黏膜疫苗
黏膜疫苗[1]可以通过激活机体黏膜和系统的免疫应答而阻止病原微生物的入侵,还可通过诱
导抗原特异性的黏膜耐受而选择性地治疗自身免疫性疾病、变态反应性疾病及感染性的免疫病理紊乱
等。无论是感染性疾病的预防还是自身免疫性疾病的免疫治疗,黏膜疫苗都离不开黏膜佐剂或抗原运
输载体。
世界卫生组织认为疫苗是控制感染性疾病的最有效的策略。黏膜是机体最大的门户及首道防线，机体95 %以上的感染是从黏膜入侵的。对人类生命危害较大的如AIDS 病、脑膜炎、流感、弓形虫病、结核、腹泻、淋病、肝炎及重症急性呼吸道综合症(severe acute respiratory syndrome ,SARS) 等均起源于黏膜表面,且由此引起的免疫功能紊乱常成为自身免疫性疾病或机会性感染甚至肿瘤发生的重要机制。因此对细菌、病毒及寄生虫等病原体的黏膜疫苗的研究具有重要意义。
黏膜免疫除了诱导抗原特异性黏膜IgA 和血清IgG应答外,此免疫途径也可诱导相反类型的免疫应答,即诱导全身无应答状态(如口服耐受) 。口服可溶性抗原能诱导机体出现一种对再次同一抗原刺激的免疫无应答现象,称之为口服耐受 。机体摄入大量食物时,黏膜免疫系统能进行准确识别并作出迅速反应,不会对其产生排除;口服耐受保证了肠道内正常菌群的存在。重症肌无力、关节炎、Ⅰ型糖尿病、类风湿性关节炎等系统性炎症疾病及移植排斥反应等目前尚无很好的治疗方法,黏膜疫苗能诱导形成黏膜耐受,可能为自身免疫性疾病提供一种全新的免疫治疗方法。
1. 黏膜免疫的诱导部位诱导部位是免疫应答的穿入区,主要负责抗原的捕获、处理和提呈,通过免疫活性细胞诱导免疫应答。诱导部位富含大量的免疫活性细胞,包括B 细胞、Th 细胞和CTLs 等。已明确的诱导部位有Pey2er 氏结( Peyer’s patch , PP) 和鼻相关淋巴组织(nasal2associated lymphoid tissue , NAL T) ,NAL T 是上呼吸道、鼻腔和口腔的黏膜诱导部位, PP 是胃肠道的黏膜诱导部位,最近研究证实肠系膜淋巴结与PP 的特性相似,认为是胃肠道黏膜诱导部位的一部分。
2 .CMISCMIS(common mucosal immune system ,CMIS)是发展黏膜疫苗的关键基础。当外来抗原侵入机体时,宿主发动相关的淋巴组织作用于抗原,使抗原暴露在含有大量免疫活性细胞的诱导部位,并激活了抗原特异性的B 细胞、T 细胞,这些激活的B 细胞、T 细胞从诱导部位迁出,经过血循环或淋巴循环归巢到远处的效应部位,在呼吸道、胃肠道、生殖道黏膜及唾液腺等黏膜效应部位引起相关联的免疫应答,所以将黏膜诱导部位到效应部位这一系统称为CMIS。另外,黏膜免疫后IgG抗体形成细胞主要进入血循环归巢至系统淋巴结或组织的炎症部位,而IgA 抗体形成细胞归巢至黏膜部位,最近研究表明这两种细胞还可归巢至骨髓,调节血清中抗体的形成。
3 黏膜免疫的效应部位抗原在诱导部位诱导了淋巴细胞的应答,致敏的sIgA+B 细胞、CD4 + Th1 、Th2 细胞和CD8 + T 细
胞离开诱导部位,通过淋巴循环和血液循环归巢到远处的黏膜效应部位,包括呼吸道、胃肠道、泌尿生
殖道及鼻、耳和口的黏膜及腺体,但研究最多的是胃肠道的固有层。在黏膜效应部位,sIgA +B 细胞最终
分化为IgA 原生质细胞而产生sIgA ,由抗原特异性的Th1 、Th2 、sIgA + B 和上皮细胞构成的黏膜内部
调节网络调节sIgA 的产生。
4 黏膜疫苗的合理设计黏膜疫苗必需能免受物理的清除和化学酶的消化,使疫苗抗原能定位于如M 细胞的诱导组织中,激活免疫系统产生有效、适当的免疫应答。这就需要设计好黏膜疫苗的免疫途径、运输载体及佐剂的应用。目前,口服和鼻内给药是主要的黏膜免疫途径,许多研究也证实这两种摄入途径均能诱导保护性免疫应答。但有研究证实鼻内免疫比口服更有效,因为鼻内免疫需要较少的抗原就能诱导有效的免疫应答,与口服途径相比,鼻内免疫没有抗原的丢失,而且简单、安全、有效.
