全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·综述与专论· 2008年第 6期
收稿日期：2008-04-09
基金项目：国家高科技研究发展计划“863”项目（2006AA10A207），甘肃省重大科技专项（ZGS063-A43-013）
作者简介：潘晓梅（1979-），女，新疆昌吉人，硕士研究生，研究方向：寄生虫免疫；E-mail：pxm216@163.com
通讯作者：才学鹏，caixuep@public.lz.gs.cn
干扰素-γ （Interferon-gamma，IFN-γ）是一种具
有抗病毒、 抗肿瘤和免疫调节作用的细胞因子，主
要由活化的 T 细胞和 NK 细胞产生，在机体免疫系
统中发挥重要作用。根据对干扰素基因核酸序列分
析，发现干扰素是存在于生物体内的一种古老的保
护因子，而且普遍存在于生物体中。自从 Issacs 等 [1]
于 1957 年发现干扰素以来， 已经证明不论高等动
物还是低等动物都有干扰素类似物质产生。已有研
究发现，由于 IFN-γ 的免疫调节 、抗病毒和抗肿瘤
独特作用 ，重组 pIFN-γ （Porcine interferon- gamma）
在体外不但能有效抑制猪口蹄疫病毒 （FMDV）、蓝
耳病病毒 （PRRSV）、 流感病毒和非洲猪瘟病毒
（ASFV）的繁殖 ，同时还对免疫抑制猪具有良好免
疫调节作用，可有效增强某些疫苗的免疫效果。 研
究结果进一步证实，IFN-γ 在疾病的诊断、 治疗和
疫苗免疫效果检测等方面起着重大作用，是现代分
子生物学、免疫学和临床医学研究的热点之一。
1 干扰素-γ的产生和分子结构
1.1 干扰素-γ 的产生
20 世纪初，病毒学家发现 ，当 2 种病毒感染同
一宿主细胞的时候，两种病毒间普遍存在相互拮抗
的现象，于是提出了病毒间存在着干扰（interference）
的概念。 1973 年 Yonger 和 Slavin 发现来自淋巴细
胞培养上清液中存在一种干扰素，但抗原性不同于
以往发现的干扰素，随命名为Ⅱ型 IFN。
IFN 的产生受细胞基因组控制，由于 IFN 基因
抑制物（IFN suppressor）与干扰素基因结合，抑制复
制酶系统， 所以一般情况下，IFN 基因处于抑制状
态 [2]。 在 T 细胞特异性抗原、葡萄球菌内毒素 A、植
物血凝素和佛波醇等诱生剂作用下，干扰素基因去
猪干扰素-γ的研究进展
潘晓梅 1 窦永喜 1 才学鹏 1
（中国农业科学院兰州兽医研究所 家畜疫病病原生物学国家重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室，兰州 730046）
摘 要： 干扰素-γ（Interferon-gamma，IFN-γ）是在特定的诱生剂作用下，由机体自身产生的一种维持机体自我稳
定的防御性物质，是一种具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用的细胞因子，主要由活化的T细胞和NK细胞产生。由于其
免疫调节、抗病毒和抗肿瘤的独特作用，在动物传染性疾病的预防和治疗中具有广阔的应用前景。对猪干扰素-γ产生、
分子结构、检测、生物学活性及作用机制以及应用等方面做以下简要综述。
关键词： 猪干扰素-γ 分子结构 检测 生物学活性 应用
The Advance in Porcine Interferon-gamma
Pan Xiaomei1 Dou Yongxi1 Ca Xuepeng1
（Key Laboratory of Animal Parasitology of Gansu Province，State Key Laboratory of Veterinary Etiological Biology，Lanzhou
Veterinary Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730046）
Abstract： Induction of formation of interferon-gamma production by specific inducting agent，as a kind of defense
chemicals for maintains the stability of body generated by body self，is mainly secreted by NK cells and T cells. Due to
the unique effect of anti-virus，anti- umor and immune system，IFN-γ ha a broad prospect of application in prevention
and therapy of animals infectious diseases. This article summarized porcine interferon-gamma br efly n following aspects，
including production，structural characteristic，detection，biological activity，physiological mechanism and application.
