干扰素在促进流感后细菌继发感染中的作用机制研究进展

李静云，白 玉，连朋敬，张子卉，乔 健

(中国农业大学动物医学院，北京 100193)

流感(Influenza)是由流感病毒(Influenza virus)引起的急性呼吸道感染性疾病。历史上4次流感大流行的暴发和每年季节性流感的传播都严重威胁着人和动物健康，并造成巨大的经济损失。对流感大流行和季节性流感的研究表明，流感发生后易继发细菌感染，且主要为肺炎链球菌和金黄色葡萄球菌等细菌的感染，从而导致更高的发病率和病死率。例如，在1918年的流感大流行中，95%的重症和死亡病人都存在细菌感染，而且主要为肺炎链球菌的感染[1]。在2009年H1N1流感流行时，则有25%～56%重症患者存在金黄色葡萄球菌等细菌感染[2]。在季节性流感流行时，流感患者中也存在细菌的继发感染[3]。因此，流感病毒感染后细菌的继发感染具有重要的公共卫生学意义，明确流感病毒引起机体易继发细菌感染的机制，可更好地防治流感及伴随的细菌感染。

干扰素(interferon,IFN)是病毒或其他干扰素诱生剂刺激细胞所分泌的一类细胞因子。根据其氨基酸序列和结合膜受体的不同，干扰素被分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，且都是通过与靶细胞上的膜受体结合来发挥相应的抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等多种生物学作用。流感病毒感染后可诱导机体产生这3种类型干扰素[4-6]。虽然干扰素(特别是Ⅰ型干扰素)具有抗病毒的作用，然而其既有助于抵抗某些细菌(如幽门螺杆菌)的感染，但也可以损害机体对另一些细菌(如结核分支杆菌)的清除。近些年的许多研究都表明流感病毒感染后诱导机体产生的这3种类型干扰素可通过多种机制，降低机体的先天免疫，从而促进细菌的继发感染。本文概述了流感病毒促进细菌继发感染的机制以及Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型干扰素在这一过程中分别所起的作用，以期为临床防治提供一些参考。

1 流感病毒感染易导致细菌继发感染机制

自1918年流感大流行后首次报道了关于流感病毒与细菌共感染的动物研究后，近一个世纪以来，关于流感病毒感染后易导致细菌继发感染的机制已有许多的研究报道。较多研究表明流感病毒感染可通过抑制机体的先天免疫等机制，从而有利于细菌在呼吸道的定植以及感染。

流感病毒感染后可降低呼吸道黏膜纤毛对入侵细菌的清除能力[7]，以及破坏呼吸道黏膜上皮表面，暴露隐藏的细菌黏附分子的结合受体，使得细菌容易附着于呼吸道上皮表面[8]，进而促进细菌在呼吸道的定植。

先天性免疫是机体抵抗病原感染的第一道防线。肺部的先天免疫系统需要非特异性、协调良好的先天免疫细胞和细胞因子等来有效地控制细菌感染。在细菌感染的早期，肺泡巨噬细胞可吞噬并清除少量的细菌；在感染后期，当细菌增殖过多时，清除细菌主要依赖于从外周血液中招募到肺部的中性粒细胞[9]。而流感病毒感染后可通过多种途径减少这些先天免疫细胞的数量，或是抑制其对细菌的清除功能，进而促进细菌的继发感染，而干扰素在这一过程中发挥了重要作用。

2 Ⅰ型干扰素在促进流感后细菌继发感染中的作用

Ⅰ型干扰素包括IFN-α和IFN-β等，其受体为大多数细胞表面都存在的Ⅰ型干扰素受体(IFN-α receptor,IFNAR)。Ⅰ型干扰素通常被认为具有抗病毒的作用，但已有越来越多的研究表明Ⅰ型干扰素也可促进一部分细菌、真菌、寄生虫甚至是病毒的感染[10]。在流感后细菌继发感染中，Ⅰ型干扰素可通过抑制趋化因子产生等途径来减少巨噬细胞或是中性粒细胞招募到肺部，从而减少这些先天免疫细胞对细菌的清除，促进流感后细菌的继发感染[11]。

