豬流行性腹瀉病毒逃避宿主IFN免疫應答機制研究進展

宋利娜，劉沂霖，任 銳，蘇 雙，尹榮蘭*

1.吉林大學動物醫學院，吉林長春 130062；2.吉林省畜牧獸醫科學研究院，吉林長春 130062

豬流行性腹瀉（Porcine epidemic diarrhea，PED）是由豬流行性腹瀉病毒（Porcine epidemic diarrhea virus， PEDV）引起的急性傳染病，其典型病癥為急性腸胃炎、水樣腹瀉、嘔吐等，可在各年齡階段的豬中傳播，在仔豬中的死亡率高達100%，2010年底中國大面積爆發急性豬流行性腹瀉造成了嚴重的經濟損失，2013年首次在美國報道，一年內造成800萬頭仔豬病死，并迅速傳至加拿大和墨西哥，隨后PEDV在亞洲其他國家爆發，如韓國、日本。

PEDV屬于冠狀病毒屬α冠狀病毒科，PEDV基因組為約28kb的單股正鏈RNA，包括5’帽子和3’poly尾巴，5’UTR和3’UTR及7個開放閱讀框（ORF1a，ORF1b和ORF2-6），ORF1a翻譯成復制酶多蛋白復合物，而ORF1b是通過一個核糖體移位（1 ribosomal frame shift， RFS）表達的，最終將ppla延伸到pp1ab。四個結構蛋白（纖突蛋白S、囊膜蛋白E、膜蛋白M和核衣殼蛋白N）和16個非結構蛋白（nsp1-16），S蛋白與宿主靶細胞受體結合介導病毒入侵和誘導中和抗體。S蛋白還與體外復制適應性和體內PEDV毒力減弱有關。S基因編碼的S蛋白由兩個結構域S1和S2組成，其中S1與宿主細胞受體的相互作用與感染細胞相關。

病毒在感染和復制過程中，先天免疫作為免疫應答的第一道防線，以防止感染的擴散，并幫助啟動適應性免疫反應，最終將病毒從宿主體內清除。它涉及多種機制，包括IFNs、炎性細胞因子、凋亡、自噬等。其中干擾素作為宿主免疫防御病毒感染最主要的細胞因子，在協助病毒逃逸起到重要作用。

然而PEDV感染可抑制干擾素的表達，PEDV通過抑制TBK1、降解STAT1、阻礙NF-κB、IRF3及IRF1核移位、干擾RIG-I/STING泛素化等信號通路等方式，干擾IFN表達或其功能發揮，從而協助病毒免疫逃逸。本文主要闡述PEDV免疫逃逸中IFN應答機制研究，旨在為PEDV的疫苗和新型抗病毒藥物研究提供思路。

1 干擾素應答概述

1.1 干擾素分型

眾所周知干擾素根據受體不同可分為三種類型：I型干擾素(IFNα/β)，II型干擾素(IFN-γ)，III型干擾素(IFN-λ)，I型干擾素的IFNα有13個 亞 型，IFNβ、IFNε、IFNκ、IFNω。II型 干擾素在豬中只報道了一個亞型IFN-γ，它可以產生很多免疫細胞，III型干擾素包括IFN-λ1 (IL-29)，IFN-λ2 (IL-28A)， IFN-λ3 (IL-28B)和IFN-λ4。

1.2 干擾素受體

不同類型的干擾素信號依賴于不同的受體。IFNα/β依 賴 于IFN-α受 體1(IFNAR1)和(IFNAR2)異源二聚體復合物，此受體在所有有核細胞中均表達。IFN-γ通過IFN-γ受體（IFNGR）形成同源二聚體復合物，IFN-λ通過白介素受體2（IL10R2）和IFN-λ受體1（IFNLR1）形成的異源二聚體傳遞信號，IL10R2廣泛分布于不同類型的細胞中，但是IFNLR1只局限于上皮細胞中，所以IFN-λ介導的抗病毒功能局限于上皮細胞內。PEDV感染豬小腸上皮細胞，小腸上皮細胞表面是宿主抵御腸道病毒感染的第一道防線。由于腸上皮黏膜表面的這種特點，IFN誘導和信號通路在腸黏膜表面是特有的。

2 PEDV抑制干擾素應答

2.1 PEDV結構蛋白抑制干擾素應答途徑

PEDV抑制干擾素產生，具有逃避宿主IFN免疫應答的能力。最新研究發現，PEDV至少有11種病毒蛋白抑制IFN產生。PEDV蛋白中，ORF3、E、M、N、nsp1、nsp3、nsp5、nsp8、nsp14、nsp15、nsp16通過抑制TBK1、降解STAT1、阻礙NF-κB、IRF3及IRF1核移位、干擾RIG-I/STING泛素化等不同的信號通路抑制IFN活性。

冠狀病毒的結構蛋白拮抗病毒干擾素的方式不盡相同，Yang等研究發現PEDV S蛋白通過JAK2-STAT3通路誘導表皮生長因子受體EGFR激活從而增強和促進PEDV的復制。