Key words： Porcine interferon-gamma Molecular structure Detection Biological activity Application
2008年第 6期
抑制，由活化的 T 细胞、NK 细胞及 NKT、巨噬细胞
和 B 细胞表达。 其他细胞类型如巨噬细胞、树突细
胞（DC）和 γ/δT 细胞在特定的条件下也能够表达。
但其主要由活化的 T 细胞和 NK 细胞产生。
1.2 干扰素-γ 的分子结构
猪 IFN-γ 基因含有 3 个内含子和 4 个外显子，
第 1 外显子编码 5′端 UTR 和信号肽以及成熟肽的
部分氨基酸，第 2 和第 3 外显子编码成熟肽的部分
氨基酸，第 4 外显子编码含终止密码子部分的氨基
酸及 3′端 UTR。5′端非编码区含与转录调控有关的
序列，与启动子一起调控基因的表达，与人和动物
对疾病的抵抗力的敏感性不同有关，3′端非编码区
同一种但不同品系动物差异也较大。 猪 IFN-γ 基因
全长约为 5 568 bp，基因的 ORF 长为 501 bp，编码
由 166 个氨基酸残基组成的前体蛋白，其中信号肽
为 23 个氨基酸，可引导 IFN-γ 分泌到细胞外，在胞
外切去信号肽后成为成熟的猪 IFN-γ，它含 143 个
氨基酸，分子量为 17kD。 与人的 IFN-γ 基因编码序
列比较具有 75%的同源性 ， 而氨基酸序列有 59%
的同源性。 与其他动物的干扰素-γ 基因结构有很
大的相似之处。
IFN-γ 的分子中没有形成二硫键的半胱氨酸，
其活性形式是牢固的二聚体或四聚体，单体没有活
性。 成熟蛋白含有两个糖基化位点，糖基化对 IFN-
γ 的生物学活性并不是必须的，只是与 IFN-γ 在体
内的半衰期相关 [3]。 天然 IFN-γ 是一种糖蛋白，在第
25 位和第 97 位 Asn 处有 2 个糖基化位点，虽然大
肠杆菌表达的 IFN-γ 没有进行糖基化修饰，但研究
证实仍具有生物学活性 [4]。 各种动物的 IFN-γ 的氨
基酸同源性高低不等，但其基本的空间结构类似，2
个糖基化位点均位于 A、Bα 螺旋的连接处和 Eα
螺旋的末端，这些部位均位于二聚体的表面，且在
A、Bα 螺旋的连接处各种动物的氨基酸序列变异
较大， 相对较保守的 C 和 F 则被埋在二聚体的中
心， 现已证实该部位与另一条链的 C-末端一起构
成与受体 α 链结合的部位， 这种变异的序列可能
与干扰素作用的种属特异性有很大的关系 [5] 。
2 干扰素-γ的生物学活性及作用机制
2.1 免疫调节
干扰素-γ 在临床上常作为免疫调节剂使用 ，
是体内重要的免疫调节因子 ， 起双向免疫调节作
用。 IFN-γ 主要通过参与辅助性 T 淋巴细胞（Th 细
胞）向 Thl 型分化来调节免疫应答。 干扰素-γ 不但
有激活 NK 细胞的功能 ， 而且能抑制 B 细胞分泌
IgE， 从而避免因 IgE 水平过高而发生 I 型超敏反
应，还能恢复抑制性 T 细胞的功能，减少免疫复合
物的局部沉积，抑制Ⅲ 型超敏反应的发生 。 IFN-γ
是一种主要的巨噬细胞激活因子（MAF），可介导 T
细胞对巨噬细胞的激活，可直接诱导参与呼吸爆发
的酶的合成 ，从而增强巨噬细胞的杀伤能力 ；作为
引导信号，使巨噬细胞对激活信号（如 LPS，TNF 及
IL-1 等）敏感，并迅速而有效地活化 ，发挥其功能；
促进巨噬细胞 FcyR 表达，协同诱导 TNF 并促进巨
噬细胞杀伤病原微生物。
2.2 抗病毒作用
干扰素抗病毒具有广谱性，但它抗病毒作用不
是直接、特异性的 ，而是通过对宿主细胞的作用引
起的。 不同病毒对 IFN 的敏感性不同，有囊膜的病
毒最敏感，同一种病毒的不同变种对 IFN 的敏感性
也不完全相同。由于干扰素同时具有抗病毒和调节
免疫功能的双重作用，所以抗病毒效果比一般药物
