猪细胞因子IL-2、IL-4和IFN-γ作为免疫增强剂和新型基因工程疫苗的研究.docx

1、猪细胞因子IL-2、IL-4和IFN-y作为免疫增强剂和新型基因工程疫苗的研究王洪光'，汤德元七李春燕'.曾智勇罗险峰)甘振磊'.刘建'，郝飞'(1.贵州大学动物科学学院.贵州贵阳550025,2.贵州省动物疫病预防控制中心.贵州贵阳550008)摘要:通过综述猪H-2JL-4和IFN-y的基因结构、作为免疫佐剂和作为构建新型基因工程疫苗方面研究进展.以了解细胞因子IL-2、IL-4和IFH-y的相关研究成果,为细胞因子进行更深入的研究提供参考,关键伺：猪细胞因子：IL-2»IL-4,IFN-y,免疫增强剂；新型基因工程疫苗,助噌):2013州

2、卷“学M术*金YDif助(岭号：黔科合J字(2015)2110号)】州«2011年R昼4.1)3103f|；州南2010年衣业“44城.美目(药科分中字2010)5042号)作者耳弁：洪尤(1989-),*,曲士研宣文.W人.主委从雷功物伟染4房原分子耳，孕的科螺学通讯作者油"964).JJ.叔我.牌士.曲士生导停.堂委队，幼物伟ft房房尊分于文物孕相中面细胞因"姑动物体内特什高效调控免疫细胞和协调免疫应答最，R要的信号分子,可高效调8免疫反应、炎性反应、组织修发、移植排斥反应和造血功能等，并B花各大具有免疫活性细胞的分化、发育、成熟和活化中起符I分爪要的控制作用

3、虬猪的细胞因子种樊多,主要包括:白细胞介索-】(IL-1),自细胞介素-2(IL-2).A细胞介素-4(IL-4).门细胞介素-6(II-6).白细胞介素-8(1L-8),白细胞介素TO(IL-10).y扰素(IFN-y)、肿瘤坏死因P(TNF)等，其中IL-2的应用最为广泛.近年来,随石生物学技术和免疫学技术的发展,细胞因*的研究取得r令人眠H的成就，特别姑在发挥其免疫增强作用和利川基因X程技术研发新型细胞因*融合策白等方面咒本文匕要介绍猪11-2,1L-4和II'N-y的基因结构和它们作为免疫佐剂及构建新烈幕因1：程疫苗方而研究成果，为细胞因子更为深入的研究提供参考.卷医站会的救学

4、科切工作.Efml：ujyw44)65.am组中各头仔猪肠壁明显变薄、峻中膨胀.编合可知：实教组A和B攻催后的腹泻和肠道辑变情况明址好r对照组c,说明PEDVCH/GDGZ/20I2株第70代已K著致弱，不造成产已腹著,但仍存，定的柩力.1猪IL一2、IL4和IFN-丫的功效近年来许多研究表明:细胞因f能提高动物机体的免疫应答和流少疾病的发生，已在动物疾的免疫预防、免夜湖f等方而显示出广阔的应用前景.猪IL-2.IL4和IFN_y儿布多种生物学活性.株中在免疫i周市方面的研究成果最仇IL-2乂称T淋巴细胞生RI用(TCGF),最早.由Morgan等人F1976年发现.IL-2在分L素在特异性抗

5、原刺激作用下，仁要由活化的轴助性T淋巴细胞(CD4,和CD8+)分泌产生，还可由T细胞瘤细胞和一些前T细胞、前B细胞产生，甚至自然杀伤性细胞(NK)和淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)也可产生1L-2能维持和促进T细胞和B细胞增殖与分化,增强单核细胞和NK细胞的杀伤活性,诱导淋巴因激活的杀伤细胞(LAK)和V扰素的产生以及多种细胞因r受体表达，促进多种细胞因r的样放.增强淋巴细胞和内皮细胞表面盘i附分子的表达.促2.3免疫原性攻强爆之后，实验组中仔猪虽然出现腹河，但.是很短暂,在攻者后3d已停止，实验组A和B中仔猪的肠道很明显均处康复期，仅有轻微的肠喉变薄，对照组C仔猪出现肠壁变薄，进淋巴细胞及

6、其他活化细胞的粘附及移动能力»还可以增加抗原递呈细胞&面MHCI类分和MUCH类分子的数ft.增强抗原递呈作用，促进免疫球置白(gM和IgG)的分泌等叫IL-2M仃较好的免我调节功能.在抗肿痛、抗寿本、免疫调廿及感染性疾病的治疗等方面都具有政要作用.可以提高疫苗免疫应答和减少疾病发生。IL-4首次发现F1982年，是由抗原或有丝分裂原i秀导Th2细胞、嗜酸性粒细胞.嗜碱性粒细胞和肥大佃胞等产生的特征性细胞因F,Th2细胞受刺激后上要产生该物Mio1L-4具有重要:的免疫功能，可增强B细胞和T细胞的相瓦作用.促进体液免疫应答-尤兵是IgE的分泌，还可诱导单核-巨噬细胞麦达MHC

