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国内:动物干扰素的研究进展
来源:固始土鸡孵化中心  点击量:6106

  近年来,随着病原菌新毒株、变异株的不断出现,我国动物疾病的防制面临严峻的挑战,目前的预防和治疗措施已经不能经济而有效地控制疫病的发展,尤其是病毒性疾病的危害日益严重,因此迫切需要一种有效的防治措施。
自1957年Isaacs和Lindenmann发现干扰素以来,干扰素已经显示出了极强的抗病毒、抗肿瘤以及免疫调节活性和应用前景。因而,干扰素的研究越来越受到人们的广泛关注。目前动物干扰素主要停留在基础研究和临床试验阶段,且大多数集中于猪、鸡、鱼等少数动物,但近年来也取得了不小的进步,目前已有商品化的猪、犬、鸡等重组干扰素产品面市。本文就近年来国内动物干扰素的研究进展综述如下。
  一、概况
  干扰素IFN是一类具有广泛生物学活性的蛋白质,具有调节机体免疫功能、抗病毒、抗肿瘤等多种作用,是机体防御系统的重要组成部分。IFN的抗病毒活性是通过宿主细胞而间接完成的,并具有严格的种属特异性及选择性。根据其来源和结构,IFN可分为α、β、γ三种类型,近年来,还发现了ω、τ等类型的干扰素。IFN—α主要由单核细胞产生;IFN—β主要由纤维母细胞产生,血管内皮细胞也可产生;IFN—γ由抗原及PHA等有丝分裂原刺激T细胞后产生,此外,NK细胞也可产生。IFN—τ是反刍动物孕体附植时滋养层细胞分泌的特有的妊娠识别信号因子,在妊娠识别中发挥着重要的作用。
  IFN—α、IFN—β尽管结构不同,但有许多相似之处,它们来自同一个祖先基因,结合相同的细胞表面受体,并发挥相似的生物学效应,因而将它们一起划归为Ⅰ型干扰素。其中IFN—α是20个结构相关的分子量约为 18kDa的多肽家族,每个由独立的基因编码;IFN—β是个单基因产物,是分子量20kDa的糖蛋白。IFN—γ属Ⅱ型干扰素,由大约21~24kDa的亚基组成的以同源双体形式存在的糖蛋白。IFN一γ对56℃、pH2和0.1% SDS敏感。
  二、干扰素的生物学活性
  干扰素在1957年被发现时,抗病毒活性被认为是其唯一特性,但随后研究发现干扰素除具有抗病毒增殖作用外,还有一系列其他生物学活性,如抗肿瘤、免疫调节作用等。大量研究表明,干扰素的生物学活性的发挥有赖于其诱导的多种效应蛋白质的合成。干扰素并不直接作为反式作用因子对其效应分子的基因组进行调控,而是通过受体介导的信号转导系统引发一系列特定的生化反应,最终达到效应分子的表达目的。此外,干扰素活性很高,并且其活性呈明显的多样性。现将其主要活性分述如下。
  (一)Ⅰ型干扰素的主要生物学活性
抑制病毒复制,主要是通过诱导细胞合成多种酶2’—5’寡聚腺苷酸合成酶等和旁分泌作用。
抑制细胞的增殖如肿瘤细胞等)。
加强NK细胞杀伤病毒感染细胞的能力(NK细胞具有干扰素受体。
改变 MHC分子的表达,增强MHCⅠ类分子的表达而抑制MHCⅡ类分子的表达。
  (二)Ⅱ型干扰素的主要生物学活性
  IFN—γ抗病毒活性较Ⅰ型低,但它的免疫调节和抗细胞增殖的作用较强,所以又称免疫干扰素,它是一种强的巨噬细胞、NK细胞、血管内皮细胞活化剂,能激活巨噬细胞并促进其活性;能直接作用于T和B淋巴细胞,促进分化;能增强MHCⅠ类分子和MHCⅡ类分子的表达。
  三、禽类干扰素的研究进展
  当前家禽肿瘤和病毒感染引起的鸡马立克病、新城疫、传染性法氏囊病、传染性支气管炎、传染性喉气管炎、脑脊髓炎、流感等给养禽业带来了每年数十亿元的经济损失,是当前养禽业发展的大敌。如何有效治疗家禽肿瘤和病毒感染性疾病一直是困扰禽病防治的重大难题之一。干扰素为这些疾病的防治提供了新的手段。
  在鸡干扰素的研究方面,近年来,夏春、程坚、刘胜旺、吕英姿等人采用PCR技术先后成功报道了丝羽乌骨鸡IFN、惠阳胡须鸡IFN—α、鸡γ—干扰素、石岐杂鸡α、γ—干扰素,鸭Ⅰ、Ⅱ干扰素等基因的克隆和序列分析,克隆得到的鸡IFN—α、γ基因的开放阅读框架ORF分别由约579和492个核苷酸组成;同时对禽类IFN基因的同源性进行了分析,确定了一些新的亚型;序列比对发现,不同品种鸡的同类IFN核苷酸同源性在90%以上,与相应的鸭IFN同源性在70%左右,提示同种不同品系禽类之间 IFN基因序列变异不大。

