猪流行性腹泻病毒逃避宿主IFN免疫应答机制研究进展

宋利娜，刘沂霖，任 锐，苏 双，尹荣兰*

1.吉林大学动物医学院，吉林长春 130062；2.吉林省畜牧兽医科学研究院，吉林长春 130062

猪流行性腹泻（Porcine epidemic diarrhea，PED）是由猪流行性腹泻病毒（Porcine epidemic diarrhea virus， PEDV）引起的急性传染病，其典型病症为急性肠胃炎、水样腹泻、呕吐等，可在各年龄阶段的猪中传播，在仔猪中的死亡率高达100%，2010年底中国大面积爆发急性猪流行性腹泻造成了严重的经济损失，2013年首次在美国报道，一年内造成800万头仔猪病死，并迅速传至加拿大和墨西哥，随后PEDV在亚洲其他国家爆发，如韩国、日本。

PEDV属于冠状病毒属α冠状病毒科，PEDV基因组为约28kb的单股正链RNA，包括5’帽子和3’poly尾巴，5’UTR和3’UTR及7个开放阅读框（ORF1a，ORF1b和ORF2-6），ORF1a翻译成复制酶多蛋白复合物，而ORF1b是通过一个核糖体移位（1 ribosomal frame shift， RFS）表达的，最终将ppla延伸到pp1ab。四个结构蛋白（纤突蛋白S、囊膜蛋白E、膜蛋白M和核衣壳蛋白N）和16个非结构蛋白（nsp1-16），S蛋白与宿主靶细胞受体结合介导病毒入侵和诱导中和抗体。S蛋白还与体外复制适应性和体内PEDV毒力减弱有关。S基因编码的S蛋白由两个结构域S1和S2组成，其中S1与宿主细胞受体的相互作用与感染细胞相关。

病毒在感染和复制过程中，先天免疫作为免疫应答的第一道防线，以防止感染的扩散，并帮助启动适应性免疫反应，最终将病毒从宿主体内清除。它涉及多种机制，包括IFNs、炎性细胞因子、凋亡、自噬等。其中干扰素作为宿主免疫防御病毒感染最主要的细胞因子，在协助病毒逃逸起到重要作用。

然而PEDV感染可抑制干扰素的表达，PEDV通过抑制TBK1、降解STAT1、阻碍NF-κB、IRF3及IRF1核移位、干扰RIG-I/STING泛素化等信号通路等方式，干扰IFN表达或其功能发挥，从而协助病毒免疫逃逸。本文主要阐述PEDV免疫逃逸中IFN应答机制研究，旨在为PEDV的疫苗和新型抗病毒药物研究提供思路。

1 干扰素应答概述

1.1 干扰素分型

众所周知干扰素根据受体不同可分为三种类型：I型干扰素(IFNα/β)，II型干扰素(IFN-γ)，III型干扰素(IFN-λ)，I型干扰素的IFNα有13个 亚 型，IFNβ、IFNε、IFNκ、IFNω。II型 干扰素在猪中只报道了一个亚型IFN-γ，它可以产生很多免疫细胞，III型干扰素包括IFN-λ1 (IL-29)，IFN-λ2 (IL-28A)， IFN-λ3 (IL-28B)和IFN-λ4。

1.2 干扰素受体

不同类型的干扰素信号依赖于不同的受体。IFNα/β依 赖 于IFN-α受 体1(IFNAR1)和(IFNAR2)异源二聚体复合物，此受体在所有有核细胞中均表达。IFN-γ通过IFN-γ受体（IFNGR）形成同源二聚体复合物，IFN-λ通过白介素受体2（IL10R2）和IFN-λ受体1（IFNLR1）形成的异源二聚体传递信号，IL10R2广泛分布于不同类型的细胞中，但是IFNLR1只局限于上皮细胞中，所以IFN-λ介导的抗病毒功能局限于上皮细胞内。PEDV感染猪小肠上皮细胞，小肠上皮细胞表面是宿主抵御肠道病毒感染的第一道防线。由于肠上皮黏膜表面的这种特点，IFN诱导和信号通路在肠黏膜表面是特有的。

2 PEDV抑制干扰素应答

2.1 PEDV结构蛋白抑制干扰素应答途径

PEDV抑制干扰素产生，具有逃避宿主IFN免疫应答的能力。最新研究发现，PEDV至少有11种病毒蛋白抑制IFN产生。PEDV蛋白中，ORF3、E、M、N、nsp1、nsp3、nsp5、nsp8、nsp14、nsp15、nsp16通过抑制TBK1、降解STAT1、阻碍NF-κB、IRF3及IRF1核移位、干扰RIG-I/STING泛素化等不同的信号通路抑制IFN活性。

冠状病毒的结构蛋白拮抗病毒干扰素的方式不尽相同，Yang等研究发现PEDV S蛋白通过JAK2-STAT3通路诱导表皮生长因子受体EGFR激活从而增强和促进PEDV的复制。