7、II类分子，增强K抗原递呈能力，改并造血细胞的增帝与分化,诱导ClM，Th幼椎前体细胞定向分化为Th2型细胞.抑制Th1细胞产生细胞因*.是Th2细胞分泌的自我调15生长因子，对肿有细胞只有细胞篆作用,还JI有一些其他辅助功能.通过增强特岸性和小特岸性的杀伤功能，来影响纶疫应答.Y-F扰素(IFN-y)是由病版肠道内充满液体.所有的仔猪肠淋巴结和腹股沟淋巴结均充血肿胀。说明喝琵株免疫原性较好，可以引发个保护性免疫反应以抵抗强荏株对肠道的侵鉴伤；匕(收稿目期:2013-11-20)或其他干扰未(IFN)诱生剂刺激使人或动物活化的T细胞和NK细胞产生的类高活性、多功能的生物活性糖蛋白，属fThl型

8、细胞因"，R有较强的免疫调节活性.对细胞免疫和体液免疫具有放大作用.IFN-y具有广请抗病卷活性，可诱导机体产生多种抗病版蛋白，对多种病催(如DNA病靡和RNA撕母)均有抑制作用.能够增强NK细胞、K细胞的柔伤活性.增强组织相容抗原和某些受体的表达.还能够增强巨:哝细胞的杀伤和吞啪能力，促进巨噬细胞的细胞版活性，抑制病*在新感染细胞内的夏制,还W通过刺激抗原递里细胞麦达MHC1类分和MUCH类分子增强机体的伏件性免疫反应，利于向杀伤性T细胞递呈抗原，引起旭细胞的溶解.通过特异性CTL加速病母的清除.IFN-y具有抗病春、抗寄生虫及抑制细胞堆疝等多种生物学活性，其中最匕要:的活性是免疫

9、调节作用，叮诱导机体免疫反应向Thl型转化,IFN-y还具有较强的抗球虫作用，在抗弓形虫免疫中也起主导作用.大虻体内及体外试验&明，猪F扰素对务种传染病病41具石防御和抑制作用，可抑制感染猪繁殖与呼吸综合征病版的孺R嗦细胞及感染传染性"肠炎冠状病卷的猪k皮细胞和肺巨:噬细胞中病定增苑.还"抑制感染猪痕病毒的单核细胞和肺仔嗥细胞的病能0制，对中枢神经系统中持续感染的疱痊病茬消除起关锭作用.2猪IL2、IL4和IFN-丫作为免疫增强剂和新型基因工程疫苗的研究猪IL-2、IL-4和IFN-y作为免疫佐剂的相关研究免疫佐剂乂称免疫调击剂或免疫增强刑，足指先F抗原或与抗原混合

10、后f抗原同时注入动物体内，能非特异性地改变或增强机体对该抗原的特异性免疫应答，发挥辅助作用,而本身并不引起机体免疫应答的类物质，是疫苗免疫成功与否的质要:因素虬临床上常用的免疫增强剂有.很多种，如：硒，黄茂、蜂胶佐荆.左旋咪瞠、盐大佐剂、油乳佐剂、双歧杆味嗜械乳杆萌、脂成体、K介苗、胸腺素、TNF.白细胞介素(1L)、干扰素(IFN)等.理想的免疫佐剂应当具有安全、高效,适用范围广等优点，但传统佐剂或多或少都存在一些不足.随符分子免疫学的发展，细胞因r对于调控基因疫苗诱导的免疫应答大型及增强免疫应答强度的佐剂作用逐渐被发现，是人们普谄看好并有特广阔应用前艮的新型佐剂.其中兀2应用最为广泛叫李祥

11、瑞等(2008)实验结果表明,IL-2可以克服PRRS造成的免疫抑制.增强猪痕疫苗的免疫应答，“Hi效解决因PRRS感染而造成的猪痕免疫抑制问虬石研究发现.多神免疫抑制疾病均与比-2或1L-2受体&达紊乱有关，尤兵是病毒感虬田国宝(2006)的实验证明，IL-2和IL-4分*佐削能显为提高机体的体液免疫和细胞免疫应答水平，进-步hE实了细胞因子作为免疫佐剂的作用.E彬博士等(20】)的实凝结果也证明K核表达质粒pcDNA-lL-2和pcDNA-IL-4可以增强猪繁殖与呼吸综合征核酸疫苗pcDNA-ORI'5的免疫应答，HpcDNA-!L-2的免疫增强效果更为显著。李化等(200

