［11］、人類諾如病毒（HuNoV）［12］、呼吸道流感病毒［13］、人乳頭瘤病毒（HPV）［14］、β 冠狀病毒SARSCoV-2 等［15］。這些研究發(fā)現(xiàn)IFN-λs 在體內(nèi)抗病毒免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，上皮表面是IFN-λs在呼吸道和胃腸道中介導(dǎo)固有免疫反應(yīng)的主要戰(zhàn)場。

干擾素家族是固有免疫應(yīng)答的關(guān)鍵組成部分，也是抵抗病毒感染的第一道防線。Ⅰ型干擾素和Ⅲ型干擾素激活共同信號通路，通過與對應(yīng)受體復(fù)合物結(jié)合激活JAK/TYK-STAT 信號通路，誘導(dǎo)大量抗病毒ISGs，其轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)依賴于核因子NF-κB 和IFN 調(diào)節(jié)因子（IRF）。IRF 與IFN-λs基因區(qū)域中病毒反應(yīng)元件的結(jié)合親和力存在差異性，從而在宿主抗病毒信號通路中呈現(xiàn)不同的基因調(diào)控能力，如IFN-λ1 基因中的啟動子對IRF3 具有高親和力，而IFN-λ2/3 中的啟動子對IRF7 具有高親和力［16］。盡管相同的轉(zhuǎn)錄因子參與了Ⅰ型和Ⅲ型IFN 生成的激活，但NF-κB 途徑是IFN-λ 生成中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，而IRF 途徑則主導(dǎo)了Ⅰ型IFNs的表達(dá)。

4 IFN-λs 在抗HIV 感染中呈現(xiàn)兩面性

IFN-λs 表現(xiàn)出多種生物學(xué)活性，通過上調(diào)數(shù)百種ISGs 表現(xiàn)出廣譜抗病毒活性，可直接發(fā)揮抗病毒作用。當(dāng)宿主通過PRR 檢測到病原體相關(guān)的分子模式時(shí)，可以合成Ⅰ型和Ⅲ型干擾素，通過與細(xì)胞表面受體結(jié)合，觸發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生干擾素刺激信號，以改變細(xì)胞狀態(tài)來防御病毒感染。IFN-λs 不僅在固有免疫中起炎癥限制和炎癥相關(guān)宿主損傷作用，還參與了適應(yīng)性免疫的調(diào)節(jié)，在機(jī)體抵御感染性疾病中發(fā)揮重要作用。

體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用IFN-λ3/4 預(yù)處理人外周血巨噬細(xì)胞，然后加入HIV，觀察到巨噬細(xì)胞抑制HIV 復(fù)制，進(jìn)一步研究IFN-λ3/4 抑制HIV 的機(jī)制，證實(shí)了JAK-STAT 途徑在IFN-λ3/4 抗HIV 活性中的作用［17］。IFN-λ 不僅抑制耐藥HIV 復(fù)制，還可增強(qiáng)常用ART 藥物的抗HIV 作用，并從多種途徑阻斷HIV 感染［18］。這些研究表明，IFN-λ 在體外具有較強(qiáng)的抗HIV 活性。

然而，IFN-λs 不僅表現(xiàn)為抗HIV 的作用，它的另一方面表現(xiàn)為可激活其他細(xì)胞因子或免疫反應(yīng)，導(dǎo)致病毒逃逸。比如，IFN-λ2 處理感染HIV 的PBMC 和C8166 細(xì)胞，可引起這些細(xì)胞的CD4、CXCR4 和CCR5 表達(dá)呈劑量依賴性增加，從而增加HIV 結(jié)合能力和病毒復(fù)制。

5 IFNL3/4 SNP與艾滋病治療的相關(guān)性研究

SNPs 影響了IFNL 基因功能及其調(diào)節(jié)免疫的能力，這些SNPs 已在全基因組關(guān)聯(lián)研究中確定，并與傳染性疾病進(jìn)展及治療效果密切相關(guān)。傳染病基因多態(tài)性研究中比較常見的為乙型肝炎病毒感染，范圍涉及toll樣受體蛋白、CD4和IFN等，與乙型肝炎患者抗病毒應(yīng)答及遺傳易感性關(guān)聯(lián)［19-20］。IFNL3/4 基因區(qū)域中的SNP 在病毒感染期間影響IFNL 表達(dá)的調(diào)節(jié)和IL28RA 信號級聯(lián)反應(yīng)。在慢性乙型肝炎抗病毒治療相關(guān)研究中，IFNL3/4 基因區(qū)域的SNPs 與患者肝臟組織、血清和免疫細(xì)胞中的IFNL3 表達(dá)減少有關(guān)［21-22］，在HIV/HCV 共感染患者也是如此。這些變化可能與宿主體內(nèi)IFN 介導(dǎo)抗病毒免疫應(yīng)答相關(guān)。

近年在研究IFNLSNP 位點(diǎn)與艾滋病疾病相關(guān)性的研究中，比較受關(guān)注的位點(diǎn)有rs12979860、rs368234815、rs8099917 和rs8103142，研究內(nèi)容包括SNP 位點(diǎn)與疾病易感性、抗病毒治療免疫應(yīng)答和疾病進(jìn)展等方面。rs8099917-ΔG 基因使艾滋病患者卡波濟(jì)氏肉瘤的風(fēng)險(xiǎn)增加［23］；IFNL4 rs368234815多態(tài)性與HIV-1 感染易感性相關(guān)，即rs368234815-TT/TT 是HIV-1感染的保護(hù)性基因，而rs368234815-ΔG 增加了易感性［24］，在進(jìn)行ART 治療的HIV 患者中，rs368234815-ΔG/ΔG 等位基因攜帶者的T 細(xì)胞免疫應(yīng)答較好，CD4+：CD8+T 細(xì)胞比率正?；目赡苄愿撸?5］；rs12979860-TT 基因型增加毒品注射患者感染HIV 的風(fēng)險(xiǎn)［26］。IFNL4-ΔG 的純合型與HIV 患者發(fā)生巨細(xì)胞病毒性視網(wǎng)膜炎的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)［27］。這些研究提示IFNL 基因區(qū)域的SNPs 多態(tài)性可能會影響或調(diào)節(jié)艾滋病疾病進(jìn)展的動態(tài)。

6 展望

Ⅲ型干擾素對抗病毒感染的免疫反應(yīng)復(fù)雜多樣，在宿主細(xì)胞通過PRR 識別HIV 入侵后，IFN-λs在多種細(xì)胞中被誘導(dǎo)生成，與功能性受體結(jié)合以啟動信號級聯(lián)反應(yīng)，使機(jī)體處于抗病毒狀態(tài)。Ⅲ型干擾素雖與Ⅰ型干擾素激活相同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，但I(xiàn)FNR1 高度組織特異性表達(dá)以及IFNL 基因區(qū)域的SNP 突顯了IFN-λs 較Ⅰ型干擾素在抗HIV免疫應(yīng)答中的獨(dú)特性作用，不可否認(rèn)IFN-λs 可能成為未來HIV 治療方案的一種選擇?？傊?，Ⅲ型干擾素在HIV 感染患者免疫應(yīng)答及疾病進(jìn)展中扮演著重要角色，進(jìn)一步認(rèn)識其中的潛在影響因素，有助于深入了解宿主免疫系統(tǒng)與HIV 之間相互作用的機(jī)制，為探索新的治療措施和優(yōu)化治療策略提供線索。