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ELISA系列 | 干扰素IFN家族成员

作者:池博专刊    发布日期:2021-03-17 15:00


20世纪50年代首次发现I型干扰素,1965年首次发现II型干扰素,2003年,两个研究组分别报告发现了三种新的干扰素样细胞因子,分别称为IFNλ1、λ2和λ3或白细胞介素-29(IL-29)、IL-28A和IL-28,构成III型干扰素。两个研究小组还鉴定了新的受体IFNλR1(也称为IL-28RA),这些细胞因子通过该受体介导其生物活性。


干扰素(IFN)是具有多方面抗病毒和细胞调节特性的关键细胞因子。干扰素是一种多效性的生物反应调节剂,可激活数千个基因,诱导广泛的活性,调节细胞周期、分化、质膜分子、介质释放等,参与细胞增殖、先天性和适应性免疫、造血、血管生成和其他身体功能。

01 干 扰 素 分 类 及 成 员
 

基于结构特征、受体、细胞来源和生物活性,分为三种类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。人类Ⅰ型干扰素家族是以IFN-α为原型的大家族,包括13个IFN-α亚型、IFN-β、IFN-ε、IFN-κ和IFN-ω;II型干扰素(在人类中称为IFN-γ);III型干扰素IFN-λ1/2/3/4。I型干扰素在9号染色体上聚集为基因簇。Ⅲ类干扰素在19号染色体聚集成簇(表1)。


表1. 人类干扰素名录
 

类别 常用名 描述 染色体位置 受体
Ⅰ类 IFN-β   interferon beta 1   Chromosome 9, NC_000009.12
  (21077104..21077942, complement)
  IFNαR1(IFNAR1)

  IFNαR2 (IFNAR2)
IFN-ω   interferon omega 1   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21140632..21141832, complement)
IFN-α   interferon alpha 21   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21165637..21166660, complement)
  interferon alpha 4   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21186618..21187682, complement)
  interferon alpha 7   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21201469..21202205, complement)
  interferon alpha 10   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21206181..21207143, complement)
  interferon omega 1
  pseudogene 18
  Chromosome 9, NC_000009.12
   (21209173..21209899, complement)
  interferon alpha 16   Chromosome 9, NC_000009.12
  (21216373..21217311, complement)
  interferon alpha 17   Chromosome 9, NC_000009.12
  (21227243..21228222, complement)
  interferon alpha 14   Chromosome 9, NC_000009.12
    (21239002..21240005, complement)
  interferon alpha 5   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21304326..21305313, complement)
  interferon alpha 6   Chromosome 9, NC_000009.12
  (21350318..21350887, complement)
  interferon alpha 13   Chromosome 9, NC_000009.12
  (21367372..21368057, complement)
  interferon alpha 2   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21384255..21385398, complement)
  interferon alpha 8   Chromosome 9, NC_000009.12
  (21409117..21410185)
  interferon alpha 1   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21440439..21441316)
IFN-ε   interferon epsilon   Chromosome 9, NC_000009.12
   (21480839..21482313, complement)
IFN-κ   interferon kappa   Chromosome 9, NC_000009.12
   (27524290..27526498)
Ⅱ类 IFN-γ   interferon gamma   Chromosome 12, NC_000012.12
   (68154768..68159740, complement)
  IFNγR1(IFNGR1)

  IFNγR2 (IFNGR2)
Ⅲ类 IFN-λ3   interferon lambda 3   Chromosome 19, NC_000019.10
   (39243553..39245077, complement)
  IFNλR1
  (IL-28RA)
  IL-10R2
IFN-λ4   interferon lambda 4
   (gene/pseudogene)
  Chromosome 19, NC_000019.10
   (39246314..39248856, complement)
IFN-λ2   interferon lambda 2   Chromosome 19, NC_000019.10
  (39268396..39270188)
IFN-λ1   interferon lambda 1   Chromosome 19, NC_000019.10
   (39296407..39298673)



