猪繁殖与呼吸综合征病毒抑制I型干扰素机制的研究进展

张 辉，崔焕忠，杨 欢，高云航，杨 倩，常晓博，尹 健，齐 磊，秦贵信

（吉林农业大学动物科学技术学院，吉林 长春 130118）

猪繁殖与呼吸综合征（Porcine reproductive and respiratory syndrome，PRRS）是世界范围内给养猪业造成巨大经济损失的重要疫病之一，病死率高达20%-60%，于1996年在我国首次报道发生。猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcinereproductiveandrespiratory syndromevirus，PRRSV）感染猪后可引起持续性感染，其原因可能为中和抗体产生较慢以及先天免疫反应抑制的结果[1]。研究表明，在感染细胞和猪体内PRRSV可以抑制I型IFN产生，本文对PRRSV抑制I型IFN机制进行了简要阐述。

1 PRRSV对TLRs的表达及其信号通路的调控

Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）在激活先天性免疫中发挥着重要作用，与控制病毒感染相关的有 TLR3、TLR7、TLR8和TLR9。以 poly（I:C）和PRRSV作用猪肺泡巨噬细胞（porcine alveolarmac⁃rophages，PAMs）和猪骨髓造血干细胞来源的幼稚树突状细胞，未刺激的PAMs中TLR3、TLR7和TLR8的表达高于幼稚树突状细胞；与之相反，PRRSV感染幼稚树突状细胞6 h后负调控TLR3、TLR7和TLR8表达，然而在感染后24 h，表达量又恢复到基本水平；poly（I:C）刺激PAMs促进TLR3表达，抑制TLR7和TLR8表达。TLR3的激活导致抗PRRSV反应增强，病毒增殖减少。截短了TLR3的TIR区域可促进PRRSV在Marc-145中增殖，而未截短的TLR3则抑制PRRSV增殖，表明TLR3负调控病毒的增殖，对宿主抗PRRSV的先天性免疫起着重要作用[2]。poly（I:C）与LPS刺激PRRSV感染细胞，TLR4的表达均无变化，但TLR3的表达显著降低。TLR3识别病毒dsRNA，间接激活IFN调控因子（IFN regulatory factor，IRF）3和IRF7，诱导IFN-α产生，PRRSV通过调控TLR3信号通路来调控IFN产生。

2 PRRSV通过IRF介导的RIG-I/MDA5通路靶向作用于IFN增强子

PRRSV感染Marc-145细胞对IFN-α和IFN-β的转录没有影响，以tRNA处理后，IFN基因与增强子基因的mRNA表达均升高；然而PRRSV感染与tRNA 共同处理，IFN-α、IFN-β、ATF-2和IRF3显著减少，这是由于PRRSV介导的抑制RIG-I信号通路。PRRSV激活NF-κB和AP-1通路，抑制IRF3 通路[3]。

PRRSV非结构蛋白在抑制I型IFN方面发挥了重要作用。Nsp1α羧基末端14个氨基酸对于下调IFN-β和NF-κB表达水平至关重要，Nsp1β可抑制IRF3的磷酸化与核易位，从而抑制I型IFN产生。Nsp1可强烈抑制IFN-B启动子激活，并通过核内降解cAMP反应元件结合蛋白（CREB）的结合蛋白（CBP），从而破坏IFN基因表达关键增强子的形成。Nsp2含有与OUT结构域相关的早期解离活性位点和CP活性位点，早期解离活性在ISGs和NF–κB信号转导中发挥作用，CP活性位点抑制IRF3磷酸化与核转运，负调控I型IFN产生[4]。Nsp4可抑制IFN-β产生。Nsp11可阻断IRF3和IκB磷酸化，导致IRF3和IκB的核转运受到抑制，从而抑制RIG-I信号转导。此外，Nsp11通过NendoU结构域降解IFN-β启动刺激因子（IPS-1）的mRNA，IPS-1的降解导致下游信号通路的抑制，从而阻碍IRF3和NF-κB下游的激活。

3 PRRSV对NF-κB信号通路的调控

3.1 N蛋白正调控NF-κB通路 病毒根据自身需要来激活或抑制NF-κB通路，因而许多病毒已经进化以阻断NF-κB激活来逃避宿主先天性免疫。用传染性胃肠炎病毒刺激猪浆细胞样DC（plasmacytoid dendritic cells，pDCs），PRRSV 促 进NF-κB磷酸化；而且PRRSV感染Marc-145细胞和PAMs晚期激活了NF-κB通路。病毒激活NF-κB通路，调控宿主细胞的增殖和凋亡，以利于病毒增殖；然而通过超量表达IκBα显性失活形式来阻止NF-κB的激活并未影响病毒增殖，表明PRRSV激活NF-κB通路可能参与细胞凋亡或调控细胞因子等其他过程[5]。

