冠状病毒宿主范围广泛，包括哺乳动物、鸟类等，能够引起人类呼吸道、消化道等疾病。感染人的冠状病毒主要有7种，可引起普通感冒或严重呼吸道症状，尤其是严重急性呼吸综合征冠状病毒（severe acute respiratory syndrome corona virus,SARS-Co V）及中东呼吸综合征病毒（middle east respiratory syndrome coronavirus,MERS-Co V）等冠状病毒。

天然免疫系统是宿主抵抗外源病原体入侵的第一道免疫屏障，在抗病毒感染过程中起关键作用。病毒感染宿主细胞时，能够激发机体天然抗病毒免疫应答，产生IFN等抑制病毒增殖，同时诱导宿主炎症反应，产生多种细胞因子，有利于疾病康复。但冠状病毒感染宿主时，尤其是SARS-Co V和MERS-Co V感染导致的严重症状，患者体内天然免疫应答通常被抑制，阻碍Ⅰ型IFN表达，无法发挥抗病毒作用，同时，患者体内出现大量细胞因子，呈现细胞因子风暴综合征（cytokine storm syndrome,CSS）症状，导致病情恶化[1-2]。因此，阐明冠状病毒抑制宿主天然免疫应答以及激发过度炎症反应的机制，将为探寻冠状病毒感染性疾病治疗方法奠定坚实基础。近年关于冠状病毒拮抗宿主天然免疫应答的机制研究取得了很大进展，本文就冠状病毒的生物学特征、抗IFN应答、炎症反应等进行综述。

1、冠状病毒的生物学特性

冠状病毒科（Coronaviridae）属于套式病毒目（Nidovirales），与动脉炎病毒科（Arteriviridae）、杆套病毒科（Roniviridae）和近年鉴定出的Mesoniviridae同属套式病毒目[3-4]。套式病毒目具有广泛的侵染性，宿主范围从甲壳类动物延伸到哺乳动物，引起人和动物呼吸道与消化道等严重疾病[5-7]。冠状病毒分为4个亚属，包括α冠状病毒、β冠状病毒、δ冠状病毒和γ冠状病毒[8]。α冠状病毒和β冠状病毒仅感染哺乳动物，γ冠状病毒和δ冠状病毒能够感染鸟类，其中猪δ冠状病毒（porcine delta coronavirus,PDCo V）也可感染猪，导致哺乳仔猪出现腹泻和呕吐等症状，并可造成仔猪死亡，对养猪业构成重大威胁[9]。

感染人的冠状病毒主要包括人冠状病毒NL63(human coronavirus NL63,HCo V-NL63）、人冠状病毒229E(human coronavirus 229E,HCo V-229E）、人冠状病毒OC43(human coronavirus OC43,HCo V-OC43）和人冠状病毒HKU1(human coronavirus HKU1,HCo V-HKU1）等，能引起人类轻微上呼吸道疾病；以及来源于β冠状病毒的SARS-Co V和MERS-Co V等，引起人类严重呼吸道症状，严重者会出现死亡。

冠状病毒拥有RNA病毒家族最大的基因组，长度为26～32 kb，通过非连续方式进行转录，每个转录本均含有5'端帽子结构和3'端多聚腺苷酸[poly(A）]尾[10-11]。冠状病毒进入宿主细胞后，基因组RNA的2个开放阅读框ORF1a和ORF1b翻译产生非结构蛋白（nonstructural protein,nsp）。ORF1a编码生成多聚蛋白1a(pp1a,440～500 k D），切割成11个nsp，同时在ORF1a终止密码子上游发生-1核糖体移码，导致ORF1b翻译产生1个更大的多聚蛋白（pp1ab,740～810 k D），进一步切割成15个nsp。nsp切割主要由冠状病毒的木瓜蛋白酶（Papain-like proteases,PLpro）和3C样蛋白酶（3C-like protein或Mpro）完成。冠状病毒编码4个主要结构蛋白，包括刺突蛋白（Spike,S）、包膜蛋白（Envelope,E）、膜蛋白（Membrane,M）和核衣壳蛋白（Nucleocapsid,N）。此外，冠状病毒还编码多种辅助蛋白，包括ORF3a、ORF3b、ORF4a、ORF4b、ORF6、ORF7a、ORF7b、ORF8a、ORF8b和/或ORF9b等[12]。