5 黏膜佐剂目前黏膜佐剂的作用机制还不完全清楚。黏膜佐剂大概可分为两类:作为免疫刺激分子的一类,包括以毒素为基础的佐剂、细胞因子佐剂和其他黏膜佐剂;作为疫苗运输载体的一类,包括ISCOMs、脂质体、活的减毒菌、壳聚糖、黏膜DNA 疫苗和植物载体等。
6疫苗运输载体免疫刺激复合物( immune2stimulating complexs , ISCOMs);脂质体;植物运输载体;活性减毒菌
7 黏膜耐受黏膜免疫可上调或下调全身性免疫应答。为了研究抗感染性疾病的黏膜疫苗,需要考虑黏膜和全身性免疫提供双重保护作用,而黏膜免疫对全身的抗原特异性免疫应答的抑制作用,对于防止对食物和过敏原的过敏反应是非常重要的,也可用于通过口服自身抗原以预防和治疗自身免疫性疾病。一次服用高剂量或重复口服低剂量蛋白,诱导了在黏膜IgA 应答存在时的全身无应答状态,黏膜相关与全身相关淋巴组织中这些独特的免疫应答为口服耐受。
黏膜给予抗原诱导机体无应答性或耐受的方法早已为人们公认,因为最早报道口服抗原有使全身免疫力下降的作用,所以通常指口服耐受。当前引起黏膜耐受最有希望的载体是CT2B ,CT2B 和胰岛素一起口服后,能诱导黏膜耐受形成,提示CT2B 和胰岛素可能用于自身免疫性疾病的治疗。最新研究显示,鼻内免疫蛋白质也可诱导全身无应答性,引出了更常用的术语“黏膜诱导的耐受性”,绝大多数有关口服耐受的资料也可能适于鼻内途径诱导的耐受。
8 结语如上所述,由于CMIS 的存在,黏膜疫苗从一处黏膜部位给予后,能诱导所有黏膜部位的免疫应答。目前鼻内免疫被认为是最有效的黏膜免疫途径。黏膜疫苗的发展需要合适的黏膜佐剂和抗原运输载体系统。细菌毒素及其突变体、多种细胞因子、多种化学激活物及Cp G 序列等均可作为很好的黏膜佐剂来应用。ISCOMs、脂质体、活性减毒菌等均可发挥作为黏膜疫苗运输载体的功能。诱导黏膜耐受目前最有前景的佐剂是CT2B。
迄今为止,除了脊髓灰质炎口服疫苗外,几乎没有黏膜疫苗被有效地用于人。轮状病毒疫苗和流感疫苗在短期应用后,由于其副作用已从市场撤回。集中于黏膜免疫系统基础特征研究的最新进展为人黏膜疫苗的发展提供可能,对于M 细胞的分子和细胞特征研究能促进有效黏膜疫苗的设计,如“定位M 细胞的可食用性疫苗”的设计,将有可能很好地用于抗感染性疾病[42 ] 。