冠状病毒的N蛋白结合RNA，在病毒组装时将病毒基因组RNA包裹在病毒颗粒的核衣壳中，保护病毒基因组。PEDV基因组编码的20种蛋白中，N蛋白是含量最多的蛋白，参与病毒基因组织、病毒装配、细胞周期调控、细胞凋亡诱导、宿主应激反应等。

PEDV N蛋白已被确定为干扰素拮抗剂，通过 阻 碍IRF3和NF-κB激 活 从 而 抑 制IFN-β和ISGs的表达。PEDV N蛋白通过抑制TBK1及其上游RIG-I、MDA-5、VISA和TRAF3从而抑制IFN-β启动子的激活。进一步的实验证实，N直接与TBK1相互作用，阻断了TBK1与IRF3之间的关联，从而抑制了TBK1诱导的IRF3磷酸化和IFN-β的产生。N蛋白通过阻断NF -κB核移位抑制 poly(I:C)诱导的IFN-λ3的生产，但在IPEC-J2细胞，不影响poly(I:C)诱导的I型和II型干扰素的生产。

最近的研究表明，SARS-CoV N蛋白通过抑制TRIM25介导的RIG-I泛素化来抑制I型IFN的产生。MERS-CoV N蛋白还通过与TRIM25相互作用阻断IFN的产生。此外，MHV和SARS-CoV N蛋白均干扰蛋白激酶R (PACT)的细胞蛋白激活剂功能，该蛋白可与RIG-I和MDA5结合，激活IFN的产生，从而拮抗I型IFN信号传导。

2.2 PEDV非结构蛋白抑制干扰素应答途径

PEDV蛋白中，非结构蛋白nsp1是最有效的IFN拮抗剂，nsp1可以调节IRF1抑制IFN-λ抗病毒作用，进一步研究表明nsp1不影响IRF3的磷酸化和核易位，而是通过IRF3和CBP相互作用，依赖蛋白酶体降解CBP，从而抑制IFN启动子激活。

NF-κB的激活对于I型干扰素的生产、促炎细胞因子、抑制病毒感染至关重要。然而PEDV nsp1干扰NF-κB激活，它能抑制IκBα的磷酸化和降解，并阻碍p65核移位，从而抑制干扰素和促炎细胞因子的早期生产。

PEDV nsp1阻断IRF1的核移位，减少过氧化物酶体的数量，进而抑制IRF1介导的III型IFNs。PEDV nsp1蛋白的保守残基对IFN的抑制至关重要。nsp1在PEDV感染过程中调节先天免疫应答的多重作用表明，nsp1在PEDV复制周期中发挥重要作用。

PEDV nsp3中的木瓜蛋白酶2(PLP2)具有去泛素酶(deubiquitinase，DUB)活性，可以使细胞质K48和K63连接的聚泛素化链去泛素化。α-冠状病毒和β-冠状病毒的nsp3的PLP2与K48和K63的去泛素化都有关系。SARS-CoV PLP2可降低STING-TRAF3-TBK1复 合 物 中RIG-1、STING、TRAF3、TBK1和IRF3泛 素 化 水 平，抑 制I型 干扰素信号通路。同样，PEDV PLP2与去泛素化的RIG-I和STING相互作用，拮抗IFN反应。同样，PEDV上调MDM2表达，下调p53，显著抑制IRF7表达，提示PEDV PLP2也可能靶向p53通路，逃避先天免疫，抑制p53依赖性的细胞凋亡。

PEDV的nsp5蛋白是一种3c样蛋白酶，已被证明可以抑制IFN产生。nsp5的半胱氨酸酶活性裂解NEMO，NEMO是NF-κB通路的调节因子，它的裂解阻碍了RIG-1/MDA5信号通路。在PDCoV 感染中nsp5通过裂解STAT2拮抗I型IFN信号通路。

有报道称nsp7抑制STAT1和STAT2诱导的ISRE激 活。Nsp7与KPNA1竞 争，KPNA1是 介 导ISGF3核移位的适配器，与STAT1一起阻止ISGF3核转运，导致IFN信号受抑制。而STAT1和STAT2的表达和磷酸化不受PEDV nsp7的影响。

PEDV nsp16负调控RLR介导的信号通路激活，抑制IFN刺激的IFIT家族成员(IFIT1、IFIT2、IFIT3)的表达，进而促进PEDV复制。

PEDV 非结构蛋白推测其在先天免疫逃避方面与人冠状病毒具有类似的功能，结果有待实验验证。

3 结语

至今，猪流行性腹泻虽然在大范围内得以控制，但其最近流行的毒株仍未有有效疫苗预防，PEDV主要的传播方式为口粪传播，猪群一经感染，传播速度快，防治难，在最近研究中，发现PEDV感染宿主靶细胞后IFN表达下降，主要表现在抑制I干扰素和III干扰素产生，PEDV的11种蛋白均可以通过抑制或激活不同的蛋白拮抗干扰素的产生，通过抑制TBK1、降解STAT1、阻碍NF-κB、IRF3及IRF1核移位、干扰RIG-I/STING泛素化等信号通路等方式，从而帮助病毒逃避先天免疫中。

参考文献：略