医药学论文：流感病毒引起细胞凋亡因素的研究进展

关键词：流感病毒
Advance in the research of factors associated with cell apoptosis due to influenza virus infection.
10年前，人们对流感病毒的研究中，发现这种病毒在体内和体外均可引起细胞凋亡，对流感病毒诱导细胞凋亡的研究不但有利于深入了解流感病毒致病机制，而且为运用生物学方法治疗恶性肿瘤提示新的线索。现对流感病毒感染与细胞凋亡关系的研究进展进行综述。
1 流感病毒感染诱导宿主细胞凋亡
1993年，Takizawa ［1］ 等发现，体外培养的狗肾细胞系（Medin-Darby canine kidney，MDCK）和人宫颈癌Hela细胞感染人A型流感病毒后，细胞出现染色体浓缩、凝聚，凋亡小体形成，DNA电泳呈典型"阶梯状"条带等一系列凋亡特有的变化，从而第一次提出流感病毒可诱导体外培养细胞发生凋亡。随后，又有报道流感病毒能诱导小鼠气管、支气管上皮细胞、肺泡及淋巴细胞凋亡的发生 ［2］ 以及鸡体内细胞凋亡的出现 ［3］ 。随着研究的深入，Hinshaw ［4］ 等人发现各类A流感病毒（鸟，人，猪，马）以及B类流感病毒都能够引起细胞DNA断裂。他们用人类的凋亡阻滞剂bc1-2基因转染MDCK细胞后，病毒同时感染转染细胞和未转染细胞，发现转染细胞不会出现凋亡而且活性检测明显高于未转染的MDCK细胞。这些结果进一步证明了诱导凋亡是流感病毒引起细胞死亡的机制之一。
实验证明，紫外线、药物灭活的病毒不能诱导细胞凋亡，说明病毒诱导细胞凋亡与病毒复制增殖相关联。流感病毒诱导细胞凋亡的机制尚未完全清楚，目前研究显示有宿主细胞和病毒自身两方面的因素。
2 流感病毒诱导细胞凋亡的细胞因素
2.1 Fas/FasL诱导机制 Fas胞外区与其相应的受体Fas Lig-and（FasL）结合后，其胞内区可结合一大类死亡凋变分子，引起Fas相关死亡功能域（Fas-associated death domain-containing protein，FADD）和caspase-8的聚集，它们能够使下游的Caspase水解活化，从而诱导细胞凋亡。
流感病毒感染细胞后，细胞内Fas的mRNA水平明显提高，细胞表面的Fas表达上调，进而诱导细胞凋亡的发生。对于Fas基因的启动和表达增强，目前的研究表明可能与以下的几种机制有关:①双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）:dsRNA是病毒复制的中间产物，它可诱导细胞Fas mRNA，进而上调细胞表面Fas表达。②双链RNA激活蛋白激酶R（dsRNA-activated protein kinase R，PKR）和干扰素（Interferon，IFN）:病毒感染细胞后，刺激细胞产生IFN，IFN可诱导PKR的合成，同时增强PKR的活性;PKR与dsRNA结合发生自身磷酸化，活化 Fas的基因表达。Balachdran ［5］ 等还发现，高表达PKR的细胞对dsRNA诱导的凋亡非常敏感，一方面PKR活化可促进Fas的生成以及FADD的活化，诱导凋亡;另一方面，Fas高表达和FADD激活的死亡信号反作用于PKR，更加强PKR的活性，促进细胞凋亡发生。3.白介素-6表达核因子（nuclear factor for inter-leukin-6expression，NF-IL6）:实验证明流感病毒感染后NF-IL6活性增强，Fas mRNA水平升高，且两者变化过程一致，都可以被anti-NF-IL6抑制 ［6］ ，同时DNA序列分析表明NF-IL6可能是细胞内Fas基因启动子激活的调节因子。因此，人们推测病毒感染细胞后，活化的NF-IL6与Fas基因启动区结合位点结合，增强Fas基因转录活性，导致细胞大量表达Fas。
2.2 活化的转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）诱导凋亡 TGF-β是一种具有多种生物学功能的生长调节蛋白，活化后可诱导细胞凋亡。Stacey ［7］ 等报道，流感病毒NA具有唾液酸酶的作用，病毒感染细胞后，NA裂解TGF-β前体LAP（latency-associated peptide）上的唾液酸残基，释放成熟的TGF-β，使得细胞表面或细胞外基质中TGF-β的活性增强，造成细胞凋亡的发生。
2.3 IFN与病毒诱导细胞凋亡的关系 众所周知IFN具有抗病毒，抗肿瘤和免疫调节的作用。诱导细胞凋亡是宿主限制病毒生长，抑制病毒扩散的主要机制。IFN造成细胞凋亡最主要的作用方式是通过激活PKR，高表达Fas来实现的。Zhirnov等 ［8］ 实验证明，病毒对IFN合成功能不同的细胞诱导凋亡的效应明显不同。在能产生IFN的细胞（MDCK细胞、鸡成纤维细胞等）凋亡发生迅速且严重，在Vero细胞这种IFN合成缺陷的细胞中，细胞凋亡则延迟发生。因此推测，病毒诱导细胞凋亡机制与IFN抗病毒作用机制相关联。例如，通过eIF2阻止细胞蛋白质合成，Oligoadenylate合成酶水解RNA等方式诱导细胞凋亡，从而抑制病毒复制增殖。此外，还发现流感病毒蛋白NS1诱导细胞凋亡作用也依赖IFN。缺乏功能性IFN的级联反应，诱导凋亡的作用下降，感染细胞中某些抑制凋亡的调控作用失效，细胞凋亡延迟发生。
2.4 肿瘤抑制蛋白p53的重要地位 通常情况下，p53是机体应激反应的重要组成部分，阻止受损细胞和异常细胞的生长繁殖 ［9］ 。小鼠感染流感病毒后，肺组织中p53水平明显增加，提示病毒感染可能增加p53基因的转录活性，诱导基因产物p53的合成 ［10］ 。为了证实p53在流感病毒诱导细胞凋亡中的作用，Elizabet ［11］ 等用流感病毒感染人肺支气管上皮细胞、人肺A549细胞、野生型鼠胚胎成纤维细胞以及p53缺失型鼠胚胎成纤维细胞。检测各种细胞中p53的活性、含量和细胞凋亡状态。结果显示流感病毒感染后，细胞中p53基因转录活性增强，高表达p53，诱导细胞凋亡。而p53缺失或p53突变的细胞株在病毒的感染下却没有出现细胞凋亡。因此认为p53也是流感病毒诱导细胞凋亡的重要因素之一。