N蛋白的30-73位氨基酸区域参与NF-κB激活，核定位信号与核仁定位信号都位于这个活性区域，因而推测NF-κB的激活与N蛋白的核定位有关，这个区域对于N端二聚化非常重要，二聚化蛋白可以嵌入到NF-κB激活区域，暗示二聚化可能与NF-κB激活有关[3]。

3.2 Nsp1α 和Nsp2负调控NF-κB通路 Nsp1α可抑制NF-κB激活，利用NF-κB和PRDII荧光素酶报告系统，检测Nsp1α在转染24 h后两种荧光素活性的降低情况。当有Nsp1α存在时，IκBα磷酸化受到抑制，导致刺激TNF-α的NF-κB核转位阻断，基因突变表明Nsp1αN端锌指结构基序（ZF1）对于Nsp1α抑制IFN产生至关重要。目前还不能确定Nsp1降解CBP是由Nsp1α还是Nsp1β介导的，推测细胞质中的Nsp1激活NF-κB，细胞核中的Nsp1通过锌指结构基序降解CBP[6]。研究发现Nsp1α羧基端的第176位氨基酸能够抑制IFN-β产生。

泛素化参与RIG-I和TLRs信号转导，如募集接头蛋白及IκBα降解。Nsp2可通过OUT结构域抑制I型IFN产生，OUT结构域能够使泛素和ISG15与底物解离，而且Nsp2可通过未知机制负调控NF-κB激活，此外Nsp2可能干预磷酸化的IκB聚泛素化，导致IκB降解失活[7]。

4 PRRSV抑制JAK-STAT信号通路与ISG表达

PRRSV感染Marc-145细胞24 h后，抑制JAK-STAT通路，阻断ISGF3核转运。传染性胃肠炎病毒刺激pDCs，STAT1的核转运被PRRSV抑制，在此过程Nsp1β通过抑制STAT1磷酸化和IS⁃GF3核转运发挥重要作用；酵母双杂交试验发现Nsp1α与PIAS1相互作用，PIAS1作为STAT1通路的负调控子和SUMO E3连接酶发挥作用；Nsp1α与PIAS1作用导致Nsp1α类泛素化，加速Nsp1α转运入核[8]。Nsp2的OUT结构域具有去泛素化活性，在293T细胞中可降低泛素化与ISG化，表明病毒可通过Nsp2的早期解离逃避先天性免疫。综上所述，在PRRSV感染早期，Nsp1、Nsp2和Nsp11加速病毒基因转录和蛋白质翻译，然而通过抑制I型IFN产生和诱导IFN的信号通路，来抑制感染细胞的免疫反应。在感染后36～48 h，当感染进入晚期时，NF-kB通路被激活，有助于病毒在宿主体内的存活[9]。

5 PRRSV与细胞凋亡

猪感染后，PRRSV可导致感染细胞的邻近细胞发生凋亡。GP5蛋白通过其N末端119个氨基酸序列作用B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）的下游诱导细胞凋亡，Nsp4是一个关键的凋亡诱导剂，依赖于丝氨酸蛋白酶活性诱导凋亡。PRRSV感染猪肺泡细胞和来源于单核细胞的树突状细胞8 h，感染细胞趋于抗凋亡，但最终所有感染细胞由于凋亡和坏死全部死亡。病毒蛋白的表达对于诱导强烈的抗凋亡状态非常必要，在感染的吞噬细胞内未检测到结构蛋白以前，就检测到由PRRSV介导的抗凋亡效应，所以非结构蛋白可能参与抑制凋亡[10]。病毒诱导的细胞凋亡和I型IFN的产生对于宿主抵抗侵入病毒的防御机制非常重要，因而PRRSV可能积极干扰细胞凋亡，部分原因可能病毒是抑制I型IFN的产生，尤其是在感染早期阶段[11]。

IPS-1能够诱导RIG-I信号通路，导致I型IFN表达及线粒体介导的细胞凋亡，研究表明，IPS-1作为I型IFN诱导与细胞凋亡的一个桥梁发挥作用。PRRSV的Nsp11与SARS-CoV的Nsp15同源，SARS-CoV的Nsp15是核糖核酸内切酶，不依赖于IRF3的激活，抑制IPS-1诱导的细胞凋亡，暗示抑制IPS-1导致抑制细胞凋亡可能是PRRSV逃避免疫的一种方式[12]。

6 结语

PRRSV可操纵TLR、RIG-I及JAK-STAT信号通路调控IFN产生，此外PRRSV还可激活或抑制包括NF-κB通路在内的其他通路；Nsp1、Nsp2和Nsp11等非结构蛋白也参与I型IFN产生的调控，目前已经鉴定出部分具有生物功能的结构域和基序。由于对PRRSV如何逃避宿主免疫反应的知识了解很少，导致对疾病控制不当。因此深入开展抑制I型IFN机制研究，鉴定IFN调节的活性位点，应用感染性cDNA构建基因突变株，消除病毒的免疫抑制功能，构建新型减毒疫苗株，可能是控制PRRS的可行方法。

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