干扰素-L3 在抗猪肠道冠状病毒中的应用研究进展

郭珊珊

（ 沂水县姚店子畜牧兽医工作站，山东 临沂 276400 ）

近年来由冠状病毒引起的传染病，包括严重急性呼吸系统综合征（SARS）、中东呼吸综合征（MERS）等，能够感染多种哺乳动物和鸟类，因而对人类和动物健康构成了一定威胁[1-2]。猪肠道冠状病毒是仔猪致死性水样腹泻的主要病原体[3-4]。目前已知的猪肠道冠状病毒有4种，即传染性胃肠炎病毒（TGEV）、猪流行性腹泻病毒（PEDV）、猪急性腹泻综合征冠状病毒（SADS-CoV）和猪德尔塔冠状病毒（PDCoV）。上述4 种猪肠道冠状病毒主要感染肠道上皮细胞，引起肠细胞损伤、绒毛萎缩，临床表现为急性水样腹泻和呕吐，导致脱水和体重减轻[3-4]。目前针对PEDV的研究比其他3 种猪肠道冠状病毒多，且已开发了针对PEDV 的不同疫苗，但在有效性和安全性方面仍需进一步提升。最近有研究证实了PEDV 和PDCoV 之间N 蛋白介导的双向交叉反应[5]，但要确定这些冠状病毒之间受体的使用和抗原交叉反应之间是否存在协同调节还需进一步研究加以验证。由于猪肠道冠状病毒混合感染在临床中非常普遍[6]，而单一疫苗无法提供交叉保护，且目前尚无PDCoV 或SADS-CoV 的疫苗，导致预防多种猪肠道冠状病毒成为难题。

虽然几种已发现的猪肠道冠状病毒细胞受体不同，但它们均主要感染肠道上皮细胞。Ⅲ型干扰素（IFN-L）选择性作用于上皮细胞，如呼吸道以及胃肠道等[7]，提示IFN-L在上皮细胞抗病原体感染过程中发挥重要作用。且最近的研究揭示了IFN-L 在肠上皮屏障限制病毒感染中的重要性[8-10]，并表明与干扰素-L1（IFN-L1）相比，干扰素-L3（IFN-L3）可更有效地抑制PEDV 感染[11-14]。本文主要对IFN-L3在抗猪肠道冠状病毒方面发挥的作用及其临床抗猪肠道冠状病毒感染的可行性进行分析，以期为广谱抗猪肠道冠状病毒治疗剂的应用研究提供参考。

1 IFN-L概述

宿主的先天免疫系统是抵御病毒感染的第一道防线。干扰素（IFN）在宿主的抗病毒先天免疫中起到重要作用，根据其分子结构、途径诱导和细胞受体特异性可大致分为3 种：Ⅰ型IFN、Ⅱ型IFN 和IFN-L[15-16]。与Ⅰ型IFN 相似，IFN-L是一个多基因家族，在人上有4个成员，在鼠上由两个成员组成[17]，在猪上被克隆和表达较多的有IFN-L1 和IFN-L3[18]。与靶向各种类型细胞和器官的Ⅰ型IFN不同，上皮细胞是IFN-L的有效生产者，IFN-L受体仅限于表达在肠道、呼吸道等上皮细胞中。因此，IFN-L 反应主要限于上皮细胞[7]，提示IFN-L 在肠道上皮抗病毒感染过程中可能发挥重要作用。

2 IFN-L在肠道中的抗病毒作用

研究表明，病毒的复制策略和趋向性差异很大，并且病毒采用多种机制干扰宿主细胞产生IFNs。因此，病毒类型不同，IFN-L 诱导的抗病毒模式也有所不同[19-20]。但通常与病毒感染或病原体介导的宿主损害相关的相同刺激会通过模式识别受体（参与/激活）或病原体（相关/破坏相关分子模式）触发Ⅰ型IFN 和IFN-L 的产生[20-21]。这种情况下，上皮细胞主要产生Ⅲ型IFNs（IFN-Ls）[22-23]。上皮细胞产生的IFN-Ls对病毒感染或邻近的上皮细胞起到一定作用，抑制病毒复制并阻止病毒通过上皮传播[7]。当黏膜屏障被突破，存在广泛感染的威胁时，主要是Ⅰ型IFN 介导的系统性抗病毒反应抑制病毒感染[7]。因此可将基于IFN-L的抗病毒系统视为自主的黏膜防御系统，该机制可确保激活局部抗病毒保护且不触发系统性反应。

所有IFN-Ls 均通过独特的IFNLR1/IL10R2 受体复合物发出信号，其激活的基因信号类似Ⅰ型IFN（α 和β）[18]。IFN-L与其相应的受体结合后，刺激Janus激酶（JAK）信号转导转录子（STAT）途径，之后刺激该途径干扰素刺激基因（ISG）的转录并促使细胞趋于抗病毒状态[24]。最近也有研究表明，Ⅰ型IFN 和IFN-L 通过抑制核衣壳（可能还有其他病毒蛋白）的产生，从而限制SARS-CoV-2 进入肠上皮后的传播，减少功能性病毒颗粒向邻近细胞的释放[10]。有研究利用基因敲除小鼠作为特定的IFN 受体，从缺乏IFN-α/β 和IFN-L 受体的小鼠粪便中可检出SARS-CoV，而缺乏单个受体的小鼠则未能检出，提示IFN-L控制呼吸道和胃肠道上皮细胞中的病毒感染[21]。有研究结果显示，与Ⅰ型IFN（α和β）相比，肠道上皮细胞对IFN-L的反应更强[8-10]。上述结果表明，IFN-L 是胃肠道中重要的非冗余抗病毒物质，且在治疗过程中的副作用可能更小。

