第一节　固有免疫应答机制

机体抗病毒感染的免疫学防御机制包括固有免疫及适应性免疫两大部分。其中，固有免疫在病毒感染早期发挥干扰病毒复制和限制病毒扩散的作用，适应性免疫在清除病毒和防止再感染方面发挥重要作用。固有免疫和适应性免疫是免疫系统不可分割的两个方面，二者相辅相成。不同类型病毒可启动不同类型的免疫应答，产生不同的免疫效应机制。既往已知多种固有免疫效应机制参与机体抗病毒防御过程，如干扰素、巨噬细胞及NK细胞等。近年来，随着对固有免疫应答研究的不断深入，越来越多新的固有免疫细胞亚群及固有免疫分子在抗病毒防御过程的作用机制不断被人们所认识，如NK T细胞、TCRγδ T细胞、Toll样受体及核苷酸结合寡聚化结构域（NOD）样受体等。

一、固有免疫的分子模式识别机制

固有免疫应答是机体抵御病毒入侵的第一道防线，该应答启动的前提是机体固有细胞对病毒成分的识别。病原体在漫长进化过程中一直保留着部分结构成分，这种保守结构成分称为病原体相关分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMP）。PAMP 为一大组或几大组病原体共有，代表了一种分子模式而非某一特定结构，它完全不同于宿主机体的自身成分。不同类型的固有细胞表达不同的模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR），通过PRR识别PAMP而发现病原体的存在。病毒相关的PAMP主要是病毒基因组核酸和/或病毒在复制过程中产生的核酸中间体（如双链RNA），识别病毒PAMP的PRR主要包括Toll样受体家族和RIG样受体家族的一些成员。不同PRR分别识别病毒不同组分，从而形成了一个机体细胞对感染细胞病毒全方位的探测识别系统。肝脏不仅是分泌型PRRs的主要来源，也表达膜结合型PRRs。肝脏内有多种免疫细胞可表达膜结合型PRRs，参与启动固有免疫应答和诱导适应性免疫应答，介导肝脏的损伤、修复及纤维化等过程。

（一）Toll样受体家族

Toll样受体（Toll-like receptors，TLR）的认识最早来自对果蝇胚胎发育的研究，现已知它是参与固有免疫的一类重要蛋白质分子，也是连接固有免疫和适应性免疫的桥梁。至今为止，已发现TLR有13个种类，其中TLR1～TLR9是人与小鼠共有的，TLR10只在人类中具有相应的功能，TLR11～TLR13则是小鼠特有的。TLRs主要表达在具有免疫功能的组织和细胞中，不同的TLRs识别的配体不同。人不同TLR受体的主要表达细胞、识别的配体见表3-10-1。现已报道与病毒感染相关的TLR受体主要包括TLR2～TLR9，其中TLR3识别病毒dsDNA，TLR7和TLR8识别病毒ssDNA；而TLR2和TLR4定位于细胞表面，主要识别病毒膜蛋白。

TLRs活化最重要的效应是监视与识别病原体结构成分，继而启动细胞内信号转导通路，诱导特异性基因表达（细胞因子和趋化因子等基因）。固有细胞分泌趋化因子和细胞因子能募集活化NK细胞、树突状细胞（dendritic cell，DC），促进DC向T细胞提呈抗原，启动T细胞应答；活化T细胞产生的细胞因子如IFN-γ，又进一步活化单核巨噬细胞。因此，借助TLR的桥梁作用，将固有免疫应答和适应性免疫应答紧密联系起来。

在抗病毒免疫应答中，固有免疫细胞通过TLR识别进入内体的病毒成分后，通过启动胞内NK-kB、IRF3、IRF7等信号通路，促进固有细胞释放Ⅰ型IFN及IL-1等，发挥抗病毒作用。TLR4蛋白在各种肝脏细胞上都能检测到，并很有可能参与内毒素的摄取和清除、促炎和抗炎细胞因子的产生，以及反应性氧化应激的启动。TLR4通路激活产生的活性氧分子及细胞因子的大量释放，可加重肝脏损伤。此外，TLR4可通过激活肝星形细胞，介导肝纤维化。有研究表明，TLR3、TLR4、TLR5、TLR7和TLR9的特异性配体均可通过诱导IFN-α、IFN-β及IFN-γ等细胞因子的产生，继而抑制转基因小鼠肝脏中HBV DNA的复制。TLR4的配体还可通过上调一氧化氮合酶（iNOS）的表达诱导HBV特异性的免疫应答而促进病毒的清除。用Poly I：C刺激外周血单个核细胞来源的髓样树突状细胞（myeloid dendritic cell，mDC）发现：慢性乙型肝炎患者mDC表达TLR3较健康对照者相对滞后，协同刺激因子CD86表达水平较低，提示DC功能障碍可能是导致乙型肝炎慢性化的重要原因之一。HCV 的 NS3 蛋白可水解 TLR 信号通路分子 TRIF（TIR domain containing adaptor inducing interferon beta），使得TLR3不能与活化的IRF3和NK-kB的激酶结合，从而导致病毒的持续感染。这些研究结果为肝炎病毒感染治疗策略提供了新的思路。

（二）RIG样受体家族

由于TLR家族成员均为Ⅰ型跨膜蛋白，只能识别细胞外或内体中RNA病毒，对于细胞质中 RNA 无法做出反应。RIG 样受体家族（RIG like receptor family，RLRs）是一类胞内PRR，可以识别细胞内病毒RNA。研究者已证明，视黄酸诱导基因Ⅰ（retinoic acid inducible geneⅠ，RIG-Ⅰ）、蛋白黑色素瘤分化相关分子（melanoma differentiation associated gene-5，MDA5）及遗传学和生理学实验室蛋白 2（laboratory of genetics and physiology-2，LGP2）均能够识别病毒相关模式分子，从而介导机体对病毒的固有免疫应答。三者在结构上有着很大的相似性，如它们的C端都有一个类DExD/H盒的RNA解旋酶结构域，而N端都有若干个半胱天冬酶活化募集结构域（caspase activation and recruitment domain，CARD），所以将它们归属于RIG样受体家族。这类受体主要识别存在于病毒感染细胞胞质中的病毒相关分子模式，如病毒感染复制产生的dsRNA等，在病毒早期识别及抗病毒免疫应答中具有重要的意义。

