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Ⅰ型干扰素

/type Ⅰ interferon/
条目作者孙汭

孙汭

最后更新 2023-11-07
浏览 180
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受病毒、核酸等诱导后产生,可抑制病毒复制的一类蛋白质。

英文名称
type Ⅰ interferon
所属学科
现代医学

首个被发现的细胞因子,于1957年由英国科学家A.艾萨克斯[注]发现,其编码基因位于人类9号染色体、小鼠4号染色体上,因其具有干扰病毒复制的功能而得名。

Ⅰ型干扰素由多种序列上具有同源性的分子组成,包括IFN-α(含13种亚型:IFN-α1、IFN-α2、IFN-α4、IFN-α5、IFN-α6、IFN-α7、IFN-α8、IFN-α10、IFN-α13、IFN-α14、IFN-α16、IFN-α17、IFN-α21)、IFN-β、IFN-δ、IFN-ε、IFN-κ、IFN-τ和IFN-ω。人体中含有IFN-α、IFN-β、IFN-ε、IFN-κ和IFN-ω,而IFN-δ与IFN-τ分别存在于猪和牛中,无人源类似物。对Ⅰ型干扰素研究主要集中于IFN-α和IFN-β,它们在血清学上是不同的两组蛋白。

几乎所有种类的细胞都能够产生Ⅰ型干扰素。大部分细胞产生IFN-β;造血细胞来源的细胞,特别是浆细胞样树突状细胞(pDC细胞)主要产生IFN-α,其产量是其他细胞的几百甚至上千倍。

细胞膜或细胞内模式识别受体Toll样受体RIG-Ⅰ样受体等)接受相应的病原相关分子模式(PAMP)信号后,能够促进细胞产生Ⅰ型干扰素;其中识别病毒、内源性或者外源性核酸,特别是双链RNA的模式识别受体,主要诱导产生Ⅰ型干扰素。细胞内NOD样受体(NOD1、NOD2)、RIG-Ⅰ样受体(RIG-Ⅰ、MDA5等)及cGAS能诱导细胞产生Ⅰ型干扰素。膜结合的TLR受体,包括TLR3、TLR4信号能够诱导巨噬细胞、树突状细胞产生Ⅰ型干扰素,TLR7、TLR-9信号则诱导pDC产生Ⅰ型干扰素。

Ⅰ型干扰素不同亚型的基因座包含不同调节元件,影响其在不同时间和空间上的产生。不同的亚型与其受体的亲和力也不相同,产生不同的信号强度。所有的Ⅰ型干扰素均通过广泛表达的异源二聚体受体IFNAR传递信号,IFNAR由IFNAR1和IFNAR2两个亚基组成,它们表达在几乎所有的有核细胞表面。Ⅰ型干扰素受体依靠JAK-STAT信号通路向细胞内传导信号,通过JAK1和TYK2活化STAT家族成员。IFNAR1与JAK家族激酶Tyk2组成性结合,而IFNAR2与Jak1组成性结合,干扰素结合其受体后,促进受体寡聚化,进而TYK2与JAK1发生自磷酸化,并进一步磷酸化信号转导及转录激活因子1(STAT1)、STAT2、STAT3、STAT5等转录因子,促进其二聚、入核并发挥转录调节作用,调节干扰素刺激基因(ISG)的转录。

Ⅰ型干扰素信号能够促进由磷酸化的STAT1、STAT2招募IRF9形成STAT1-STAT2-IRF9复合体,即ISGF3。ISFG3能够特异性地结合到ISG基因启动子区ISRE元件(保守序列为TTTCNNTTTC),起始ISG的转录。由于ISG具有限制感染和增强适应性免疫应答的功能,因此Ⅰ型干扰素是抗感染免疫应答中重要的组成部分。

此外,Ⅰ型干扰素信号也能够促进其他STAT分子的同二聚体、异二聚体形成,包括STAT1–STAT1,STAT3–STAT3,STAT4–STAT4,STAT5–STAT5,STAT6–STAT6同二聚体,以及STAT1–STAT2,STAT1–STAT3,STAT1–STAT4,STAT1–STAT5,STAT2–STAT3,STAT5–STAT6异二聚体,但这些复合物并不与IRF9结合,也不能够识别ISRE元件,只能识别并结合GAS元件(保守序列TTCNNNGAA)。除了经典的JAK-STAT信号通路,Ⅰ型干扰素受体也能够通过MAPK等信号通路传导信号(见图)。

Ⅰ型干扰素的经典信号传导通路ISRE:干扰素刺激响应元件;GAS:γ干扰素活化位点Ⅰ型干扰素的经典信号传导通路

Ⅰ型干扰素的主要功能分为三类:抵抗病原微生物感染功能,促进细胞进入抗病毒状态进而限制病毒传播;免疫调节功能,即促进抗原提呈细胞APC[注])及自然杀伤细胞(NK细胞[注])功能,但抑制促炎性信号通路活化、抑制促炎性细胞因子的产生;活化适应性免疫,从而促进免疫记忆。Ⅰ型干扰素在急性病毒感染中对机体具有保护作用,但其在细菌感染、自身免疫性疾病中所发挥的作用则比较复杂。

Ⅰ型干扰素在临床上有多种应用,例如α干扰素用于血液肿瘤(包括慢性髓系细胞白血病、皮肤T淋巴瘤、多毛细胞白血病、多发性骨髓瘤)、实体瘤(黑色素瘤、肾细胞癌、卡波氏肉瘤)及病毒感染(乙肝、丙肝、严重急性呼吸道综合征);β干扰素则用于多发性硬化症。

  • 曹雪涛,何维.医学免疫学.3版.北京:人民卫生出版社,2015.
  • 曹雪涛.免疫学前沿进展.3版.北京:人民卫生出版社,2014.
  • 曹雪涛.医学免疫学(供研究生及科研人员用).北京:人民卫生出版社,2015.

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