强而持久。当干扰素与细胞表面的干扰素受体结合
后 ， 可诱导细胞内产生有酶活性的抗病毒蛋
（Antiviral Protein，AVP）。已知的 AVP 有 Mx、核糖核
酸酶 L （RNaseL）、2-5 寡腺苷酸合成酶 （2 -5
OAS）、双链 RNA 依赖的蛋白激酶 （PKR）和一氧化
氮合成酶（NOS），前 2 种能破坏细胞核糖体转译病
毒蛋白质，后一种酶能降解 mRNA，有的 AVP 还能
抑制转录酶，阻止 mRNA 的形成，还有的能抑制病
毒 DNA 和 RNA 的合成。 因此，可以说干扰素是通
过 AVP 间接地抑制病毒复制而达到抗病毒作用
的 。 IFN-γ 抗病毒机理主要是能提高细胞表面
MHC 类分子表达， 有助于向 Tc 细胞递呈抗原，引
起靶细胞的溶解 ；可增强 NK 细胞 、单核巨噬细胞
对病毒的杀伤吞噬作用，抑制病毒在新感染细胞内
的复制。 IFN-γ 抗病毒的机制并非千篇一律，不同
病毒其抗病毒应答也不一样 [6]（表 1），相同的病毒
在不同的宿主细胞中 IFN-γ 作用的机理也不尽相
同。
2.3 抗肿瘤作用
潘晓梅等：猪干扰素-γ的研究进展 37
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2008年第 6期
IFN-γ 在机体肿瘤发生、肿瘤移植排斥和肿瘤
免疫检测过程中发挥着重要的作用，IFN 抗肿瘤的
作用机制是相当复杂的，这些活性可能是上述各种
生物学活性综合作用的结果。 IFN-γ 抗肿瘤活性主
要表现在：（1）直接的抗增生作用，可通过延长细胞
周期以延缓肿瘤细胞的生长和繁殖；（2）通过抑制癌
基因的表达来阻止或减慢肿瘤细胞的转化过程 ；
（3）激活巨噬细胞、NK细胞等以直接杀伤癌细胞或间
接抑制癌基因；（4）诱导肿瘤坏死因子（tumour necr
osis factor，INF）并促进癌细胞对 TNF 受体、MHC Ⅱ
类抗原的表达，使其易被杀伤性 T 淋巴细胞识别而
被杀伤。体外试验结果证实 IFN-γ 在许多肿瘤细胞
上均可表现出抗增殖和有丝分裂的作用 ， 但在
STAT1 基因突变或缺失的肿瘤细胞上，这种活性消
失， 随后导入 STAT1 基因后活性恢复，IFN-γ 与受
体结合后激活一些编码参与细胞分裂周期的一些
抑制因子，阻止了细胞的分裂增殖 [7，8]。
IFN-γ 还能增强多数肿瘤细胞对 Fas 介导的凋
亡作用的敏感性。 IFN-γ 能促进某些细胞发生凋亡
或增加细胞对细胞凋亡信号刺激的敏感性 ，IFN-γ
激活 JA K1 和 JAK2，导致 STAT1 磷酸化和二聚化，
诱导细胞凋亡信号的转导。 Inaba 等报道 IFN-γ 能
使骨肉瘤细胞对 Fas/ FasL 介导的细胞凋亡敏感 ，
实验发现 IFN-γ 除直接激活 caspase-8 使细胞发生
凋亡外， 还可增强由 Fas/ FasL 介导的骨肉瘤细胞
凋亡作用。 Wang 等报道，IFN-γ 可诱导甲状腺未分
化癌细胞株 ARO 中 bak（线粒体通路中 Bc1-2 基因
家族的促凋亡基因）的表达，bak 可调节 ARO 细胞
对肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体 （TRAIL）介导
的细胞凋亡的敏感性
2.4 抗寄生虫作用
IFN-γ 具有比较强的抗球虫作用， 也是抗弓形
虫免疫中起主导作用的细胞因子。 IFN-γ 可诱导免
疫细胞活化， 介导机体免疫细胞抑制弓形虫增殖，
杀伤细胞内弓形虫。其抗虫作用主要通过活化巨噬
细胞产生超氧离子，精氨酸依赖的 NO 途径活化巨
噬细胞，诱导降解色氨酸等途径，抑制了弓形虫的
增殖。然而 IFN-γ 仅是机体对弓形虫的免疫调节中
复杂网络系统中的一个重要成分，各种细胞因子之
间的相互协同，相互制约是免疫调节的基本操作方