RIG-Ⅰ及MDA5识别其配体后的活化信号转导通路相同，通过线粒体抗病毒信号蛋白（mitochondrial antiviral signaling protein，MAVS）激活 NF-kB、IFR-3 及 IRF7 等信号通路，最终启动相关的细胞因子如IL-12、IL-6、IL-1、TNF及Ⅰ型干扰素等基因的表达，介导机体的抗病毒免疫应答效应。LGP2具有RNA结合功能的特性，可能通过与RIG-Ⅰ和MDA5竞争性地结合RNA，选择性地抑制RIG-Ⅰ和MDA5所引起的固有免疫应答，从而发挥免疫调节的作用。由于RIG样受体识别胞内病毒RNA，故其与HAV及HCV感染有密切关系。有研究表明，在HCV感染早期，HCV RNA通过与RIG-Ⅰ、MAVS信号通路激活IRF3，诱导IFN-β的释放，抑制病毒的复制和扩散。随着感染持续发展，HCV产生的NS3/4A蛋白可水解MAVS，使其从线粒体膜脱落，阻断了RIG-Ⅰ信号通路，造成HCV慢性持续感染。HAV可通过干扰RIG-Ⅰ信号通路中TBK1及IKKe的磷酸化而阻断IFN-β的产生。深入认识RLR信号通路的调控机制及肝炎病毒的干扰机制，将为肝炎病毒感染的分子治疗提供新的思路。

TLR与RIG-Ⅰ抗病毒胞内信号通路如图3-10-1所示。

（三）NOD样受体家族

NOD样受体（NOD like receptor，NLR）也是介导病毒抗原免疫识别的重要模式识别受体。NLR是胞质型PRR中的一个重要家族成员，主要由三个不同的结构域组成：C端富含亮氨酸的重复序列（leucine rich repeat，LRR），在识别配体中发挥着重要的作用；N 端为效应结构域如 CARD（caspase-activating and recruitment domain）与 PYD（pyrin domain），主要连接NLR受体分子与下游的衔接蛋白及效应分子，中间是NACHT，它对NLR的寡聚体化、活化非常重要。现已发现人类NLR有23个成员，根据NACHT结构域将人的NLR分为核苷酸结合寡聚化结构域（nucleotide-binding oligomerization domain，NOD）、神经元凋亡LRR 吡啶结构域蛋白（neuronal apoptosis LRR pyrin-domain protein，NALP）、Ⅱ类分子反式激活因子（class Ⅱ transactivator，C ⅡTA）、神经元凋亡抑制蛋白（neuronal apoptosis inhibitory protein，NAIP）、ICE 蛋白酶激活因子（ICE-protease activating factor，IPAF），其 中 NOD 与NALP是主要的成员。NOD中研究最多的是NOD1与NOD2蛋白。NOD1的配体是γ-D-谷氨酸-meso-二氨基庚二酸（γ-D-glu-meso-DAP），NOD2的配体是胞壁酸二肽（MurNAc-L-Ala-D-isoGln，MDP）。二者与配体结合后，通过激活胞内接头受体作用蛋白2（receptor interacting protein 2，RIP2），继而激活转录因子 NF-kB，介导炎症介质的表达。NLR 中大部分成员的表达广泛，但有些NLR成员的表达较局限，如NALP3主要表达在免疫细胞，而NALP5表达在生殖细胞。目前已发现能与病毒相关分子结合的NLR有NLRP3、NLRP5、NLRC5等。已有研究报道NLRP3能与流感病毒的ssRNA结合，通过胞内信号分子的级联活化，最终导致促炎因子IL-1β、IL-18的表达发挥抗病毒作用；而NLRC5通过与IFN特异反应元件相互作用，调控IFN-γ的生成，发挥抗病毒作用。目前有关NLR在肝炎病毒感染过程中的直接作用报道较少，其确切的作用机制尚不明确。

二、细胞因子的抗病毒及免疫调控机制

（一）干扰素抗病毒作用

干扰素（interferon，IFN）是由病毒或干扰素诱生剂刺激单核巨噬细胞、T淋巴细胞等多种免疫细胞后所产生的一种糖蛋白，具有广谱抗病毒、抗肿瘤及免疫调节作用。

1.干扰素的种类

干扰素具有严格的种属特异性，即某一物种来源的干扰素，只能结合相同种属动物细胞表面的相应受体发挥效应。由人类细胞诱生的干扰素，根据其不同抗原性可分为 α、β、γ、ω、ε、κ、δ、τ及 λ 等多种类型。目前，根据其来源、同源性及受体特异性分为三类。Ⅰ型干扰素，包括 IFN-α、IFN-β、IFN-ω、IFN-ε、IFN-κ、IFN-δ、IFN-τ等，IFN-α 主要由人白细胞产生，IFN-β主要由人成纤维细胞产生，在抗病毒感染中发挥重要作用；Ⅱ型干扰素目前只有干扰素γ，由T细胞产生，是一种促炎性细胞因子，又称免疫干扰素；Ⅲ型干扰素目前只有干扰素λ，2003年发现兼具有Ⅰ型干扰素和IL-10家族的双重特征，具有抗病毒、抗肿瘤及免疫调节等功能。

2.干扰素的诱生过程

人Ⅰ型干扰素基因位于第9对染色体短臂上，Ⅱ型干扰素基因位于第12对染色体长臂上。正常情况下，这些干扰素受调节基因编码产生的阻抑蛋白所抑制，不能转录产生干扰素。当病毒感染或诱生剂作用下，使细胞内产生一种特异性因子，能与阻抑蛋白结合而解除该蛋白对干扰素基因的抑制，使干扰素基因活化，转录翻译出干扰素。

在病毒感染宿主细胞的24h内，即病毒复制的同时细胞产生Ⅰ型干扰素（IFN-α、IFN-β），在体内病毒量达高峰后不久，干扰素滴度也达高峰，随后病毒量明显减少。因此，干扰素即可阻断受染细胞的感染，又能限制病毒扩散。且其作用贯穿病毒感染起始、扩散、恢复的全过程。

