干擾素

1.2.1 干擾素的種類與功能

干擾素為自然產生之物質能對抗病毒複製及製造的能力，於 1957 年 Isaacs 及 Lindermann 等學者把減毒的流行性感冒病毒接種於雞胚

胎細胞內而發現了胚胎會分泌物質去抑制流感病毒，而命名為干擾素 (Interferon；簡稱 IFN)。干擾素依照性質、功能與製造細胞等細分主要 可分為兩大型：Type I interferon、Type II interferon。第一型干擾素主要 有IFN-α 與 IFN-β，以抑制病毒與細胞分化為主要功能，在抵禦病毒入 侵的第一道防禦機制上扮演著重要的角色。因為這兩種干擾素的細胞表 面接受器相同，胺基酸排列亦有 29% 相符，所以被認為活性相似 (Hughes, Brown et al. 1987) ^[20]，也由於都可直接被生物體內的大部分細 胞所生成，以因應病毒的感染，所以又稱為病毒型干擾素，幾乎所有細 胞種類都能產生第一型干擾素，但是IFN-α 主要來源為單核球(monocyte) 與B 型淋巴球(B lymphocyte)，而 IFN-β 主要為纖維母細胞(fiberblast)分 泌。第二型干擾素為IFN-γ，主要由 T 淋巴細胞(CD4+與 CD8+ T cells)

與天然殺手細胞(Nature killer cells)所產生，前者藉由抗原的刺激或一些 T 細胞的刺激劑(如 concanavalin A 或 phytohemagglutinin)而產生 IFN-γ，

而後者被激活後也能分泌。Type II interferon 以負責免疫調節 (immunomodulation)為主。

其中 IFN-β 主要為抑制病毒增殖，當細胞受到病毒感染時，會釋放 出 IFN-β，經由 autocrine 或 paracrine 的方式誘導細胞的 endonuclease 作用，而切割細胞質中的 mRNA ；並且活化 protein kinase ，使得 eIF-2 (Eukaryotic initiation factor-2) 磷酸化而喪失活性，進而抑制蛋白質的合 成，再藉此抑制病毒在細胞內大量複製 (Diamond and Harris 2001) ^[21]及 抑制病毒感染之細胞增生，接著增加 p53 的表現，使細胞走向凋亡。

經由調控其他細胞激素的表現，IFN-β 可以調控組織抗原(major histocompatibility complex, MHC)的基因表現 (Belardelli and Gresser 1996) ^[22]、NK 細胞的活化、antibody- dependent 細胞毒性，以及引起活 體內具有抗原專一性的CD8+ T 細胞增生、抑制 CD4+ 細胞中 IL-4 以 及IL-5 的分泌，並增加 IFN-γ 的表現，促進 T helper 1 的免疫反應，包 括 IgM、IgG2a 以及 IgA 等免疫球蛋白的作用。

一般來說，干擾素的功能主要有三方面：(1) 抗病毒作用、(2) 免疫 調節以及(3) 抗腫瘤增生，一般病毒的感染涉及多個步驟：進入細胞、

脫去外殼、合成病毒蛋白質與核酸等。對於不同病毒感染不同細胞，干 擾素可能會影響一個或多個不同的步驟，藉著刺激其他抗病毒基因的表 現，而達到抗病毒的功效。

1.2.2 干擾素的細胞訊息傳遞與病毒拮抗干擾素之策略

以 IFN-β 路徑為例，RNA 病毒在複製時所產生的中間產物

（replication intermediates）或雙股 RNA 都可以作為病毒感染的信號來

誘導細胞合成干擾素。經由刺激細胞內MDA-5 與 RIG-1 進而引發兩種 主要路徑(附圖 2)：TRAF3、TRAF6 與 RIP1，接著刺激下游 interferon regulatory factor-3(IRF-3)、NF-κB，並促使其進入細胞核內與 ATF-2/c-Jun

三個蛋白分子分別結合至IFN-β 的 promotor 上，使 IFN-β 開始進行轉 錄。細胞產生干擾素分泌之後，會再進一步刺激細胞(附圖 3)，細胞表 面的干擾素接受器(IFNAR1 與 IFNAR2)形成二聚體會與 IFN 結合，使接 受器上的Jak-1 以及 Tyk-2 磷酸化，進而刺激下游 Stat-1 與 Stat-2 蛋白磷 酸化，會由Stat-1 與 Stat-2 形成異二聚體(heterodimer)再與 IRF-9 結合形 成一個轉錄因子ISGF-3(interferon stimulated gene factor)進入細胞核內 與ISRE (interferon- stimulated response element)的啟動子結合產生一些 抗病毒的蛋白；或是經由Stat-1 與 Stat-1 形成同二聚體(homodimer)，進 入核內結合至GAS 的啟動子上，而這些蛋白包含了一些酵素、熱休克

蛋白、訊息傳遞物質、轉錄因子以及細胞凋亡蛋白等，例如PKR、

2’,5’-OAS、IRF-7 (Goodbourn, Didcock et al. 2000) ^[23]。

大多數病毒會演化出一些對抗干擾素免疫反應的策略以順利複 製、繁衍。目前已知病毒有幾種逃避干擾素免疫的方法：(1)直接影響干 擾素傳遞至細胞或表現、(2)藉由製造結構相似的物質影響干擾素結合至 細胞受器上、(3)阻斷干擾素在細胞內的訊息傳遞以及(4)直接影響干擾素 下游所產生的一些抗病毒之蛋白(Katze, He et al. 2002) ^[24] 。而以黃病毒 屬為例，其登革熱病毒（Dengue virus，簡稱 DEN-2）的非結構蛋白 NS2A、NS4A、NS4B 可以抵抗第一型干擾素的作用 (Munoz-Jordan, Sanchez-Burgos et al. 2003) ^[25]，西尼羅河病毒（West Nile virus，簡稱 WNV）的非結構蛋白 NS2A、NS4B (Guo, Hayashi et al. 2005) ^[26]及黃熱 病毒（Yellow fever virus，簡稱 YFV）的 NS4B 都可以抑制干擾素，壁 虱性腦炎病毒（Tick- borne encephalitis virus，簡稱 TBEV）的非結構蛋 白 NS5 可以作為干擾素的抑制劑 (Best, Morris et al. 2005) ^[27]，而日本

腦炎病毒也已被發現能藉由抑制干擾素接受器上的Tyk2 激酶的磷酸化 來阻撓干擾素的訊息傳遞。