02 干 扰 素 功 能


机体几乎所有有核细胞都能在感染时产生IFN-α,但IFN-α的主要来源是浆细胞样DC。Toll样受体(TLR)7和TLR9的激活诱导DC产生I型干扰素。IFN-α通过IFNAR1/IFNAR2传递信号,影响多种免疫细胞的功能。例如,在B细胞中,IFN-α诱导分化、类别转换和抗体产生。此外,IFN-α还诱导DC上MHCⅡ类分子和共刺激分子的表达。此外,IFN-α促进活化的CD4+T细胞以及记忆性CD8+T细胞的存活。Ⅰ型干扰素有四大功能。首先,它们在受感染细胞和邻近细胞中诱导细胞固有的抗菌状态,从而限制传染源,特别是病毒病原体的传播。其次,它们以平衡的方式调节先天免疫反应,促进抗原呈递和自然杀伤细胞功能,同时抑制促炎症途径和细胞因子的产生。第三,它们激活适应性免疫系统,从而促进高亲和力抗原特异性T和B细胞反应和免疫记忆的发展。第四,它们具有抗增殖活性。最近的一些研究表明,在多种癌细胞系中,I型干扰素诱导自噬。Ⅰ型IFN的这一新功能可能在病毒清除、抗原递呈、抑制增殖以及Ⅰ型IFN产生的正反馈回路中发挥重要作用。Ⅰ型干扰素对急性病毒感染有保护作用,但对细菌感染和自身免疫性疾病有保护作用或有害作用。


IFN-γ是Ⅱ型干扰素家族的唯一成员,主要由T淋巴细胞、自然杀伤细胞和抗原提呈细胞(APCs)如单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞分泌。IFN-γ的产生受抗原呈递细胞分泌的细胞因子控制,尤其是IL12和IL18。IFN-γ通过其受体IFNGR1和IFNGR2发出信号,激活巨噬细胞并促进Th1反应。IFN-γ信号是肉芽肿形成和控制细胞内病原体(如分枝杆菌)感染所必需的。该途径的多态性和突变与分枝杆菌感染有关。IFN-γ在抗肿瘤免疫反应中也起着重要作用。它能增强IFNα或IFNβ诱导的抗病毒活性。因此,I型和II型干扰素通常协同作用,激活多种先天性和适应性免疫应答,从而诱导有效的抗肿瘤免疫和消除病毒感染。


Ⅲ型干扰素家族是最近被描述的家族,由IFNλ-1(也称为IL-29)、IFNλ-2(IL-28A)、IFNλ-3(IL-28B)和IFNλ-4组成。它由抗原呈递细胞和上皮细胞产生。Ⅲ型干扰素表现出与Ⅰ型干扰素相似的功能。此外,它们是粘膜部位屏障完整性的主要保护剂。在粘膜部位它们刺激病原体清除,同时抑制炎症以维持屏障完整性。


所有类型IFN产生/信号传导的失调与多种病理相关。IFNα通路的激活与多种自身免疫性疾病有关,如系统性红斑狼疮、Addison病、流产、IFN-γ参与维持子宫蜕膜层和血管重塑、儿童1型糖尿病、心血管并发症(心律失常、心肌炎、可逆性高血压、缺血性心脏病、心包炎和心包积液、心肌病)、结节病、甲状腺功能异常、多发性硬化、类风湿性关节炎(RA)、骨关节炎(OA)和传染性骨病等炎症性骨破坏性疾病、抑郁和其他认知和精神障碍等。


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目录号 产品名称


主要参考文献:

•  Capobianchi MR, Uleri E, Caglioti C, Dolei A. Type I IFN family members: similarity, differences and interaction. Cytokine Growth Factor Rev. 2015 Apr;26(2):103-11.

• Broggi A, Granucci F, Zanoni I. Type III interferons: Balancing tissue tolerance and resistance to pathogen invasion. J Exp Med. 2020 Jan 6;217(1): e20190295.

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