3.干扰素抗病毒的作用机制

干扰素具有广谱抗病毒活性，主要通过阻断病毒复制而发挥效应。干扰素不能直接发挥抗病毒作用，须经宿主细胞介导发挥作用，其机制为：病毒感染细胞产生IFN-α/β，以旁分泌方式作用于旁邻未感染细胞，诱导其建立抗病毒状态，抵抗病毒的感染。

各类干扰素均有抗病毒作用，IFN-α及IFN-β的抗病毒作用强于IFN-λ及IFN-γ。IFN活性的发挥依赖于与细胞表面的干扰素受体（IFN-R）的结合，IFN-α和IFN-β与同一种受体（IFN-α/βR）结合，IFN-γ与另一种受体（IFN-γR）特异性结合，IFN-λ 与其独特的受体（IFN-λR）。尽管三型干扰素所结合的受体不同，但其激活信号传递途径相似，其中Jak-STAT信号转导过程如下：IFN-α/β 和 IFN-λ与IFN-R 结合，激活与其相连的 JAK激酶（just another kinase）；JAK激酶是一类非受体酪氨酸激酶家族，目前已发现四个成员，即JAK1、JAK2、JAK3 和 TYK1，JAK 的底物为信号传导及转录活化蛋白（signal transducers and activators of transcription，STAT），STAT被JAK磷酸化后发生二聚化；STAT1/STAT2异源二聚体与干扰素调节因子 9（interferon-regulatory factor 9，IRF9）结合干扰素刺激基因因子 3（interferonstimulated gene factor 3，ISGF3）转录复合物，后者移位至细胞核，与 IFN 刺激应答元件（IFN-stimulated response element，ISRE）结合，继而启动靶基因（STAT1、STAT2、MIC 及 OAS 等）的转录和翻译，产生抗病毒蛋白，从而抑制病毒的复制；同源STAT1二聚体则构成 IFN-γ刺激因子（gamma-activated factor，GAF），与核内 IFN-γ刺激基因位点（gamma-activation site，GAS）相互作用，调控诸如干扰素调节因子（interferon-regulatory factor 1，IRF1）的表达。Ⅰ型和Ⅲ干扰素可以诱导细胞激活三种抗病毒途径：①OAS/RNaseL系统：通过激活2'，5'-寡腺苷酸合成酶（2'，5'-oligoadenylate synthetase，OAS），继而催化合成 2'，5'-寡腺苷酸，后者能激活细胞中的内切核糖核酸酶（ribonuclease L，RNaseL）降解病毒的mRNA及细胞的RNA，从而起到抑制病毒复制的作用；②干扰素诱导蛋白激酶（interferon-inducible protein kinase，PKR）系统：借助PKR，使真核翻译起始因子elf-2的α亚基磷酸化，磷酸化的elf-2不能参与蛋白质翻译，从而阻断病毒蛋白翻译的起始；③Mx蛋白（myxovirus-resistant，抗黏液病毒蛋白）系统：Mx蛋白是IFN诱导的GTP酶。已有研究表明，Mx蛋白可在转录水平或其他水平干扰流感病毒及其他负链病毒的复制。其具体的作用机制尚不明确。IFN-γ除了激活Jak-STAT信号通路外，还可激活CrKL、P38、MAPK等其他信号通路，发挥更广泛的免疫调控作用。IFN信号转导途径见图3-10-2。

IFN除了诱导细胞产生上述抗病毒蛋白外，还能够诱发机体免疫系统对抗病毒的感染：Ⅰ型和Ⅱ型IFN均能增强MHC-Ⅰ类分子的表达；IFN-γ可诱导MHC-Ⅱ类分子的表达；IFN还可诱导某些蛋白酶或通透酶的表达，这些酶与病毒蛋白降解为抗原短肽（抗原表位）和MHC-Ⅰ类分子-抗原肽复合体、MHC-Ⅱ类分子-抗原肽复合体的转运有关；另外，Ⅰ型和Ⅱ型IFN均能激活巨噬细胞和NK细胞，增强其抗病毒活性。

（二）白细胞介素的免疫调节作用

白细胞介素（interleukin，IL）是由多种细胞产生、作用于多种细胞的一类细胞因子。因最初发现的IL由白细胞产生又在白细胞间发挥作用，所以称为白细胞介素（简称“白介素”），并一直沿用至今。目前已发现39个白介素，按发现顺序分别命名为IL-1至IL-39，新的IL还在不断发现。参与病毒感染性疾病发生过程的白介素主要有以下几种。

1.IL-1

IL-1是一种单核因子，主要由活化的单核巨噬细胞产生。此外，体内几乎所有的有核细胞，T细胞、B细胞、DC、NK细胞、成纤维细胞、内皮细胞及平滑肌细胞等均可产生IL-1。正常情况下，只有皮肤、尿液和汗液中含有低水平的IL-1。多数细胞在外来刺激物作用下才能合成和分泌IL-1，如丝裂原、抗原、病毒、免疫复合物和内毒素等。其生物学活性主要是参与免疫调节、介导炎症反应和影响组织代谢。IL-1过去被称为淋巴细胞活化因子（lymphocyte activating factor）、细胞促进蛋白质（mitogenic protein）以及 B 细胞活化因子（B cell activating factor）等多种不同的名称。

