来源 :动物医学进展 2003(04) ; 知网
摘要: 对许多传染病 ,幼畜从初乳或家禽从卵黄可获得特异性的抗体 ,这些母源抗体可以预防微生物的感染 ,但同时也干扰疫苗接种后主动免疫抗体的产生 。为了解决这一问题 ,目前已出现了许多抗母源抗体干扰的疫苗 ,如痘病毒载体疫苗 、以高分子微球作载体制备的口服疫苗 、 多肽 -免疫刺激复合物 ( ISCOM )疫苗 、抗原抗体复合物疫苗 、 DNA疫苗等 。文章着重对母源抗体的由来 、免疫抑制原理 、母源抗体干扰疫 。疫苗接种后主动免疫抗体产生免疫的理论与事实根据、早期抗母源抗体干扰的措施以及作为具有抗母源抗体干扰作用疫苗的可行性研究进行了综述 。
关键词 :母源抗体 ;干扰 ;病毒疫
新型兽用疫苗是免疫学和病毒学的研究热点 。最理想的疫苗应该具有保护率高 、成本低 、安全 、免疫源性好 、遗传特性稳定 ,以及免疫在幼年时进行并能抗母源 抗体干扰等优点[1] 。
目前兽医上广泛应用的病毒疫苗是灭活苗和弱毒苗 。虽然它们对畜禽有一定的保护作用 , 但某些疫苗的免疫效果并不理想 ,其原因之一就是母源 抗体( MDA) 干扰疫苗接种后主动免疫抗体的产生[2] 。
为了解决这一问题 ,许多抗母源抗体干扰的疫苗出现 了 ,如痘病毒载体疫苗 、以高分子微球作载体制备的口 服疫苗 、多肽-免疫刺激复合物( ISCOM ) 疫苗 、抗原-抗 体复合物疫苗 、DNA 疫苗等 。本文着重对这五种来阐述 抗母源抗体干扰作用疫苗的研究进展 。
1 母源抗体的由来
灵长目主要通过胎盘上皮绒毛膜传递免疫球蛋白 , 而家畜在怀孕期间其免疫球蛋白不能通过胎盘上皮绒 毛膜传递 ,这些动物早期被动免疫是初生幼畜通过肠黏 吸收初乳而获得的[3-4] 。
犊牛和乳猪大肠上皮对初乳 大分子和免疫活性细胞的吸收是无选择性的 ,且其负责 尽快增加哺乳幼畜循环中的 IgA 、IgG 和 IgM ,并在出 生后24~72h 出现峰值效价[3] 。
家禽在孵化期间及出 壳后几天可从卵黄中直接获取母源抗体( MDA) [5] 。
2 免疫抑制原理
许多事例表明 ,MDA 除具有保护作用外 ,还具有在幼畜免疫保护期外对特异性抗原的免疫抑制作用 ,这 在体内通过疫苗对血清抗体应答的干扰和在体外通过 淋巴细胞对抗原刺激反应性的降低而得以证明[6-7] 。
因此 ,MDA 可对幼畜的主动免疫产生干扰 。新生幼畜疫苗免疫后 ,对疫苗免疫应答产生最大抑 制作用的是 MDA 。MDA 干扰作用只是加速灭活疫苗 抗原的清除或弱毒疫苗的中和作用[6] 。
通过 MDA 对特 异性的“抗原封闭”阻止疫苗抗原与新生幼畜免疫系统 的免疫活性细胞的结合 。MDA 通过相似的负反应系统 对免疫活性细胞产生直接的抑制作用。幼畜体内存在的 MDA 和疫苗抗原免疫复合物 ,可以给 B 细胞传递抑制信号 ,这些抑制信号是抗原特异性的[7] 。
MDA 可以直 接作用于 B 淋巴细胞以达到调节抗体产生所需要的增生和分化环境[3] 。
3 理论与事实依据
当家畜有较高母源抗体时 ,由于高价抗体降低了 T 或 B 细胞不同程度的主动抑制作用 、动物免疫系统的发育成熟和 MDA 下降 、主动免疫的产生,不可避免在 免疫接种和主动免疫之间产生一个“滞后期” [3 ,7] 。