2.1 抑制趋化因子的产生

免疫细胞、内皮细胞和成纤维细胞都可在细菌感染等的刺激下分泌趋化因子。趋化因子通过与其特异性受体结合，招募外周血液中的单核细胞和中性粒细胞等进入感染发生的部位，从而发挥清除病原的作用[12]。趋化因子分为4个亚族，分别为CC、CXC、C和CX3C(C为半胱氨酸，X为任意氨基酸)。大多数趋化因子属于CC和CXC这2个亚族。其中CC亚族有28个成员，为CCL1-CCL28，主要对巨噬细胞、树突状细胞和自然杀伤细胞(natural killer cells,NK cells)等具有强大趋化活性。CXC亚族有17个成员，为CXCL1-CXCL17，主要趋化中性粒细胞，比较重要的CXC亚族趋化因子为人体中的CXCL8和小鼠中的CXCL1和CXCL2。

Joyce E A等[13]研究发现肺炎链球菌定植在上呼吸道可诱导IFN-β等Ⅰ型干扰素的表达。Nakamura S等[14]研究则表明流感病毒感染后可进一步增加IFN-β的产生，而且IFN-β可使得上呼吸道感染肺炎链球菌后CCL2的产生减少，进而损害巨噬细胞募集到上呼吸道，减少对细菌的清除，从而促进肺炎链球菌在上呼吸道的定植。

Shahangian A等[15]研究则表明流感病毒感染后产生的Ⅰ型干扰素也可抑制趋化因子CXCL1和CXCL2的产生，从而抑制中性粒细胞的招募，减少对继发感染的肺炎链球菌的清除，加重继发细菌性肺炎。而用抗体阻断IFNAR或是外源添加CXCL1和CXCL2都可提高小鼠对继发感染肺炎链球菌的清除能力。类似地，Shirey K A等[16]研究发现IFN-β处理巨噬细胞后可抑制肺炎链球菌诱导的CXCL1和CXCL2的表达。Schliehe C等[17]进一步的研究表明Ⅰ型干扰素对CXCL1的抑制作用是通过干扰素诱导蛋白Setdb2来实现的。Setdb2同时是一种赖氨酸甲基转移酶，可与CXCL1基因的启动子结合，催化组蛋白H3K9的甲基化，从而抑制CXCL1的表达。因此流感病毒感染后产生的Ⅰ型干扰素可通过诱导Setdb2的表达来抑制CXCL1的产生，从而减少中性粒细胞募集到肺部的数量，促进细菌的继发感染。

2.2 抑制IL-17及相关细胞因子的产生

IL-17细胞因子家族是一类重要的促炎因子，通过与体内多种细胞表达的膜受体IL-17R结合，诱导其他促炎因子和趋化因子CCL2、CXCL1等的分泌，招募中性粒细胞到感染部位从而抵抗病原感染。IL-17细胞因子家族目前有6个成员，分别为IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F(通常所说的IL-17即是IL-17A)[18]。其中研究较多的为IL-17A与IL-17F，其主要是由Th17细胞和γδ T细胞在IL-23的刺激下产生。

Th17细胞是一类有别于Th1、Th2细胞的CD4+T细胞亚型，主要产生促炎因子IL-17A、IL-17F和IL-22。Kudva A等[19]研究表明流感病毒感染后产生的IFN-β可抑制树突状细胞产生IL-23，从而抑制Th17细胞产生IL-17和IL-22，使得对金黄色葡萄球菌的清除减少。通过在流感病毒感染后外源加入IL-23，可使得继发感染金黄色葡萄球菌小鼠产生的IL-17和IL-22增多，对细菌的清除也增多。