IL-1有 IL-1α和IL-1β两类，其受体 IL-1R亦有两种，即IL-1Rt Ⅰ（CDw121a）和IL-1RtⅡ（CDw121b）。这两种受体由不同基因编码产生，表达细胞类型亦有所不同。一般来说，IL-1Rt Ⅰ受体可以结合 IL-1α 和 IL-1β，但与 IL-1α 结合力较强，IL-1β 与 IL-1Rt Ⅱ的结合力较高。IL-1与IL-1Rt Ⅰ受体结合后可发生内化，与IL-1Rt Ⅱ结合后易发生降解。IL-1具有一定的种属特异性，结合不同细胞表面受体后发挥不同的作用，其主要生物学活性是：①刺激骨髓多能造血干细胞的增殖，可刺激干细胞产生干细胞因子（stem cell factor，SCF），协同 IL-3、IL-6、粒细胞 -巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）、SCF 等因子刺激造血功能，IL-1 用于预防化疗造成的骨髓抑制已进入临床试验；②促进胸腺细胞、T细胞的活化、增殖及分化，IL-1可促进T细胞表达MHC-Ⅱ类分子；③增强NK细胞的杀伤活性，与IL-2和IFN-γ协同作用，增强NK细胞的杀伤功能；④促进B细胞的功能，与IL-4协同作用，增强B细胞增殖和分化；⑤刺激吞噬细胞（巨噬细胞、中性粒细胞）释放TNF-α、IL-6等炎症因子，参与炎症发生过程。

IL-1 受体拮抗剂（Interleukin 1 receptor antagonist，IL-1Ra）又称为 IL-1 受体拮抗蛋白（interleukin 1 receptor antagonist protein，IRAP）是单核细胞等免疫活性产生的 IL-1 特异性抑制因子。IL-1Ra与IL-1R两种均可结合，但与IL-1Rt Ⅰ结合能力强于IL-1Rt Ⅱ，可阻断IL-1与其受体的结合，抑制IL-1的生物学活性。目前，人工合成的rIL-1Ra用于败血症及类风湿关节炎已进入临床验证阶段。

2.IL-2与IL-2R

IL-2 以前称为胸腺细胞刺激因子（thymocyte stimulating factor）、T 细胞生长因子（T cell growth factor）等。是 T 细胞（特别是 CD4⁺ T 细胞）受抗原或丝裂原刺激后合成的一种糖蛋白。其生物学活性是：①促进各类T细胞增殖，维持T细胞在体外长期生长；②促进CD8⁺T细胞分化为CTL，发挥细胞毒作用；③促进NK细胞增殖；④促进B细胞生长和分化；⑤增强巨噬细胞的抗原提呈和细胞毒作用；⑥促进活化的T细胞、NK细胞和巨噬细胞释放IFN-γ。IL-2发挥作用必须通过与靶细胞膜上白介素-2受体（mIL-2R）相互作用才得以实现。人mIL-2R是由三条多肽链（α、β和γ）组成的糖蛋白，共同构成高亲和性受体。静止T细胞和NK细胞只表达IL-2R的b和γ链，为低亲和力受体，一旦活化即可表达IL-2R的α链（CD25），三者构成高亲和力受体，与低浓度IL-2结合，通过胞内信号转导，使靶细胞产生各种生物学反应。

可溶性 IL-2R（soluble IL-2 receptor，sIL-2R）是细胞膜结合形式 IL-2R α 链的脱落物，以可溶性的形式存在于体液或培养液中。可溶性IL-2R（sIL-2R）是由一种酶将mIL-2Ra从细胞膜上裂解下来，进入体液或培养物中，而不是由死亡细胞释放。它的主要成分与mIL-2R相似，可竞争结合IL-2，发挥免疫负调节作用：①sIL-2R是mIL-2R的一种清除方式，sIL-2R从细胞膜脱落，降低mIL-2R的密度，控制活化T、B细胞过强免疫反应，维持体内免疫稳定；②sIL-2R是一种重要的抑制性免疫调节剂，与mIL-2R竞争结合IL-2，中和、活化T细胞周围过多的IL-2，从而抑制IL-2介导的免疫反应；③sIL-2R可作为IL-2转运蛋白，通过与IL-2结合，经血流将IL-2运送至远离IL-2产生的组织发挥作用，并可延长IL-2在体内的半衰期。

由于IL-2具有促进T细胞增殖及增强CTL细胞毒作用，曾被用于治疗病毒感染性疾病，与淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK细胞）等免疫活性细胞联合治疗肿瘤。新年发现，具有免疫抑制作用的调节性T细胞（regulatory T cell，Treg细胞）表面高表达IL-2R α（CD25），IL-2亦可诱导Treg细胞分化、增殖而介导免疫耐受。因此，IL-2具有免疫激活和免疫耐受双向的调节作用，促使人们开始重新评价和认识临床使用IL-2的疗效、适应证。

3.IL-6

IL-6由多种淋巴细胞和非淋巴细胞自发或刺激产生。脂多糖（LPS）可刺激单核巨噬细胞产生IL-6，Th细胞产生IL-6依赖于巨噬细胞或多发性肌炎抗原（polymyositisantigen，PMA）刺激。IL-6具有多种生物学活性：①促进B细胞增殖分化和分泌抗体；②促进T细胞增殖分化和表达IL-2受体；③增强NK细胞杀伤靶细胞的能力；④同IL-3促进干细胞分化和巨噬细胞的成熟；⑤加速肝细胞合成急性期蛋白等。新近的研究资料表明，IL-6与多种肿瘤的转移密切相关。

IL-6是一个多功能的细胞因子，但其生物学作用在很大程度上受IL-6受体结构和功能的影响。目前已知，IL-6 受体由 IL-6 受体结合蛋白（IL-6 binding receptor protein）及信号肽转导蛋白（signaling transducing protein）gp130 组成。前者习惯性称之为 IL-6R（CD126），该蛋白广泛表达于巨噬细胞、肝细胞、静止T细胞、活化的B细胞及浆细胞等。正常B细胞和静止的B细胞表面不表达IL-6R，但激活B细胞或EB病毒转化的B细胞则表达IL-6R。gp130本身并不结合IL-6。IL-6与IL-6受体结合蛋白间的结合为低亲和力，但二者结合后IL-6R的构象发生改变，继而结合2个gp130分子，形成高亲和力的IL-6受体，并通过gp130传递胞内信号。

可溶性受体IL-6R（sIL-6R）可能是细胞膜结合形式IL-6R的脱落物，以可溶性的形式存在于健康人尿液及细胞培养上清液中。与sIL-2R等不同的是，sIL-6R与IL-6结合后，与细胞膜表面gp130结合，增强IL-6的刺激活性；而可溶性gp130的可抑制膜表面gp130与sIL-6R/IL-6结合，抑制IL-6的作用。IL-6与临床多种疾病的发生密切相关，尤其是自身免疫病。

