干擾素-L3 在抗豬腸道冠狀病毒中的應(yīng)用研究進(jìn)展

郭珊珊

（ 沂水縣姚店子畜牧獸醫(yī)工作站，山東 臨沂 276400 ）

近年來(lái)由冠狀病毒引起的傳染病，包括嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征（SARS）、中東呼吸綜合征（MERS）等，能夠感染多種哺乳動(dòng)物和鳥類，因而對(duì)人類和動(dòng)物健康構(gòu)成了一定威脅[1-2]。豬腸道冠狀病毒是仔豬致死性水樣腹瀉的主要病原體[3-4]。目前已知的豬腸道冠狀病毒有4種，即傳染性胃腸炎病毒（TGEV）、豬流行性腹瀉病毒（PEDV）、豬急性腹瀉綜合征冠狀病毒（SADS-CoV）和豬德爾塔冠狀病毒（PDCoV）。上述4 種豬腸道冠狀病毒主要感染腸道上皮細(xì)胞，引起腸細(xì)胞損傷、絨毛萎縮，臨床表現(xiàn)為急性水樣腹瀉和嘔吐，導(dǎo)致脫水和體重減輕[3-4]。目前針對(duì)PEDV的研究比其他3 種豬腸道冠狀病毒多，且已開發(fā)了針對(duì)PEDV 的不同疫苗，但在有效性和安全性方面仍需進(jìn)一步提升。最近有研究證實(shí)了PEDV 和PDCoV 之間N 蛋白介導(dǎo)的雙向交叉反應(yīng)[5]，但要確定這些冠狀病毒之間受體的使用和抗原交叉反應(yīng)之間是否存在協(xié)同調(diào)節(jié)還需進(jìn)一步研究加以驗(yàn)證。由于豬腸道冠狀病毒混合感染在臨床中非常普遍[6]，而單一疫苗無(wú)法提供交叉保護(hù)，且目前尚無(wú)PDCoV 或SADS-CoV 的疫苗，導(dǎo)致預(yù)防多種豬腸道冠狀病毒成為難題。

雖然幾種已發(fā)現(xiàn)的豬腸道冠狀病毒細(xì)胞受體不同，但它們均主要感染腸道上皮細(xì)胞。Ⅲ型干擾素（IFN-L）選擇性作用于上皮細(xì)胞，如呼吸道以及胃腸道等[7]，提示IFN-L在上皮細(xì)胞抗病原體感染過(guò)程中發(fā)揮重要作用。且最近的研究揭示了IFN-L 在腸上皮屏障限制病毒感染中的重要性[8-10]，并表明與干擾素-L1（IFN-L1）相比，干擾素-L3（IFN-L3）可更有效地抑制PEDV 感染[11-14]。本文主要對(duì)IFN-L3在抗豬腸道冠狀病毒方面發(fā)揮的作用及其臨床抗豬腸道冠狀病毒感染的可行性進(jìn)行分析，以期為廣譜抗豬腸道冠狀病毒治療劑的應(yīng)用研究提供參考。

1 IFN-L概述

宿主的先天免疫系統(tǒng)是抵御病毒感染的第一道防線。干擾素（IFN）在宿主的抗病毒先天免疫中起到重要作用，根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)、途徑誘導(dǎo)和細(xì)胞受體特異性可大致分為3 種：Ⅰ型IFN、Ⅱ型IFN 和IFN-L[15-16]。與Ⅰ型IFN 相似，IFN-L是一個(gè)多基因家族，在人上有4個(gè)成員，在鼠上由兩個(gè)成員組成[17]，在豬上被克隆和表達(dá)較多的有IFN-L1 和IFN-L3[18]。與靶向各種類型細(xì)胞和器官的Ⅰ型IFN不同，上皮細(xì)胞是IFN-L的有效生產(chǎn)者，IFN-L受體僅限于表達(dá)在腸道、呼吸道等上皮細(xì)胞中。因此，IFN-L 反應(yīng)主要限于上皮細(xì)胞[7]，提示IFN-L 在腸道上皮抗病毒感染過(guò)程中可能發(fā)揮重要作用。