式 ，这种调节促成了机体最佳的免疫状态，同时防
止机体自身免疫病理性损伤。 不论是外源性 IFN-
γ， 还是内源性的 IFN-γ， 都表现了强大的抗虫效
应。诸多的试验证实外源性的 IFN-γ 具有强大的抗
感染效应， 内源性的 IFN-γ 在阻止弓形虫增殖，促
使休眠状态弓形虫包囊形成，防止包囊的活化突破
等方面具有重要的作用。
3 干扰素-γ的测定
细胞因子的检测是评价抗原特异性 T 细胞激
活的一个最直接的手段，目前已被广泛使用。 通过
检测血清或组织液中的细胞因子含量，可以进行疾
病的诊断、评价治疗效果、检测疫苗免疫效果等，具
有重要的临床意义。 研究表明，内源性 IFN-γ 水平
的高低在很大程度上可以反映机体的细胞免疫状
态，而特异性 IFN-γ 反应则可以作为机体针对某种
特定外来抗原的免疫状态指标 [9]。 应用不同标记物
标记的单克隆抗体和检测技术，已经研制出多种方
法检测干扰素-γ 。 目前，IFN-γ 体外检测试验已经
广泛地应用于基础研究、临床免疫学 、疫苗免疫效
果评估 、器官移植、过敏反应以及多种病原感染的
诊断 ，尤其是牛羊结核病和副结核病的诊断 [10~12]。
检测 IFN-γ 的方法主要有直接检测体液和细胞上
清的双抗夹心 ELISA 以及免疫 PCR、 量化单个
IFN-γ 分泌细胞的 ELISPOT 试验、检测细胞内 IFN-
γ 的流式细胞术以及检测胞内 mRNA 水平的实时
RT-PCR 等。 与传统的用于 IFN-γ 检测的抗病毒活
性分析方法相比，建立在免疫反应基础之上的 IFN-
γ 检测方法的灵敏性和特异性更高。
4 猪干扰素-γ的应用
Mx RNA
γγγ
γVSV
RNaseL/2γ-5γγ
OAS
2γ-5γγγγγγγγγ ATP
γγγ 2γ-5γγγγγγγγ
RNaseL γγ ssRNAs γγγ
γ
γγγγγ
HIV,γγ
PKR
γγγ
γγγγ a γγ
γγγγ γγ
γγγγγ
HIVγγγ
NOS γγγγγγγγγγγγγ
γγγγγγγγ
γ
VSV, HSV-1 γ
HIV. EBV,γγ
表 1 IFN-γ 诱导的抗病毒机制
38
2008年第 6期
大量体内和体外试验表明，猪干扰素对生产具
重大威胁的传染病病毒均具有防御和抑制作用。用
IFN-γ 处理感染 PRRSV （繁殖与呼吸综合征病毒）
的猪巨噬细胞，可抑制 PRRSV 增殖 [13]；可抑制感染
传染性胃肠炎冠状病毒的猪上皮细胞和肺巨噬细
胞中病毒复制；还可抑制感染猪瘟病毒的单核细胞
和肺巨噬细胞的病毒复制；猪 IFN-γ 对消除中枢神
经系统中持续感染的疱疹病毒起关键作用 [14]。 李江
凌等 [15]进行了成华猪淋巴细胞 IFN-γ 基因的克隆
及其在体内外传基因表达、对小鼠和猪免疫系统和
对猪瘟、猪肺疫和猪丹毒三联疫苗及副伤寒疫苗的
免疫应答的作用和机理进行了较系统的研究。随着
研究的深入， 人们发现以重组 IFN-γ 为疫苗佐剂，
不仅能特异性的增强疫苗的免疫效果，而且可增强
机体抗感染的能力。 窦永喜等 [16]研究发现，猪 IFN-
γ 基因重组真核表达载体 pcDNA3.1 对猪囊虫全虫
疫苗有良好的免疫佐剂作用，优于传统使用的铝盐
和 206 佐剂。 研究结果表明，猪 IFN-γ 研究已呈现
出蓬勃发展的局面，在猪传染性疾病的预防和治疗
中有广阔的应用前景。
5 展望
随着分子生物学技术和基因重组技术的的兴
起和不断发展完善，干扰素的分子结构、理化特性、
生物学特性、产生和作用机理也不断得到阐明。 许
多细胞因子基因工程药物面市，给治疗畜禽疾病提
供了新的手段 ， 同时创造了巨大的经济和社会效
益。 表明干扰素在人类和动物疾病的诊断、治疗和
预防等方面将被更广泛应用。
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