4.IL-8

IL-8属于α类趋化因子，又称为趋化因子CXCL8。多种细胞如单核巨噬细胞，内皮细胞，成纤维细胞，表皮细胞等受到LPS、IL-1、TNF-α等刺激均可产生。主要生物学活性是趋化并激活中性粒细胞，促进中性粒细胞的溶酶体活化和吞噬作用。对嗜酸性粒细胞和T细胞也有一定的趋化作用。IL-8及相关趋化因子在炎症反应中起更直接的介导作用。IL-8受体有α（IL-8RA，又称CXCR1）和 β（IL-8RB，又称CXCR2）两种，IL-8与这两种受体结合，对中性粒细胞起细胞趋化作用，实现其对炎症反应的调节。IL-8还有很强的促血管生成作用。

5.IL-10

IL-10是一种单链糖蛋白，主要由Th2细胞产生，但Th0细胞、Th1细胞、CD8⁺T细胞、活化的B细胞、单核巨噬细胞、库普弗细胞、肝细胞、角化细胞等也可产生。IL-10主要生物学活性是起免疫抑制作用：①它能抑制Th1细胞产生细胞因子，如IL-2、IL-3、IFN-γ、TNF-β、GM-CSF等；②抑制巨噬细胞的抗原提呈功能及其释放炎症性细胞因子，如如 IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、GM-CSF等；③抑制树突状细胞表达 MHC-Ⅱ类分子、ICAM-1及其他共刺激分子，从而阻碍其抗原提呈功能；④与IL-3、IL-4协同促进肥大细胞增殖。目前普遍认为，IL-10是一种重要的抗炎介质及免疫抑制因子，与炎症性疾病、自身免疫病及移植等多种的疾病密切相关。作为一种多功能的负性调节因子，IL-10水平的升高可能与组织损伤修复及病毒感染慢性化密切相关。

6.IL-12

IL-12 又称自然杀伤细胞刺激因子（NK cell stimulating factor，NKSF）或细胞毒淋巴细胞成熟因子（cytotoxic lymphocyte maturation factor，CLMF）。IL-12 主要由包括单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞在内的抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）产生。其生物学活性：①促进T细胞及NK细胞增殖，诱导其释放IFN-γ、TNF-α、GM-CSF和IL-3等细胞因子；②增强特异性CTL及NK细胞的细胞毒效应；③促进Th0向Th1细胞分化，抑制Th2细胞发育；④通过促进IFN-γ的释放，减弱体液免疫应答，影响B细胞产生抗体类型，促进IgM转换为IgG2a，抑制IgE及IgG1的合成；⑤协同IL-3、GM-CSF促进造血干细胞和祖细胞的增殖等；⑥在体内具有抗血管形成的作用，有助于抑制肿瘤的生长和转移。

IL-12是一个70kD的异二聚体分子，由p35和p40两个亚单位构成。IL-12家族中其他成员，如IL-23、IL-27及IL-35，含有一个相同p40可溶性细胞因子受体亚单位和分子量不同的亚单位（IL-23p19、IL-27 p28及IL-35p35）。IL-12通过IL-12受体相结合而发挥作用。IL-12R由β1和β2链构成，其中p40与β2链结合后，介导p35与β1链相结合而发挥生物学作用。IL-12在诱导Th1细胞免疫应答中起着关键的作用，其在临床抗病毒感染、抗肿瘤及自身免疫病治疗中具有广阔的应用前景。

7.IL-17

IL-17是一个细胞因子家族，通常所说的IL-17是IL-17A。迄今为止，IL-17家族已有 6 个成员被发现：IL-17A（IL-17）、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E（亦命名为 IL-25）和IL-17F。不同成员间氨基酸序列的同源性为16%～50%不等，其中IL-17F与IL-17有较高的同源性（约50%），其编码基因定位于染色体的同一区段6p12。IL-17A在人鼠之间有很高的保守性（62%～88%）。IL-17A作为Th17细胞分泌的特征性细胞因子而备受关注。早期的观点认为，IL-17主要由活化的CD4⁺T细胞释放；后来证实，胸腺细胞、上皮细胞、血管内皮细胞、NK细胞、γδT细胞及中性粒细胞等均可表达IL-17A。有趣的是，产生IL-17A细胞表面的CD44分子水平上升，而LECAM水平下降。提示，IL-17分泌与淋巴细胞归巢及记忆性T细胞形成有关。

IL-17家族成员以同源二聚体或异源二聚体的形式与其相应受体结合发挥作用。已知的受体有至少5个，即 IL-17R（IL-17RA 或 CD217）、IL-17RH1（IL-17RB 或 IL-25R）、IL-17RL（IL-17RC）、IL-17RD、IL-17RE等。目前研究比较透彻的是IL-17RA，其配体为IL-17A和IL-17F，表达IL-17RA细胞对IL-17A的反应强于其对IL-17F的反应。IL-17RA与IL-17RC在骨髓基质细胞、表皮细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和树突状细胞中都有表达，而T细胞只表达IL-17RA，不表达IL-17RC。IL-17与其受体结合后胞内信号通路尚不明确。已有的研究资料表明，IL-17A、IL-17E及IL-17F是重要的促炎因子，且而IL-17B、IL-17C和IL-17D的功能还尚待研究。

有关IL-17在病毒感染性疾病发生过程中的作用研究相对较少。由于T细胞疱疹病毒表达一个IL-17的同源基因，IL-17被认为是病毒感染的一个致病因素。IL-17信号通路可调节宿主对单纯疱疹病毒产生免疫应答。然而，在泰勒氏鼠脑脊髓炎病毒（Theiler's murine encephalomyelitis virus，TMEV）感染导致脱髓鞘疾病的模型中发现，IL-17通过上调抗凋亡分子使感染的星形细胞难以凋亡，同时减弱CTL细胞毒作用，从而造成病毒持续感染。在某些病毒（如淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒）感染下，IL-17通过促成细胞因子风暴（cytokine storm）起到了事与愿违的致病作用。因此，IL-17参与抗病毒免疫应答，但作为炎症因子和免疫调节分子，其对机体造成影响取决于不同的疾病状态。