2 IFN-L在腸道中的抗病毒作用

研究表明，病毒的復(fù)制策略和趨向性差異很大，并且病毒采用多種機(jī)制干擾宿主細(xì)胞產(chǎn)生IFNs。因此，病毒類型不同，IFN-L 誘導(dǎo)的抗病毒模式也有所不同[19-20]。但通常與病毒感染或病原體介導(dǎo)的宿主損害相關(guān)的相同刺激會(huì)通過(guò)模式識(shí)別受體（參與/激活）或病原體（相關(guān)/破壞相關(guān)分子模式）觸發(fā)Ⅰ型IFN 和IFN-L 的產(chǎn)生[20-21]。這種情況下，上皮細(xì)胞主要產(chǎn)生Ⅲ型IFNs（IFN-Ls）[22-23]。上皮細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-Ls對(duì)病毒感染或鄰近的上皮細(xì)胞起到一定作用，抑制病毒復(fù)制并阻止病毒通過(guò)上皮傳播[7]。當(dāng)黏膜屏障被突破，存在廣泛感染的威脅時(shí)，主要是Ⅰ型IFN 介導(dǎo)的系統(tǒng)性抗病毒反應(yīng)抑制病毒感染[7]。因此可將基于IFN-L的抗病毒系統(tǒng)視為自主的黏膜防御系統(tǒng)，該機(jī)制可確保激活局部抗病毒保護(hù)且不觸發(fā)系統(tǒng)性反應(yīng)。

所有IFN-Ls 均通過(guò)獨(dú)特的IFNLR1/IL10R2 受體復(fù)合物發(fā)出信號(hào)，其激活的基因信號(hào)類似Ⅰ型IFN（α 和β）[18]。IFN-L與其相應(yīng)的受體結(jié)合后，刺激Janus激酶（JAK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄子（STAT）途徑，之后刺激該途徑干擾素刺激基因（ISG）的轉(zhuǎn)錄并促使細(xì)胞趨于抗病毒狀態(tài)[24]。最近也有研究表明，Ⅰ型IFN 和IFN-L 通過(guò)抑制核衣殼（可能還有其他病毒蛋白）的產(chǎn)生，從而限制SARS-CoV-2 進(jìn)入腸上皮后的傳播，減少功能性病毒顆粒向鄰近細(xì)胞的釋放[10]。有研究利用基因敲除小鼠作為特定的IFN 受體，從缺乏IFN-α/β 和IFN-L 受體的小鼠糞便中可檢出SARS-CoV，而缺乏單個(gè)受體的小鼠則未能檢出，提示IFN-L控制呼吸道和胃腸道上皮細(xì)胞中的病毒感染[21]。有研究結(jié)果顯示，與Ⅰ型IFN（α和β）相比，腸道上皮細(xì)胞對(duì)IFN-L的反應(yīng)更強(qiáng)[8-10]。上述結(jié)果表明，IFN-L 是胃腸道中重要的非冗余抗病毒物質(zhì)，且在治療過(guò)程中的副作用可能更小。

3 IFN-L3體外抗豬腸道冠狀病毒活性

據(jù)報(bào)道顯示，IFN-L3 抗病原體活性更優(yōu)。有關(guān)人類肝炎病毒的研究結(jié)果表明，IFN-L3 對(duì)多種類型的肝炎病毒（乙型、丙型或戊型）均表現(xiàn)出抑制作用[25-27]。也有研究顯示，IFN-L3不僅可以限制隱孢子蟲入侵，還可通過(guò)促進(jìn)腸上皮屏障功能增強(qiáng)上皮防御[28]。目前，以豬為對(duì)象進(jìn)行相關(guān)研究較多的是IFN-L1 和IFN-L3。有關(guān)IFN-L 抗PEDV 的體外研究結(jié)果顯示，IFN-L 比Ⅰ型IFN（α/β）具有更好的抗病毒活性，其中以IFN-L3效果最好，誘導(dǎo)的干擾素-刺激基因（ISGs）水平最高[11-14]，表明IFN-L3是具有潛力的抗豬腸道冠狀病毒物質(zhì)。

除了IFN-L的抗病毒作用更具針對(duì)性、可誘導(dǎo)更高的ISGs 表達(dá)外，也有報(bào)道指出，IFN-L 的抗豬腸道冠狀病毒活性優(yōu)于Ⅰ型IFN的原因是IFN-L3和IFN-α抗豬腸道冠狀病毒機(jī)制存在差異。與IFN-α 相比，IFN-L3 激活的信號(hào)通路更強(qiáng)大，特別是抗病毒的JAK-STAT 信號(hào)通路[14]。且在IFN-L3誘導(dǎo)的前10個(gè)基因中，豬rsad2和mx2基因瞬時(shí)表達(dá)可顯著抑制PEDV感染[14]。