3 IFN-L3体外抗猪肠道冠状病毒活性

据报道显示，IFN-L3 抗病原体活性更优。有关人类肝炎病毒的研究结果表明，IFN-L3 对多种类型的肝炎病毒（乙型、丙型或戊型）均表现出抑制作用[25-27]。也有研究显示，IFN-L3不仅可以限制隐孢子虫入侵，还可通过促进肠上皮屏障功能增强上皮防御[28]。目前，以猪为对象进行相关研究较多的是IFN-L1 和IFN-L3。有关IFN-L 抗PEDV 的体外研究结果显示，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，诱导的干扰素-刺激基因（ISGs）水平最高[11-14]，表明IFN-L3是具有潜力的抗猪肠道冠状病毒物质。

除了IFN-L的抗病毒作用更具针对性、可诱导更高的ISGs 表达外，也有报道指出，IFN-L 的抗猪肠道冠状病毒活性优于Ⅰ型IFN的原因是IFN-L3和IFN-α抗猪肠道冠状病毒机制存在差异。与IFN-α 相比，IFN-L3 激活的信号通路更强大，特别是抗病毒的JAK-STAT 信号通路[14]。且在IFN-L3诱导的前10个基因中，猪rsad2和mx2基因瞬时表达可显著抑制PEDV感染[14]。

4 IFN-L3抗猪肠道冠状病毒的体外应用研究

有研究显示，利用杆状病毒表达系统表达的重组猪IFN-L3 具有较好的生物学活性，在体外可呈剂量依赖性地抑制PEDV 复制，并且上调相关ISGs的表达[29]。此外，构建重组植物乳杆菌菌株表达的IFN-L3在IPEC-J2细胞上也具有很好的抗PEDV、TGEV作用，且利用C端细胞壁锚定的重组植物乳杆菌比利用N 端跨膜锚定的重组植物乳杆菌具有更强的抗病毒作用，ISGs的表达更高[30]。上述两种表达系统各具特点，杆状病毒表达系统已发展成熟，具有成本低、表达蛋白活性好等优点，而植物乳杆菌由于具有益生菌特性可口服使用，为猪IFN-L3 的规模化生产奠定了基础、提供了思路。

5 IFN-L3临床应用中的理论治疗策略

在临床猪肠道冠状病毒感染过程中，IFN-L3 运用怎样的策略进行预防和治疗尚不清楚。但在人肠上皮细胞中的研究发现，与Ⅰ型IFN相比，IFN-L在预处理时间较短和浓度较低的情况下，可以更有效地抑制人肠上皮细胞中的SARS-CoV-2病毒，并能够在停用后抑制病毒复制超过72 h[10]。此外，在SARS-CoV-2感染后添加IFN-L仍然能够抑制病毒的复制和新生病毒的产生[10]。Dijkman等[31]报道指出，使用IFN-L进行预防和延迟治疗可完全保护小鼠免受致命的中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）感染。但也有研究表明，IFN-L可在病毒感染恢复过程中干扰肺修复，其机制与免疫调节无关[32]。

上述研究结果提示，在考虑将IFN-L3 作为治疗猪肠道冠状病毒感染的治疗策略时需要注意治疗时机和持续时间，以有效调节宿主的干扰素反应。可通过在感染早期诱导强烈的ISGs 抑制病毒复制，及时下调干扰素反应，从而实现肠上皮的有效修复，达到最佳保护效果。上述研究结论可为IFN-L3抗猪肠道冠状病毒感染的治疗策略提供一定参考。

6 展望

有效的广谱抗病毒药物对于预防和控制新出现的冠状病毒感染至关重要。尽管在识别和评估几种抗人冠状病毒感染的合成广谱抗病毒药物方面已取得了一定进展，但狭窄治疗窗口导致其应用与研究仍然存在一些限制。增强内源性IFN 和ISGs 的反应是另一种已应用几十年的抗病毒策略，然而Ⅰ型IFN 的副作用和Ⅰ型IFN 延迟治疗后检测到的促炎反应阻碍了其临床应用。

与Ⅰ型IFN相比，IFN-L可提供针对上皮表面更快、需要低浓度的抗病毒策略。其中，IFN-L3 在抗猪肠道冠状病毒过程中所展示的良好活性使其成为防御猪肠道冠状病毒感染的强有力的候选者。但考虑到IFN-L3作为治疗猪肠道冠状病毒感染的治疗策略时需注意治疗时机和持续时间，以实现有效修复肠上皮。

本文讨论了IFN-L3在防治猪肠道冠状病毒中的优势及其抗猪肠道冠状病毒的应用进展和相关理论治疗策略，旨在为进一步推广IFN-L3在抗猪肠道冠状病毒感染中的应用，以及研发广谱抗猪肠道冠状病毒治疗剂提供参考。