RORγτ是控制IL-17分化的关键转录因子。而且当免疫环境存在IL-12时，由Th0转化为Th1，而当免疫环境存在IL-23时，则从Th0转化为Th17。Th1细胞分泌的IFN-γ在促进Th1细胞分化的同时对Th17的分化有明显的抑制作用。Th2细胞也有类似的现象：其分泌的IL-4也明显抑制Th17的分化。

8.IL-18

IL-18 最初名为干扰素 γ诱生因子（interferon gamma inducing factor，IGIF）或IL-1γ，主要由活化的巨噬细胞及肝脏库普弗细胞产生。IL-18是一种强有力的免疫调节因子，在抗微生物、抗肿瘤，抗自身免疫病等方面发挥重要作用。其主要生物学功能是：①诱导Th1细胞及NK细胞产生IFN-γ；②促进T细胞增殖及Th1细胞的形成；③增强FasL介导的CTL及NK细胞的细胞毒效应；④与IL-12协同作用诱导NK细胞、巨噬细胞、CD8⁺T、B细胞产生IFN-γ，二者联合作用是诱生IFN-γ最强的因子。在IFN-γ作用下，可诱导单个核细胞产生 IL-18 结合蛋白（IL-18 binding protein，IL-18BP），IL-18BP 能够以高亲和力结合于IL-18并抑制IL-18的生物学活性，从而抑制IFN-γ的释放。IL-18-IFN-γ-IL-18BP构成一个负反馈的调控机制，调节Th1介导的免疫应答，控制机体的炎症反应及感染性疾病的转归。

（三）肿瘤坏死因子的免疫调节作用

肿瘤坏死因子（TNF）为多功能的细胞因子。TNF有α、β两种分子形式。TNF-α由细菌脂多糖活化的单核巨噬细胞产生，可引起肿瘤组织出血坏死，也称恶病质素（cachectin）；TNF-β由抗原或丝裂原刺激的淋巴细胞产生，具有肿瘤杀伤及免疫调节功能，又称淋巴毒素（lymphotoxin，LT）。尽管两型TNF有不同的细胞来源，DNA水平上也仅有28%的核苷酸序列同源，但两者结合于相同的膜受体，并且具有非常相似的生物学功能。人TNF-α、β的基因均位于第6号染色体。成熟α的分子量约17kD，而β略呈异质性，为20～25kD。TNF受体存在于几乎所有的有核细胞表面，存在于细胞上的TNF受体主要有两种：TNFRⅠ和TNFRⅡ，血清中存在的是可溶性的TNFR（sTNFRⅠ、sTNFRⅡ），它们的相互作用不仅对多种肿瘤细胞有细胞毒作用，还与炎症和发热反应、关节炎、败血症及多发性硬化等疾病有密切关系。

TNF的生物活性与IL-1十分相似，只是TNF的毒性较大，更易引起血管阻塞，抗肿瘤作用更强。低浓度的TNF-α主要在局部发挥作用，高浓度可以进入血流，引起全身性反应。其主要的生物学作用如下：①对多种肿瘤细胞均有杀伤或抑制作用，敏感性因肿瘤细胞类型而异；②对RNA病毒和DNA病毒均有抑制作用，且明显的种属特异性；③具有广泛的免疫调控作用，包括促进T/B细胞增殖、促进抗原提呈、促使骨髓释放中性粒细胞和巨噬细胞等；④促进中性粒细胞和单核细胞趋化及活化作用，诱发炎症及急性期反应。现已研制TNF-α的抗体和多种免疫拮抗剂，来中和病毒性感染等患者体内TNF-α，抑制TNF-α在组织内的超表达，已成为急慢性炎症性疾病的生物治疗手段之一。

三、固有免疫细胞的抗病毒机制

（一）单核巨噬细胞系统

单核巨噬细胞系统（mononuclear phagocyte system）包括血液中的单核细胞和组织中固定或游走的巨噬细胞，是一群具有吞噬杀伤作用的固有免疫细胞。外周血单个核细胞占白细胞总数1%～3%，它在血流中仅存留几小时至数十小时，然后黏附到毛细血管内皮，穿过内皮细胞接合处，移行至全身各组织并发育成熟为巨噬细胞。单核巨噬细胞在病毒感染过程中具有直接或间接的抗病毒作用，其可能的作用机制如下：

1.吞噬杀伤作用

巨噬细胞对大多数病毒有较强的吞噬杀伤能力。巨噬细胞在静息状态时活性较低，当病毒侵入机体时，多种因素可诱导巨噬细胞的活化。活化巨噬细胞在结构和功能发生明显变化，表现为代谢增快、吞噬能力增强、溶酶体酶增加等，并可释放抗病毒和细胞毒性的因子，如TNF-α、氧自由基等，对吞入的病毒和邻近的病毒感染靶细胞发挥吞噬杀伤作用。肝、脾等各种组织中的巨噬细胞以及血流中的单核细胞在病毒血症时均起着清除病毒的作用。

组织损伤和炎症可加速外周血单个核细胞向组织移行，单核巨噬细胞的活化并被调动到感染部位主要是适应性免疫应答协调的结果。参与此过程的细胞主要是CD4⁺Th细胞亚群。当病毒抗原与已致敏的CD4⁺T细胞再次接触后，CD4⁺T细胞可释放多种细胞因子，其中巨噬细胞移动抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）可抑制巨噬细胞的运动，使巨噬细胞停留聚集在感染部位；巨噬细胞趋化因子（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）可吸引巨噬细胞至感染部位；巨噬细胞活化因子（macrophage activating factor，MAF）和IFN-γ可使静息状态的巨噬细胞激活成为活化的巨噬细胞。此外，巨噬细胞表面的IgG Fc受体或C3b受体能与IgG抗体Fc段或补体片段C3b结合，从而增强对包被有抗体或补体片段的病毒颗粒或病毒感染细胞的吞噬杀伤作用，即所谓的调理吞噬作用。以上这些机制都有利于巨噬细胞发挥抗病毒作用。