2、冠状病毒感染相关的模式识别受体

冠状病毒侵入宿主细胞后，宿主模式识别受体（pattern recognition receptors,PRRs）识别病毒病原相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns,PAMPs），激活信号通路，引发抗病毒天然免疫应答。PRRs对冠状病毒感染激活天然免疫信号通路非常重要，鉴定冠状病毒相关PRRs，研制靶向药物抵抗冠状病毒感染，有利于冠状病毒疾病治疗。

冠状病毒能够被多种PRRs识别，包括TLR（如TLR7）、RLR[如黑色素瘤分化相关基因5(melanoma differentiation-associated gene-5,MDA5）]和NLR家族受体。研究表明，SARS-Co V和MERS-Co V的ss RNA能够被TLR7/8受体识别[13]。鼠冠状病毒小鼠肝炎病毒（murine coronavirus mouse,MHV）可被MDA5识别，进而诱导脑巨噬细胞/小胶质细胞产生Ⅰ型IFN[14]。

3、冠状病毒调节IFN应答的机制

天然免疫应答是宿主抵抗病原微生物感染的重要手段，IFN在抗病毒天然免疫应答过程中起关键作用。IFN共分为3类，其中Ⅰ型和Ⅲ型IFN在抗病毒感染过程中起重要作用。Ⅰ型IFN主要包括IFN-α和IFN-β，构成抵抗病毒感染的第一道防线。LI等[15]通过重组表达猪Ⅲ型IFN(IFN-λ）证实IFN-λ能够有效抑制猪冠状病毒-猪流行性腹泻病毒（porcine epidemic diarrhea virus,PEDV）感染非洲绿猴肾细胞（Vero E6）和猪肠上皮细胞（IPEC-J2），且抑制能力高于IFN-α。

病毒感染时，宿主细胞PRRs识别病毒核酸等，结合下游接头分子TANK结合激酶1(TANK binding kinase 1,TBK1）、线粒体抗病毒信号蛋白（mitochondrial antiviral signaling,MAVS）等，进而诱导IFN产生，抑制病毒增殖；同时IFN与其受体结合，激活IFN信号途径，诱导多种IFN刺激基因（interferonstimulated genes,ISGs）表达，直接参与抗病毒过程[16-17]。研究表明，冠状病毒对IFN敏感，体外添加IFN能够抑制病毒增殖[18]。但冠状病毒进化出多种拮抗宿主天然免疫应答的功能，抑制IFN及ISG蛋白表达，促进病毒增殖。如冠状病毒感染的Vero E6细胞中，STAT3酪氨酸磷酸化水平降低从而缺失转录活性，抑制IFN信号通路[19]。因此，探讨冠状病毒如何拮抗IFN应答对开发治疗冠状病毒感染的策略有很好的应用前景。

3.1冠状病毒结构蛋白对IFN的抑制作用

冠状病毒结构蛋白是病毒颗粒的重要组成，参与病毒颗粒组装，对病毒免疫原性和致病性至关重要，同时在拮抗宿主天然免疫应答过程中发挥不可或缺的作用[20]。冠状病毒的N蛋白能够抑制宿主天然免疫应答，在抑制IFN生成过程中起关键作用。E3泛素连接酶三基序蛋白25(tripartite motif 25,TRIM25）介导RIG-Ⅰ蛋白泛素化在抗病毒反应过程中起关键作用[21]。SARS-Co V和MERS-Co V的N蛋白通过TRIM25抑制其介导的RIG-Ⅰ泛素化作用，影响RIG-Ⅰ激活，从而抑制Ⅰ型IFN产生[22-23]。研究发现，猪急性腹泻综合征冠状病毒（Swine acute diarrhea syndrome coronavirus,SADS-Co V）的N蛋白能够抑制TRIM25寡聚化，阻断TRIM25与RIG-Ⅰ相互作用，抑制RIG-Ⅰ活化及干扰素调节因子3(interferon regulatory factor 3,IRF3）和TBK1磷酸化，拮抗IFN应答[24]。PDCo V的N蛋白与RIG-Ⅰ相互作用，干扰ds RNA和蛋白激酶R蛋白激活剂（protein activator of protein kinase R,PACT）与RIG-Ⅰ结合，抑制IFN-β产生[25]。宿主蛋白也能够通过降解冠状病毒结构蛋白激活Ⅰ型IFN，发挥抗病毒作用[26-28]。