12、6)实熟结果说明猪IL-4/IL-6融合蛋白分f不仅具WIL-4和IL-6的双柬活性，还产生r更强、更新的生物学效应，抽著增强动物体液和细胞免疫应答，叩作为有效的抗懑染免疫增强剂.蒙学莲等(2008)实验结果充分说明1L-4和IFN-y可特界性地增强机体免疫应答，使机体佚徘有效的保护.张建远等(2009)的实验发现IL-2.IL-4和IFN-y分子佐刑质粒分刑与pcDNA-PCV-ORF2疫苗联合后，疫苗的免疫效果均得到显将提高，吐分子佐剂免疫增强效果次序为：IL-2.IL-4和IFN-y.细胞因子尤其是重组细胞因.可以有效的增强多种疫苗的免疫应答反应，近年来得到越来越广泛的应用，但足II前发

13、挥细胞因子佐剂作用的疫苗种类还比较少，因此,细胞因了-的研究需继续深入，以发挥其最大功能，增强多种疫苗的免疫应答反应.2.1 猪IL-2、IL-4和IFN-y作为免疫增强剂与传统免疫佐剂的比较传统免疫增强剂七要有盐类佐刑、油乳佐剂、脂成体等.K对疫苗的免疫应答反应均Jin-定的增强作川.但也都存在不足.盐大佐剂以铝盐佐剂最为常用.主要刺激产生Th2相关抗体，不能刺激Thl的细胞活性,也不加强CD8细胞成性T细胞(CTL)的活性.即只能增强体液免疫.不能增强细胞免疫，还能诱导产生IgE抗体，引发超敏反应，且不可冻，需在低温条件保存运输，制备的凝胶质收谁以控制，佐剂效果也难以作出准确评价阊.油乳佐

14、刑中含右油和乳化剂.主妻包括弗氏佐帮、佐帮65、白油Span佐札MF-59等,弗氏佐剂凹引起局部肉芽肿和无俏性脓肿»使用矿物油可能引起致癌问题.稳定性差，雌以长期保存,对结核弟素有致敏等卷削作用.脂版体作为佐制俭定性较茎，所用材料的脂肪酸仃不同程度的双链，贮存时会随时间而逐渐氧化,产生溶血磷脂,若超过磷脂总K1%,能会离开脂Mi体井破坏共他脂质体膜；小脂质体能会相融合形成大脂成体.在翩!合过程中引起包入的抗原释放。细胞因足动物体内特异高效倜控免疫细胞和协调免疫应答最而要的信号分子，其佐剂效应主要:发现在增强机体的抗感染能力疫苗的保护效应.近些年研究发现：细胞因r佐剂在动物体内外均可增

15、强免疫细胞活性.加强疫苗免疫应答效果.提高疫苗保护率。猪细胞因7是机体的自4物质，种类多，但常用作免疫佐剂的主霎为IL-2,1L-4,IFN-y等，其中IL-2的应用最为常见。相比传统疫苗佐刑，细胞因子作为免疫增强荆J14更多，更明X.的优势：不仅能刺激相关抗体的产生，还能刺激Thl的细胞活性，加强CTL细胞的活性,同时堆就体液免疫和细胞免疫,可通过调？i机体免疫功能，改变免疫应答的强度或类型，从而增强疫苗的免疫效果.是人们普遍析好井有着广帼应用前景的新型佐剂，伊是细胞因f-n4也仃缺点.细胞因fTh191较短，原核表达弗白需要反复注射.不仅成本高.而且使用不方便，不利于实际应用.活性易受内环

16、境如PH值、冬种水解愉及血浆蛋白的影响.同时.义些细胞因了大剂址使用还可导致发热、炎症等副作用.有实验证明将IL-2私因能明显增强小队对猪副伤寒疫苗的免疫应答而H.同时友达1L-2的DNA疫苗比对照动物的免疫应答求平高出100倍，但是IL-2原因转染效率低并在体内会很快降解f接注射有一定的局限性.将改组细胞因乎进行基因宣组E的运用,JI市活性高、抗原性低、毒副作用小等优点.住动物体内能绿持续表达，井比儿有较高的感染效率.爪组细胞因足高活性、多功能的生物性泰白,具有强烈的免疫调节功能.可明显提高机体抗感染的能力，对多数病毒性、寄生虫性疫病JI有良好的抑制作用,同时具仃强大的免疫佐剂功能，能提高许