2.抗原提呈作用

巨噬细胞作为一类重要的抗原提呈细胞，可加工提呈病毒抗原给T细胞，启动适应性免疫应答。巨噬细胞表达MHC-Ⅱ类分子，可将病毒抗原提呈给CD4⁺T细胞，促进CD4⁺Th的分化，并释放大量的细胞因子（IFN-γ、MIF、MCP-1及MAF等）反馈作用于巨噬细胞，促进巨噬细胞表达MHC-Ⅱ类分子而增强其抗原提呈能力。

3.免疫调节作用

激活的巨噬细胞能分泌多种生物活性物质如IL-12、TNF-α、IL-1β等细胞因子，可激活和促进淋巴细胞增殖、分化和成熟，发挥重要的免疫调节作用。

（二）NK细胞

自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）是一类重要的固有免疫细胞，NK细胞抗病毒效应发生于适应性免疫应答之前，甚至可以在病毒复制之前识别和杀伤病毒感染细胞，故在机体早期抗病毒中发挥重要作用。

1.NK细胞的亚群及分布

NK细胞是淋巴细胞一个亚群，但其不表达T细胞所特有的表型（TCRαβ、TCRγδ及 CD3）或B细胞表型（BCR 和 CD19）。人 NK 细胞表面标志为CD19^-CD3^-CD56⁺CD16⁺，主要分布于外周血、淋巴结、骨髓、脾脏、肝脏、胸腺和肺组织中。人NK细胞占外周血淋巴细胞总数的5%～10%，根据细胞表面CD56分子表达的密度，人类NK细胞可分为CD56^bright和CD56^dim两大亚群。CD56^brightNK细胞亚群占外周血NK细胞的90%，为终末分化的NK细胞，高表达趋化因子CD62L、CCR7及CXCR4，提示该群细胞极易向次级淋巴组织及非淋巴组织聚集，发挥杀伤功能；CD56^dimNK细胞亚群占外周血NK细胞的10%，高表达趋化因子CXCR1、CX3CR1及ChemR23，以释放细胞因子为主，提示其参与免疫调节。小鼠NK细胞没有CD56同源分子的表达。小鼠NK细胞的标志是NK1.1、Ly49及DX5，某些品系的小鼠（如BABL/c鼠）无NK1.1的表达。中国科技大学田志刚课题组长期致力于研究NK细胞。他们与美国Yokoyama院士合作，发现一群肝脏特有的NK细胞，称之为肝脏驻留型自然杀伤细胞（liver-resident NK cell）。小鼠肝脏驻留型NK细胞的表面标志DX5^-CD49a⁺，这群细胞与传统NK细胞的转录调控网络不同，表现出黏膜固有淋巴细胞（mucosal ILC1）的特征，且具备传统NK细胞不具备的免疫记忆功能。随后，其他课题组也先后报道驻留于不同组织NK细胞的表面分子有所不同。

2.NK细胞的来源及增殖、活化

NK细胞确切的来源还不十分清楚，一般认为由骨髓中的淋巴干细胞分化而来。尽管NK细胞在人类淋巴结中比例很低，但在淋巴结中可测到NK 前体细胞（CD34⁺CD117⁺CD161^-）、不成熟 NK 细胞（CD127⁺ CD161⁺ CD94^-）及成熟 NK细胞（CD56^bright CD16^-），提示淋巴结可能是人类NK细胞发育成熟的场所。

IL-15在NK细胞发育分化过程中发挥重要作用，IL-15基因缺陷小鼠NK细胞数量和功能异常。TGF-β是NK增殖分化的负调控因子，TGF-β的缺失可导致NK细胞异常扩增。成熟NK细胞表面表达IL-2及IL-12的受体，在IL-2刺激下可发生增殖反应，IL-12活化NK细胞可产生IFN-γ。

3.识别“自己”和“非己”的机制

NK细胞的杀伤活性无需抗原诱导、无MHC限制，且杀伤靶细胞的作用出现早，故称为自然杀伤细胞。已知NK细胞缺乏抗原特异性受体，可以杀伤不同病毒感染的细胞，而对宿主正常自身组织细胞无细胞毒作用。它是如何识别病毒感染“非己”细胞和正常组织的“自己”细胞？目前的观点认为NK细胞表面具有两种功能相反的受体，两种受体可对其杀伤效应发挥正负调控作用：①杀伤细胞活化受体（KAR）：能广泛识别并结合病毒感染细胞和某些肿瘤细胞表面的糖类配体。其胞质内区可转导活化信号，使NK细胞活化产生杀伤作用。目前已知人的NK细胞活化受体有杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor，LIRs）家族中 KIR2DL2、KIR2DL3，杀伤细胞凝集素样受体（killer lectin-like receptor，KLR）家族中的 CD94/NKG2C、NKG2D，天然细胞毒性受体（natural cytotoxicity receptor，NCR）家族中 NKp46/NCR₁、NKp40 及 NKp30 等。②杀伤细胞抑制受体（KIR）：此类受体的胞膜外区能够识别表达于自身组织细胞表面的MHC-Ⅰ类分子（人HLA-C、B、A；小鼠H-2D），其胞质内区能介导抑制信号产生。目前已知人的NK细胞抑制受体有有LIRs受体家族中的KIR2DS2、KIR2DS3，KLR家族中的CD94/NKG2A、CD94/NKG2B，免疫球蛋白样转录体受体。

两种受体对NK细胞杀伤作用的调节机制：NK细胞活化受体与病毒感染细胞表面相应糖类配体结合，传递活化信号，产生杀伤作用；NK细胞抑制受体与正常组织细胞表面MHC-Ⅰ类分子结合，传递抑制信号并占主导作用，从而阻断杀伤信号的激活。正常自身组织细胞表面MHC-Ⅰ类分子表达正常，NK细胞抑制受体传递的抑制信号占主导地位，导致NK细胞不破坏自身组织细胞；病毒感染细胞表面MHC-Ⅰ类分子表达减少或缺失，影响了NK细胞表面抑制受体对相应配体的识别，使杀伤活化受体的作用占主导地位，NK细胞诱导病毒感染的细胞发生溶解破坏或发生凋亡。总之，NK细胞是通过检查“自身的缺席”而发挥识别“自己”和“非己”的作用，有别于细胞毒性T淋巴细胞（CTL），后者是通过寻找“异己”分子发挥特异性识别作用。