冠狀病毒的N蛋白結合RNA，在病毒組裝時將病毒基因組RNA包裹在病毒顆粒的核衣殼中，保護病毒基因組。PEDV基因組編碼的20種蛋白中，N蛋白是含量最多的蛋白，參與病毒基因組織、病毒裝配、細胞周期調控、細胞凋亡誘導、宿主應激反應等。

PEDV N蛋白已被確定為干擾素拮抗劑，通過 阻 礙IRF3和NF-κB激 活 從 而 抑 制IFN-β和ISGs的表達。PEDV N蛋白通過抑制TBK1及其上游RIG-I、MDA-5、VISA和TRAF3從而抑制IFN-β啟動子的激活。進一步的實驗證實，N直接與TBK1相互作用，阻斷了TBK1與IRF3之間的關聯，從而抑制了TBK1誘導的IRF3磷酸化和IFN-β的產生。N蛋白通過阻斷NF -κB核移位抑制 poly(I:C)誘導的IFN-λ3的生產，但在IPEC-J2細胞，不影響poly(I:C)誘導的I型和II型干擾素的生產。

最近的研究表明，SARS-CoV N蛋白通過抑制TRIM25介導的RIG-I泛素化來抑制I型IFN的產生。MERS-CoV N蛋白還通過與TRIM25相互作用阻斷IFN的產生。此外，MHV和SARS-CoV N蛋白均干擾蛋白激酶R (PACT)的細胞蛋白激活劑功能，該蛋白可與RIG-I和MDA5結合，激活IFN的產生，從而拮抗I型IFN信號傳導。

2.2 PEDV非結構蛋白抑制干擾素應答途徑

PEDV蛋白中，非結構蛋白nsp1是最有效的IFN拮抗劑，nsp1可以調節IRF1抑制IFN-λ抗病毒作用，進一步研究表明nsp1不影響IRF3的磷酸化和核易位，而是通過IRF3和CBP相互作用，依賴蛋白酶體降解CBP，從而抑制IFN啟動子激活。

NF-κB的激活對于I型干擾素的生產、促炎細胞因子、抑制病毒感染至關重要。然而PEDV nsp1干擾NF-κB激活，它能抑制IκBα的磷酸化和降解，并阻礙p65核移位，從而抑制干擾素和促炎細胞因子的早期生產。

PEDV nsp1阻斷IRF1的核移位，減少過氧化物酶體的數量，進而抑制IRF1介導的III型IFNs。PEDV nsp1蛋白的保守殘基對IFN的抑制至關重要。nsp1在PEDV感染過程中調節先天免疫應答的多重作用表明，nsp1在PEDV復制周期中發揮重要作用。

PEDV nsp3中的木瓜蛋白酶2(PLP2)具有去泛素酶(deubiquitinase，DUB)活性，可以使細胞質K48和K63連接的聚泛素化鏈去泛素化。α-冠狀病毒和β-冠狀病毒的nsp3的PLP2與K48和K63的去泛素化都有關系。SARS-CoV PLP2可降低STING-TRAF3-TBK1復 合 物 中RIG-1、STING、TRAF3、TBK1和IRF3泛 素 化 水 平，抑 制I型 干擾素信號通路。同樣，PEDV PLP2與去泛素化的RIG-I和STING相互作用，拮抗IFN反應。同樣，PEDV上調MDM2表達，下調p53，顯著抑制IRF7表達，提示PEDV PLP2也可能靶向p53通路，逃避先天免疫，抑制p53依賴性的細胞凋亡。

PEDV的nsp5蛋白是一種3c樣蛋白酶，已被證明可以抑制IFN產生。nsp5的半胱氨酸酶活性裂解NEMO，NEMO是NF-κB通路的調節因子，它的裂解阻礙了RIG-1/MDA5信號通路。在PDCoV 感染中nsp5通過裂解STAT2拮抗I型IFN信號通路。

有報道稱nsp7抑制STAT1和STAT2誘導的ISRE激 活。Nsp7與KPNA1競 爭，KPNA1是 介 導ISGF3核移位的適配器，與STAT1一起阻止ISGF3核轉運，導致IFN信號受抑制。而STAT1和STAT2的表達和磷酸化不受PEDV nsp7的影響。

PEDV nsp16負調控RLR介導的信號通路激活，抑制IFN刺激的IFIT家族成員(IFIT1、IFIT2、IFIT3)的表達，進而促進PEDV復制。

PEDV 非結構蛋白推測其在先天免疫逃避方面與人冠狀病毒具有類似的功能，結果有待實驗驗證。

3 結語

至今，豬流行性腹瀉雖然在大范圍內得以控制，但其最近流行的毒株仍未有有效疫苗預防，PEDV主要的傳播方式為口糞傳播，豬群一經感染，傳播速度快，防治難，在最近研究中，發現PEDV感染宿主靶細胞后IFN表達下降，主要表現在抑制I干擾素和III干擾素產生，PEDV的11種蛋白均可以通過抑制或激活不同的蛋白拮抗干擾素的產生，通過抑制TBK1、降解STAT1、阻礙NF-κB、IRF3及IRF1核移位、干擾RIG-I/STING泛素化等信號通路等方式，從而幫助病毒逃避先天免疫中。

參考文獻：略