17、多疫苗的免疫效果.陈国牛网、宠永喜等啊实验结果分别说明猪IL-4M因爪组真核表达技体与猪IFN-y基因时真核表达裁体PCDNA3.1对猪囊虫全虫疫苗有良好的免疫佐制作用.且优科专统使用的206佐刑。罗启息W实验说明真核表达我体pcDNA3-pIL-4可作为猪震尾蝴疫苗的免疫佐札jRmplFN-y在体外对FMDV、PRRSV、PPV和PRV等较好的抗病存作川，抑制病母增殖.同时对免疫抑制猪侦良好免疫调节作用，可仃效增强某些疫苗的免疫效果。细胞因作为免疫增强帮比传统佐制具有g著的优点,尤其足收组细胞因不仪具有更高的免疫增强效果，而IL能够减少细胞因户的自4不足，猪细胞因r作为免疫佐刑的研究已呈现出

18、蓬勃发展的K.jifti,在皤传染性疾病的预防和治疗中有广Ml的应用前景.2.2 猪IL-2、IL-4和IFN-y用于构建新型基因工程疫苗的相关研究在新型基因工程疫苗中,常把细胞因*庙因如IL-2.IL-4.IFN-y等与保护性抗原原因连接住-起.构成融含蛋臼,以增强疫苗的抗体产生和细胞免疫水平.有实验证明,表达某些细胞因"的敢组成检能够增强DNA疫苗诱导的特异性体液和细胞免疫反应,尤其对细胞免疫功能增强作用更为明W.，可布效提高DNA疫苗的免疫保护作用.尤其在以细胞免疫为主的病毒病、寄生虫病的免疫预防中耳仃爪要的应用前此很保安等(2006)实验说明，pClnco-IL2-VP2爪组

19、成粒能够有效诱导机体产生体液免疫和细胞免疫,且产生的抗体滴度、诱导T诱导的T淋巴细胞和B细胞增/反应与活疫苗诱导的结果相似，还能绿产生较强的细胞免疫应答。吴志明等(2010)试凝结果友明.表达成粒中的IL-2幕因能练增强PCV2核酸疫苗条疫所i秀导的体液免疫和细胞免疫反应及PCV2核酸疫苗的免疫保护力.娄忠子等(2010)实软结果显示,Cap和PoIFN-丫均在BHK-2I细胞中狭得。.定高效发达，为建归猪BI环病毒稿的防治新方法萸定基础.叶茂等(2010)实驶结果表明.将猪|扰索poIFN-Y基因克隆井桶入乙型脑炎与猪细小病卷病核酸疫苗后，该疫苗能特异诱导体液免.疫和细胞免疫且安全,并由共表

20、达的于扰崇产生免疫扩大效应,证明rIFN-y基因儿有免疫增强效粟.利用基成工程技术构建的新型疫苗.。似发挥共双因免疫的编&效应，使其某些活性显苫提高.产生双pu-简单.含用所不ji备的生物学效应。虽然.细胞因*在构也新w基因工程疫苗方面的研究相对较少，仇研究结果大多&现出r好增强条疫应答和降低疾病发生的效果.因此.对细胞成f在构建新型基因工程疫苗方面的研充将不断深入.以制造出更名效果更好的疫苗，降低疾病发生儿率。随匕分r生物学等相关学科的发展，基因疫苗迅速发展，目前已有多种暮因疫苗进入临床试驶阶段.还仃多种艰例疫苗正在开发研究中.而细胞因r作为免疫佐剂能i秀导笔因疫苗发挥史仃效

21、的免疫作用.更组细胞因户可以优化蛋白性能，不仅可以取长补短,还可席两者之氏共至产生新功能-更显善的增强免疫应答反应，而比高效安全、效应持久,可以定向圜节体液免疫和细胞免疫1应答.透F多种抗原疫苗.细胞因还可以与保护性抗原基因连接在杞，构成融合iKfl,通过共表达以提高基因疫苗的免疫效果.增强免疫应答.虽然目的利用细胞因子构建新型艰N匚程疫苗的研究还较少W.,(n.R效果比较可观，因此.对细胞因"的进步研究卜分必要。参考文献11宋勤叶,郭荏.杨汉春.猪细胞因子J.中国件厌朵志,2005,42(4)x33-38.12)刘吉力鸟大把.新烈分融合贺门研究进雇JJ.生物化学与生物物理学进展.I994,2l(3)t194.3 HERZBERGVL,SMITHKA.Tcellgrowthwithoutserum(J.Immunol,1987.139(4)：998-1004.4 GoffWL,JohnsonWC,ParishSM,etai.iL-4and1L-I0inhibitionofIEN-garnma-andTl'-alphadc|x?ndentnitricoxideproductionfrombovinem