Ⅰ型干扰素除了可抑制Th17细胞产生IL-17，同样可抑制γδ T细胞产生IL-17，并减少中性粒细胞募集到肺部，从而促进细菌感染[20]。γδ T细胞是一种特殊的先天性免疫T细胞，主要存在于皮肤和粘膜上皮，如消化道、肺脏等部位。Li W J等[21]研究发现在流感后继发感染肺炎链球菌的IFNAR缺失小鼠中，IL-17的产生增多，中性粒细胞的募集和对细菌的清除都增加。而且IL-17的产生主要来自于肺部的γδ T细胞。将IFNAR缺失小鼠中的γδ T细胞过继转移到IFNAR未缺失小鼠的肺中，可提高IFNAR未缺失小鼠对继发感染的肺炎链球菌的清除。因此，Ⅰ型干扰素可抑制Th17细胞和γδ T细胞产生IL-17，减少中性粒细胞招募到肺部以及对细菌的清除，使得流感后易继发细菌感染。

此外，Tian X等[22]在小鼠中直接用聚肌胞苷酸(polyinosine-polycytidylic acid,poly I:C )来激活识别流感病毒RNA的Toll样受体3(Toll-like receptors 3,TLR3)，再感染肺炎链球菌或是金黄色葡萄球菌，也会导致机体对细菌清除能力受损，而且这是由IFN-α所介导的。以上都说明了流感感染后产生的Ⅰ型干扰素虽然有助于抵抗病毒感染，但可促进细菌的定植和继发感染。

3 Ⅱ型干扰素在促进流感后细菌继发感染中的作用

Ⅱ型干扰素只有IFN-γ这一亚型，主要由活化的NK细胞、自然杀伤T细胞(natural killer T cells,NKT)和T细胞产生，发挥免疫调节功能，在细胞内病原体感染时起到激活免疫细胞的作用。然而，Rynda-Apple A等[23]研究发现流感病毒感染后机体对细菌继发感染的易感性的增加与IFN-γ分泌的增多有关。而且，越来越多发研究表明流感病毒感染后产生的IFN-γ也可通过多种途径促进细菌的继发感染。

3.1 抑制MARCO的表达

流感病毒感染后产生的IFN-γ虽然有助于机体对流感病毒的适应性免疫以及减轻炎症反应和肺损伤[24]，但Sun K等[9]研究表明，在肺炎链球菌继发感染的早期，流感病毒感染产生的IFN-γ可下调由肺泡巨噬细胞表达的具有胶原结构的巨噬细胞受体(macrophage receptor with collagenous structure,MARCO)，从而抑制肺泡巨噬细胞对肺炎链球菌的吞噬。同样，Hang D T T等[25]研究表明流感病毒感染后产生的IFN-γ也可抑制肺泡巨噬细胞对金黄色葡萄球菌的吞噬。因此，流感病毒感染后产生的IFN-γ可通过降低MARCO的表达抑制细菌感染早期肺泡巨噬细胞对细菌的吞噬，从而促进细菌继发感染。

3.2 抑制趋化因子的产生

IFN-γ除了可抑制巨噬细胞表面的清除受体MARCO的表达，还可抑制巨噬细胞活化后CXCL1和CXCL2的产生，从而减少中性粒细胞的募集。Hoeksema M A等[26]研究表明无论是在脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)处理之前或是同时或是之后加入IFN-γ都可抑制LPS诱导巨噬细胞产生CXCL1和CXCL2。当IFN-γ与LPS一同腹腔注射到小鼠中，小鼠腹腔中的CXCL1含量和中性粒细胞数量也都减少，表明IFN-γ可通过抑制巨噬细胞活化后CXCL1和CXCL2的产生来抑制中性粒细胞的募集。

而Didierlaurent A等[27]研究表明，在流感病毒感染后，肺泡巨噬细胞表现为对TLR配体如LPS刺激的低反应性，CXCL1和CXCL2产生以及中性粒细胞募集都减少，导致细菌继发感染后期肺部对细菌的清除减少。因此，可以推测流感病毒感染后巨噬细胞产生CXCL1和CXCL2以及中性粒细胞招募到感染肺部的减少可能部分是由IFN-γ所介导的。