3.2冠状病毒非结构蛋白对IFN的抑制作用

冠状病毒的非结构蛋白对病毒转录和复制至关重要，同时对宿主细胞IFN应答有显著抑制作用。如SADS-Co V nsp1通过促进k11/k48连接的JAK1多聚泛素化抑制STAT1磷酸化，并通过降解环磷腺苷效应元件结合蛋白（CREB-binding protein,CBP）阻断STAT1乙酰化[29]。SADS-Co V nsp1通过泛素-蛋白酶体途径降解IRF1，抑制IFN-λ1产生[30]。PEDV nsp2蛋白诱导巨自噬/自噬过程，募集选择性自噬受体NBR1，促进TBK1的K48连接泛素化，进一步将其递送至自噬体进行降解，从而抑制Ⅰ型IFN免疫应答[31]。冠状病毒nsp3蛋白是一种木瓜样蛋白酶，具有去泛素化活性（De-ubiquitination,DUB），能够降低宿主蛋白泛素化水平，修饰宿主天然免疫应答，增强病毒致病力。冠状病毒PLpro能够抑制IFN-β、CCL5(CC chemokine ligand 5,CCL5）和CXCL10(chemokine interferon-gamma inducible protein 10 k Da,CXCL10）上调，同时MERS-Co V的主要蛋白酶诱导MAVS裂解以拮抗固有免疫应答[32]。PDCo V nsp5通过裂解IFIT3拮抗Ⅰ型IFN信号传导[33]。PDCo V ns7a通过抑制干扰素刺激基因因子3(ISGF3）形成拮抗JAK-STAT通路[34]。冠状病毒nsp15作为一种核糖核酸内切酶，可逃避宿主ds RNA PRRs识别，而nsp15催化功能缺陷的MHV感染巨噬细胞后，能激活MDA5、PKR和OAS/RNase L系统，在病毒感染早期大量诱导Ⅰ型IFN产生[35]。同时，PEDV nsp15蛋白也能够通过其Endo U活性降解TBK1和IRF3的RNA，抑制IFN和ISG产生[36]。

3.3冠状病毒辅助蛋白对IFN的抑制作用

冠状病毒辅助蛋白不是病毒复制必需的，但在抗IFN免疫应答过程中起重要作用。MERS-Co V编码5种辅助蛋白：ORF3、ORF4a、ORF4b、ORF5和ORF8b[37-40],ORF4a、ORF4b、ORF5和ORF8b均能抑制IFN表达[41]。其中，MERS-Co V辅助蛋白ORF8b与HSP70结合，阻碍IRF3激酶IKKε与HSP70结合，从而抑制IRF3介导的IFN-β表达[40]。SARS-Co V编码8个辅助蛋白：ORF3a、ORF3b、ORF6、ORF7a、ORF7b、ORF8a、ORF8b和ORF9b[41]。SARS-Co V编码的辅助蛋白ORF3b能够抑制RIG-I和MDA-5介导的Ⅰ型IFN产生，ORF8a和ORF8b通过降解IRF3抑制IFN信号通路[42-43]。研究表明，PDCo V辅助蛋白NS6异位表达，并与RIG-Ⅰ/MDA5相互作用，减弱RIG-Ⅰ/MDA5与ds RNA的结合，抑制RLR介导的IFN-β产生[44-45]。PEDV的唯一辅助蛋白ORF3能够通过干扰RLRs信号传导抑制IRF3磷酸化和poly(I:C）诱导的IRF3核易位，抑制Ⅰ型IFN产生。