  吴志光等还对鸡α、γ—干扰素基因成功地进行了体外重组表达、纯化和活性测定,这些研究为我国禽类的基因文库构建和品种进化分析,以及基因工程干扰素的批量生产奠定了基础。
  张桂红等利用鸡白细胞、脾细胞、鸡胚成纤维细胞以有机锗Ce—132、新城疫弱毒株NDV—F、植物血凝素PHA、聚肌胞PolyI:C为诱生剂,对外源性IFN诱生条件如诱生剂量、诱生时间及培养条件进行了比较分析和探讨,结果发现诱生能力差异极显著P<0.01,且以Ce—132诱生IFN的能力为最强,其他依次为 NDV—F、PolyI:C、PHA;且鸡脾细胞和鸡白细胞产生的IFN效价高于鸡胚成纤维细胞;并且最佳诱生剂量依次为:Ce—132为70微克/毫升;鸡HDV—F为128HAU/毫升;PolyI:C为 50微克/毫升;PHA为40微克/毫升,这为干扰素的生产提供了参考资料。
时秀梅等用兽用干扰素诱生剂由黄芪、党参、灵芝等中药精制而成进行了抗病毒效果的试验研究,结果表明对传染性喉气管炎病毒ILTV、传染性法氏囊病毒1BDV等的临床防治效果显著。
  江国托等对目前市场上的鸡基因工程干扰素的临床应用情况进行了调查和研究,表明鸡干扰素在治疗ND、AE、ILT、IBD等疾病时疗效显著,并可广泛应用于其他病毒性和肿瘤性疾病,应用前景良好。他同时指出,科学的生产和应用有待深入研究。
在国外, Schltz等曾使用鸭重组Ⅰ型干扰素抗新城疫、禽流感和水泡性口炎病毒,取得了良好效果;尤其IFN对鸭乙型肝炎病毒感染有十分显著的治疗效果,15天内IFN可抑制鸭乙型肝炎病毒在肝细胞中繁殖。
  四、猪干扰素的研究进展
  猪干扰素是研究最早的动物干扰素之一,20世纪80年代就有猪干扰素的相关报道。近年来,对猪干扰素的诱导条件和理化活性有了进一步的研究,同时对猪白细胞干扰素进行了大量的临床试验。研究表明,它对猪的许多病毒性传染病如流行性腹泻、猪瘟、传染性胃肠炎等,以及对牛病毒性腹泻、小鹅瘟,羔羊腹泻等都具有不错的疗效,试验证实猪干扰素与牛羊等动物之间存在交叉活性。最近几年,猪干扰素α、β、γ基因的分子克隆与序列分析获得成功,谢海燕等采用PCR技术克隆得到的IFN—α基因由501个核苷酸组成,共编码166个氨基酸;夏春等克隆得到的猪β干扰素IFN—β基因片段长668个核苷酸,编码186个氨基酸。曹瑞兵等从经ConA诱导培养的猪外周血白细胞中扩增出猪IFN—γ基因,经改造后插入原核表达载体pRLG,并实现了在大肠杆菌中的高效表达,表达产物以包涵体形式存在,经变性、复性、脱盐、凝胶层析纯化处理,重组猪IFN—γ具有较高的干扰素活性。同时,万建青、陈涛等分别成功地在毕赤酵母表达系和大肠杆菌表达系统中表达出重组干扰素基因,表达产物占菌体总蛋白的比率在20%~35%之间,表达产物的具有抗病毒活性,为基因工程干扰素的规模化生产和应用提供了可能。
  五、鱼类干扰素的研究进展
  鱼类也是干扰素研究较早的动物之一。邵健忠等关于草鱼干扰素诱生条件的研究表明,草鱼IFN的合成受温度、病毒种类、病毒剂量、鱼体营养状况等因素的影响,25℃水温下诱生的IFN活性明显高于15℃和8℃。另外,采用细胞病变抑制法测定病毒诱导前后草鱼外周血中干扰素的活性变化的研究结果表明,经病毒诱导的草鱼血清中出现明显的干扰素抗病毒活性。草鱼组织干扰素体外诱生试验结果表明,从脾脏、外周血和胸腺组织中均能诱生出IFN,并且体外诱生的白细胞IFN与体内诱生的血清IFN是同一种物质,同时初步证实了T淋巴细胞是草鱼产生IFN的主要白细胞。采用半数细胞病变抑制等方法,成功用植物凝集素Phytoagglutinin,PHA在体内外诱导出草鱼γ—干扰素,并且发现佛波酯PMA和白细胞介素2IL2能显著地促进其诱生。对草鱼干扰素的免疫调节功能研究表明,其对草鱼巨噬细胞具有显著的激活作用,不同浓度干扰素对淋巴细胞的调节作用具有正负两方面的效应。张学文等通过分子重组,将人α—干扰素hu—IFN—α基因编码序列克隆到鲤鱼β—肌动蛋白基因启动子下游,构成能在鱼体内组成型表达hu—IFN—α的基因重组分子,获得了表达人α—干扰素的转基因草鱼,并检测到了转基因草鱼中人α—干扰素基因的表达;用转人—α干扰素基因草鱼肉糜饲喂大鼠进行食用安全研究,饲喂鼠临床表现正常,血液学指标、解剖学形态和重要器官功能组织学图像与对照组动物没有显著差别,推测可以安全食用。
  六、中草药干扰素诱生剂方面
  由于中草药诱生干扰素具有广谱、高效、无毒性、作用时间长、价格便宜、易操作等特点,因此,诱生干扰素中草药对防治畜禽疾病有着独特的优势和广阔的前景。中药抗病毒合剂由黄芪、板蓝根、大青叶、连翘、佩兰、射干、柴胡、地榆、槐花等10余种药材组成,甘草甜素、小柴胡汤、人参汤、八味地黄丸、十全大补汤、知柏地黄丸、桃红四物汤、大黄、牡丹皮汤、玉屏风散、银耳多糖、茯苓多糖、刺五加多糖、人参多糖等在人医上广泛使用的抗病毒药物,均可以作为诱生剂诱生干扰素。这些中草药可以作为添加剂增强动物体内干扰素的表达,从而提升动物对疾病的抵抗能力。
  七、前景与展望

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