4.NK细胞抗病毒的效应机制

NK细胞在病毒感染的早期即适应性免疫应答尚未被激发前即可杀伤病毒感染细胞，不受病毒抗原或MHC限制。NK细胞抗病毒作用的效应机制可概括为：①病毒感染可降低感染细胞表面MHC-Ⅰ类分子表达，通过阻断抑制性受体的效应，促进NK细胞对感染细胞的杀伤效应；②NK细胞可合成并释放IFN-γ和TNF-α等抑制病毒复制的细胞因子；③病毒诱导的内源性IFN-γ可激活NK细胞，增强其杀细胞活性，而激活的NK细胞可产生Ⅱ型干扰素（IFN-γ），IFN-γ可上调病毒感染细胞表面表达MHC-Ⅰ类分子，NK细胞和IFN-γ呈正反馈调控，从而杀伤病毒感染的靶细胞；④体内产生抗病毒抗体后，NK细胞可通过抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cellular cytotoxicity，ADCC）而杀伤病毒感染细胞。NK细胞杀伤病毒感染细胞的杀伤机制与CTL相似，如通过穿孔素/颗粒酶溶解细胞及导致细胞凋亡，通过Fas/FasL及TNF/TNF-R1凋亡途径诱导细胞凋亡。

新近，有学者发现人NK细胞中也有一群具有免疫记忆功能的NK细胞亚群（CD3^-CD56⁺FcRg^-）。与传统NK细胞相比，它们可以释放更多的IFN-γ并具有更强的ADCC效应。已发现在多种病毒感染性疾病（如人巨细胞病毒、EB病毒及HBV等）患者的外周血中高表达。目前尚未知该免疫特征产生的机制及其调控环节，但毫无疑问NK细胞记忆功能提示它在机体抵御病毒等病原体感染过程中可扮演更为重要角色。

（三）NKT细胞

NK T（natural killer T）细胞是一群细胞表面既有 T 细胞抗原受体（T cell receptor，TCR）又有NK细胞受体的特殊T细胞亚群。Budd等在1987年首次报道了一群携带恒定的T细胞受体（TCRα）和NK细胞活化受体NKR-P1的特殊免疫细胞。现有的研究证明，与传统的 T 细胞一样，NK T 细胞（natural killer T cell，NKT cell）由 CD4^-CD8^-胸腺祖 T 细胞发育而来，根据其表面CD4及CD8分子表达情况，发育成熟的NK T细胞可分为CD4^-CD8^-细胞、CD4⁺CD8^-及CD4^-CD8⁺细胞三个亚群。NK T细胞表面TCR缺乏多样性，抗原识别谱窄，可识别不同靶细胞表面CD1分子提呈的共有脂类和糖脂类抗原，具有CD1d限制性，不受MHC限制。目前已经发现NK T细胞识别自身抗原时，几乎所有的抗原提呈细胞都是使用的CD1d分子，所提呈的抗原为一种糖脂类抗原——脑苷脂-α-半乳糖酰基鞘胺醇（α-galactosylceramide，α-Galcer）。多数病毒本身并不表达 α-Galcer，NK T 细胞在抗病毒感染中的作用有赖于其与树突状细胞（dendritic cell，DC）间的相互作用。在感染发生时，首先DC经由Toll样受体被活化，其分泌的前炎症因子IL-12对NK T细胞的活化及随后的IFN-γ分泌至关重要。NK T细胞活化后快速分泌大量细胞因子如IL-4、IFN-γ、TNF-α等，IFN-γ可直接抑制病毒的复制，并可激活NK细胞及CD8⁺CTL杀伤病毒感染的细胞；另一方面，NKT活化后通过上调CD40L表达，与DC表面CD40相互作用后，促进DC的活化并使之释放IL-12，IL-12进一步活化NKT，激发新一轮的IFN-γ分泌。鉴于NK T细胞在病原体感染时能快速反映，随后活化其他免疫细胞的特性，被看作固有免疫和适应性免疫之间的桥梁。

（四）γδT细胞

T细胞根据其表面抗原识别受体（TCR）不同可分为αβT细胞和γδT细胞两大类。我们通常所提及的T细胞为αβT细胞，约占外周血T细胞总数的90%，可进一步分为CD3⁺CD4⁺CD8^-及CD3⁺CD4^-CD8⁺两大类。γδT细胞是在1986年发现的一类特殊的T淋巴细胞，它在T细胞发育的早期即离开了胸腺，TCR基因重排有限，其TCR的多样性较TCRαβ T细胞少，识别抗原亦不同于TCRαβ。根据TCRγδ链的种类，目前主要分为两个亚群——Vδ2和Vδ1两个T淋巴细胞亚群，分别占人外周血γδT淋巴细胞的50%～90%和10%～50%。γδT细胞主要分布于皮肤和肠道、呼吸道及泌尿生殖道等黏膜和皮下组织，在健康人外周血中只占CD3⁺T细胞的0.5%～1%，多数为CD4^-CD8^-少数表达CD8⁺。γδT细胞所识别的抗原种类有限，常常是非MHC分子非限制性的，主要包括：①热休克蛋白（HSP）；②感染细胞表面CD1分子提呈的脂类抗原；③某些病毒蛋白或表达于感染细胞表面的病毒蛋白；④细菌裂解产物中的磷酸化抗原，如分枝杆菌的磷酸糖。目前，多数的证据表明，γδT细胞具有抗感染和抗肿瘤作用，通过释放穿孔素和颗粒酶B（granzyme B），可直接杀伤感染病毒或胞内菌的靶细胞、异常表达CD1分子的靶细胞及某些肿瘤细胞。活化的γδT细胞可释放多种细胞因子，如 IFN-γ、TNF-α、IL-4、IL-17、TGF-β 等，参与多种慢性炎症性疾病、肿瘤的发生发展过程。