4、冠状病毒感染引起的炎症反应

病毒感染宿主后，首先引发机体产生IFN介导的抗病毒免疫，然后诱导促炎细胞因子应答，适度炎症反应有利于患者疾病恢复。而冠状病毒感染的肺炎患者中，促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-8都先于IFN产生且持续很长时间，诱导机体产生促炎细胞因子风暴，对机体造成严重伤害[46-47]。研究表明，SARS-Co V的S蛋白可通过激活MAPK和AP-1(activator protein 1,AP-1）诱导肺细胞中IL-8释放[48]。猪传染性胃肠炎病毒（porcine transmissible gastroenteritis virus,TGEV)nsp2蛋白通过NF-κB激活炎症反应[49]。可见冠状病毒能够通过多种途径促进炎症反应发生。

炎症小体感应外源病原体或内源危险信号，在诱发炎症反应过程中起重要作用。炎症小体由传感器蛋白、适配器和前caspase-1组成，炎症小体激活引发caspase-1激活，切割促炎细胞因子，如IL-1β和IL-18，导致细胞焦亡。炎症小体主要包含NL-RP1、NLRP3、NLRC和AIM2 4种类型，其中NLRP3炎症小体在冠状病毒感染过程中能被多种病毒蛋白激活。研究表明，SARS-Co V E蛋白可形成Ca2+渗透通道，激活NLRP3炎症小体[50]。SARS-Co V 3a蛋白能够激活NLRP3炎症小体，其离子通道活性对3a介导的IL-1β分泌至关重要[51]。3a蛋白也能通过促进TRAF3依赖的p105和凋亡相关点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC）泛素化激活NF-κB和NLRP3炎症小体[51-52]。SARS-Co V ORF8b直接与NLRP3的亮氨酸富重复结构域相互作用，与NLRP3和ASC定位于胞质点状结构，大量激活NLRP3炎症小体[53]。

冠状病毒感染过程中抑制炎症小体激活能有效保护机体，如二甲双胍能够抑制肺泡巨噬细胞NLRP3炎症小体激活和IL-1β产生，并抑制炎症小体非依赖的IL-6分泌，从而减少脂多糖诱导的急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome,ARDS)[54]。因此，深入研究冠状病毒感染过程中炎症反应的激发机制，能够为探寻治疗或改善冠状病毒引起的严重炎症反应提供新思路。

5、问题与展望

感染人的冠状病毒能够导致人体出现轻微或严重呼吸道症状，尤其烈性冠状病毒（如SARS-Co V、MERS-Co V等）已成为严重危害人类生命安全的重要病原。天然免疫系统作为宿主抵抗病毒感染的重要手段，在抵御病毒感染和清除体内病毒过程中起关键作用。冠状病毒与宿主天然免疫系统存在复杂的相互作用，冠状病毒通过多种途径逃逸宿主天然免疫应答，促进病毒增殖。大量研究结果表明冠状病毒能够利用自身多种蛋白通过多种途径抑制IFN应答（图1），但是否还存在其他途径抑制IFN应答需进一步研究。同时，根据其抑制机制设计通用型药物，阻断病毒蛋白抑制IFN作用，恢复机体抗病毒应答能力，将为开发广谱的、有效的治疗和预防方法奠定坚实基础。另一方面，冠状病毒感染激活宿主过度炎症反应，导致炎症风暴，严重危害机体生命健康。炎症风暴产生机制还没有明确，有待进一步研究。通过阐明冠状病毒激发过度炎症反应的机制，降低机体促炎细胞因子表达，使炎症恢复平衡状态，将为治疗冠状病毒感染提供新的思路。

图1 冠状病毒蛋白调节IFN应答的机制

参考文献:

[21]李三中,唐旭东. TRIM25在抗病毒天然免疫及恶性肿瘤发生发展中作用的研究进展[J].生命科学,2020,32(4):359-365.

基金资助:国家自然科学基金(32002294,32102687); 河南省科技攻关项目(212102311040); 河南省青年科学基金(222300420216);

文章来源:谢莎,郑关民,孙彦刚.冠状病毒调节干扰素应答和炎症反应的研究进展[J].中国免疫学杂志,2024,40(12):2661-2665+2675.