在这 个“滞后期” ,病毒能在幼畜体内增殖 ,使动物发病 ,如对 猪接种 FMD 疫苗时 ,由于免疫系统未完全成熟和高效 价抗体引起的抗原封闭 ,使得 FMD 疫苗接种后未能刺 激猪达到应有的免疫效果 。在对肉鸡场进行 IBD 和 ND 免疫失败原因的调查中 ,同样发现抗体的抑制程度与接 种疫苗时的 MDA 效价有关[5] 。
4 早期抗母源抗体干扰的措施
4.1 代替灭活苗
活苗病毒在免疫鸡体内能够不断地复制 ,从而产生大量抗原以刺激免疫反应 。活苗比死苗能更快地诱导免 疫反应 ,但存在的缺点是母源抗体能或多或少地阻止疫 苗病毒的复制 ,从而使动物对疫苗接种可能不产生足够 的或有效的免疫反应[3] 。
4.2 多次接种疫苗
在间隔很短的时间内多次使用疫苗免疫接种 ,可以达到母源抗体消失时 ,疫苗刚好发挥作用的目的 。
4.3 采用大剂量疫苗接种
这种免疫措施从长远来看是要付出代价的 。
4.4 使用毒力较强的疫苗毒株
就大多数疫苗病毒而言 ,毒力愈强 ,愈能高水平抗 母源抗体的干扰 ,但也容易引起其它方面的副作用 。
4.5 改变疫苗接种途径
如给存在母源抗体的婴儿接种麻疹疫苗 ,通过注射途径是无效的 ,但如果采用喷雾使疫苗病毒进入婴儿的呼吸道 ,则是有效的[8] 。
以上各种方法对抗小范围内动物母源抗体干扰是可行的 ,但对大群动物 ,接种后抗体水平均一性是评价 免疫成功的标志 ,因而常规疫苗存在自身的缺陷 ,而且从长远利益考虑也是很难行得通的 。
5 新型抗母源抗体干扰疫苗
实践中为了解决母源抗体干扰疫苗接种后主动免疫产生抗体从而影响疫苗免疫效果这一问题 ,研究和生产了许多具有抗母源抗体干扰作用的疫苗 ,有的已经被广泛地应用于疫病的预防上 。
5.1 痘病毒载体疫苗
这类苗是将编码目的抗原的基因插入作为载体的 痘苗病毒等活疫苗株的 DNA 某些部位内而制成的一 类活载体基因重组疫苗 。应用后可以高效表达 ,但不影 响该疫苗株的生存与繁殖 ,除对原来病原的侵入有保护 作用外 ,对插入相关外源抗原基因微生物的侵染也有保 护力[9] 。
痘病毒载体表达的外源蛋白 ,比细菌 、酵母表达 的更接近天然结构 、稳定性好 ,而且痘病毒在细胞内进行复制 ,因而不受 MDA 的干扰 ,故痘病毒可以作为抗 母源抗体干扰疫苗的理想载体。
最初使用牛痘病毒作载体 ,如狂犬病病毒的糖蛋白基因和牛痘病毒的 F 和 H 基因插入牛痘病毒的基因中 ,已产生了有效的狂犬病和 牛痘病毒载体疫苗[10] ,继牛痘病毒后 ,鸡痘病毒( Fowl pox virus ,FPV) 表达载体又发展起来 ,与牛痘病毒载体 相比 ,FPV 具有以下几个方面的优点[7 ,9 ,11] :
①基因结构庞大 ,比牛痘病毒大约1/3 ,能容纳较大的外源基因 而不丧失其感染性 ;
②被表达的外源蛋白在感染细胞 中 ,能忠实地进行修饰 ,如糖基化 ,羧基化等 ;
③外源基因的表达产物具有良好的免疫原性 ,可诱导机体产生持 续时间较长的细胞免疫和体液免疫 ;
④严格的胞浆中复制避免了病毒基因重组入宿主细胞染色体内的可能性 , 消除了重组病毒对人畜的潜在威胁 ;
⑤宿主范围小 ,仅对家禽有一定的致病性 ,面对其它动物则较安全 。
5.2 高分子微球载体口服疫苗
聚乳酸-羟基乙酸聚合物( PLG) 是哺乳动物在能量 代谢过程中产生的一种正常的中间产物 ,无毒性 ,具有 生物降解活性 。另外也可人工合成 ,用作制苗的基质材 料 ,以其包载抗原 ,制成粒径为1~3μm 的高分子微球 疫苗[9] 。