4 IFN-L3抗豬腸道冠狀病毒的體外應(yīng)用研究

有研究顯示，利用桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)的重組豬IFN-L3 具有較好的生物學(xué)活性，在體外可呈劑量依賴性地抑制PEDV 復(fù)制，并且上調(diào)相關(guān)ISGs的表達(dá)[29]。此外，構(gòu)建重組植物乳桿菌菌株表達(dá)的IFN-L3在IPEC-J2細(xì)胞上也具有很好的抗PEDV、TGEV作用，且利用C端細(xì)胞壁錨定的重組植物乳桿菌比利用N 端跨膜錨定的重組植物乳桿菌具有更強(qiáng)的抗病毒作用，ISGs的表達(dá)更高[30]。上述兩種表達(dá)系統(tǒng)各具特點(diǎn)，桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)已發(fā)展成熟，具有成本低、表達(dá)蛋白活性好等優(yōu)點(diǎn)，而植物乳桿菌由于具有益生菌特性可口服使用，為豬IFN-L3 的規(guī)?；a(chǎn)奠定了基礎(chǔ)、提供了思路。

5 IFN-L3臨床應(yīng)用中的理論治療策略

在臨床豬腸道冠狀病毒感染過(guò)程中，IFN-L3 運(yùn)用怎樣的策略進(jìn)行預(yù)防和治療尚不清楚。但在人腸上皮細(xì)胞中的研究發(fā)現(xiàn)，與Ⅰ型IFN相比，IFN-L在預(yù)處理時(shí)間較短和濃度較低的情況下，可以更有效地抑制人腸上皮細(xì)胞中的SARS-CoV-2病毒，并能夠在停用后抑制病毒復(fù)制超過(guò)72 h[10]。此外，在SARS-CoV-2感染后添加IFN-L仍然能夠抑制病毒的復(fù)制和新生病毒的產(chǎn)生[10]。Dijkman等[31]報(bào)道指出，使用IFN-L進(jìn)行預(yù)防和延遲治療可完全保護(hù)小鼠免受致命的中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）感染。但也有研究表明，IFN-L可在病毒感染恢復(fù)過(guò)程中干擾肺修復(fù)，其機(jī)制與免疫調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)[32]。

上述研究結(jié)果提示，在考慮將IFN-L3 作為治療豬腸道冠狀病毒感染的治療策略時(shí)需要注意治療時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間，以有效調(diào)節(jié)宿主的干擾素反應(yīng)?？赏ㄟ^(guò)在感染早期誘導(dǎo)強(qiáng)烈的ISGs 抑制病毒復(fù)制，及時(shí)下調(diào)干擾素反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)腸上皮的有效修復(fù)，達(dá)到最佳保護(hù)效果。上述研究結(jié)論可為IFN-L3抗豬腸道冠狀病毒感染的治療策略提供一定參考。

6 展望

有效的廣譜抗病毒藥物對(duì)于預(yù)防和控制新出現(xiàn)的冠狀病毒感染至關(guān)重要。盡管在識(shí)別和評(píng)估幾種抗人冠狀病毒感染的合成廣譜抗病毒藥物方面已取得了一定進(jìn)展，但狹窄治療窗口導(dǎo)致其應(yīng)用與研究仍然存在一些限制。增強(qiáng)內(nèi)源性IFN 和ISGs 的反應(yīng)是另一種已應(yīng)用幾十年的抗病毒策略，然而Ⅰ型IFN 的副作用和Ⅰ型IFN 延遲治療后檢測(cè)到的促炎反應(yīng)阻礙了其臨床應(yīng)用。

與Ⅰ型IFN相比，IFN-L可提供針對(duì)上皮表面更快、需要低濃度的抗病毒策略。其中，IFN-L3 在抗豬腸道冠狀病毒過(guò)程中所展示的良好活性使其成為防御豬腸道冠狀病毒感染的強(qiáng)有力的候選者。但考慮到IFN-L3作為治療豬腸道冠狀病毒感染的治療策略時(shí)需注意治療時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)有效修復(fù)腸上皮。

本文討論了IFN-L3在防治豬腸道冠狀病毒中的優(yōu)勢(shì)及其抗豬腸道冠狀病毒的應(yīng)用進(jìn)展和相關(guān)理論治療策略，旨在為進(jìn)一步推廣IFN-L3在抗豬腸道冠狀病毒感染中的應(yīng)用，以及研發(fā)廣譜抗豬腸道冠狀病毒治療劑提供參考。