3.3 抑制IL-17及相关细胞因子的产生

上文已经阐述了流感病毒感染后产生的Ⅰ型干扰素对IL-17及相关细胞因子产生的抑制。Podsiad A等[28]研究表明流感病毒感染后产生的IFN-γ也可抑制IL-23和IL-17的产生，并且是通过上调microRNA-155的表达来介导的，从而增加了机体对金黄色葡萄球菌继发感染的易感性。在继发金黄色葡萄球菌感染前用microRNA-155抑制剂或是IL-23处理小鼠，可提高IL-17的产生以及机体对细菌的清除和感染后的存活率。这表明IFN-γ使得流感发生后机体对继发感染细菌的清除受损和存活率的减少是由microRNA-155介导的，并且与IL-17及相关细胞因子产生的减少有关。

4 Ⅲ型干扰素在促进流感后细菌继发感染中的作用

Ⅲ型干扰素目前只发现了IFN-λ(IL-28/29)，又分为IFN-λ1(IL-29)、IFN-λ2(IL-28A)、IFN-λ3(IL-28B)这3个亚型[29]。其通过与细胞表面受体[包含IFNLR1(IL-28Rα)和IL-10R2]结合，发挥与Ⅰ型干扰素相似的生物学作用[30]。

Planet P J等[31]研究表明，IL28R缺失小鼠感染流感病毒7 d后再感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus,MRSA)，鼻腔和肺部对MRSA的清除都增多，表明流感病毒感染后产生的Ⅲ型干扰素可促进金黄色葡萄球菌在上呼吸道的定植以及进入下呼吸道导致感染。Ge C等[32]研究则表明中性粒细胞在防止金黄色葡萄球菌从上呼吸道进入下呼吸道中起了重要作用。因此，Ⅲ型干扰素也有可能通过抑制中性粒细胞的功能来促进细菌进入下呼吸道引发感染。Rich H等[33]研究表明在流感病毒感染后给予小鼠IFN-λ可减少中性粒细胞对MRSA和肺炎链球菌的吞噬，从而减少对细菌的清除。

5 展望

对感染性疾病的大多数研究都集中在单一病原的感染。然而，一些病原的感染经常是在已经存在其他病原感染的情况下发生的。在临床上，常见的有人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus,HIV)感染损害机体免疫功能，使得机体容易继发细菌甚至其他病毒的感染。流感病毒感染之后也容易使机体继发肺炎链球菌和金黄色葡萄球菌等细菌的感染，导致更高的发病率和病死率。而干扰素在流感后促进细菌继发感染这一过程中发挥了一定作用。

在细菌定植于上呼吸道的过程中，流感病毒感染后产生的Ⅰ型干扰素和Ⅲ型干扰素都可促进细菌在上呼吸道的定植，同时也就增加了细菌进入到下呼吸道导致肺炎的可能性。在下呼吸道细菌感染过程中，在细菌感染的早期，清除细菌主要依赖于肺泡巨噬细胞，而流感病毒感染后产生的Ⅱ型干扰素可下调肺泡巨噬细胞表达的清除受体MARCO，从而抑制感染早期肺泡巨噬细胞对细菌的清除。在细菌感染的后期，清除细菌主要依赖于中性粒细胞，流感病毒感染后产生的Ⅰ型和Ⅱ型干扰素都可抑制趋化因子CXCL1和CXCL2的产生或是抑制IL-17及相关细胞因子的产生，从而减少中性粒细胞的募集或是抑制其清除细菌的功能，进而促进细菌继发感染。

现在临床上已有IFN-α、IFN-β和IFN-γ的重组细胞因子药物用于治疗感染性疾病以及其他如哮喘等疾病[34-35]。鉴于干扰素可以促进流感后细菌的继发感染，所以在使用干扰素进行治疗时需要充分考虑。干扰素促进流感后细菌继发感染更具体的分子机制还需进一步的试验阐明(例如Ⅰ型和Ⅱ型干扰素有可能通过改变细胞代谢来有利于细菌的复制等[36])，以期更好地应对季节性流感和下一次的流感大流行以及伴随的细菌继发感染。