以高分子微球作载体的疫苗其优点是 :
①经口服进 入消化道淋巴组织 ,可诱导及加强黏膜免疫应答 ,产生 IgG 及 IgA [12] ;
②微球( microspheres) 可为疫苗提供一 个稳定的隔离载体 ,发挥保护抗原蛋白的作用,免遭消 化液的破坏 ;
③抗原蛋白可随基质降解 ,从基质核中长 期持续缓慢释放 ,产生相当于多次接种疫苗的效果 ,出 现高水平抗体效应 ,如口服 A 型流感病毒高分子微球 疫苗时 ,能产生与非肠道接种途径免疫相似的血清抗体 水平 ,且有较高效价的唾液 IgA 出现 ,以抵抗病毒攻击 ;
④高分子微球疫苗可避免母源抗体对抗原的中和作 用 ,从而在应用时具有抗母源抗体干扰的作用[2 ,13] 。
高分子微球疫苗作为一种新型的长效口服疫苗 ,可 望给动物接种一次 ,即可长时间抗御微生物的侵袭 。
5.3 多肽-免疫刺激复合物疫苗
ISCOM由QuilA分子在表面构成网格骨架 ,胆固 醇与 QuilA 形成 ISCOM 基质 ,两性蛋白和磷脂等与基 质通过疏水作用形成稳定的网状结构 ,其结构类似于等 轴病毒正二十面体结构 ,因而十分稳定[14] 。
多肽苗具有很高的特异性 ,但作为小分子抗原的多肽 ,免疫原性较 差 ,不能充分激活适当的 T 、B 细胞群 ;若再受 MDA 选 择性抑制抗原特异性反应的干扰 ,那么多肽苗的免疫效 果是不言而喻的 。
但若将半抗原( 多肽) 与免疫刺激复合 物( ISCOM ) 载体相连 ,则具有很强的免疫原性 ,足以突破母源抗体的干扰[15] 。
5.3.1 ISCOM 与免疫细胞间的相互作用
5.3.1.1 ISCOM 与巨噬细胞间的相互作用
从 Orein 等利用电镜观察流感病毒 ISCOM 分布发现 ,在小 泡 、内质网 、溶酶体中均可见病毒囊膜抗原 ,而相似的蛋白质抗原组成却无此现象 ,可能是纯蛋白质胶团在被细胞捕获后分解了 ,而 ISCOM 则在细胞中保持原样 ,并持续相当长的时间[16] ,说明 ISCOM 既能诱导 MHCⅠ 类分子 ,又能诱导 MHCⅡ类分子应答 。因为 MHCⅠ类分子免疫应答的关键是将抗原置于细胞浆中 ,而 MHC Ⅱ类分子则要求把抗原通过体内传递到溶酶体上 ,在 ISCOM 刺激下 ,MHCⅡ类细胞可分泌几种细胞因子 , 如 IL-I 、 GM-CSF 、 IL-6 、 T WF2 ,增 加 T 、 B 细 胞 活 性[14-15] 。
5.3.1.2 ISCOM 与初级
B 细胞和树突状细胞间相互 作用 B 淋巴细胞和树突状细胞都具有递呈 ISCOM 中抗原的能力 ,但此二种细胞能摄取到 ISCOM 抗原量 很少 ,尽管如此 ,这两种细胞与 ISCOM 相互作用 ,也足以刺激增殖记忆及细胞因子的分泌 。
树突状细胞在刺激 分泌 IFN-r 方面优于 B 淋巴细胞和单核细胞 ,ISCOM 从增强细胞中 MHCⅡ类分子的表达正是依赖于 IFNr ,所以说树突状细胞在 ISCOM 免疫增强作用中起着 较为重要的作用[15] 。
5.3.2 机体对 ISCOM 的免疫应答
5.3.2.1 免疫动力学特点
ISCOM 免疫增强作用并 不象铝盐及油乳剂那样 ,通过贮存抗原来实现 ,它的作 用是注射后可以遍布全身 ,并长期存在 。
5.3.2.2 血清抗体应答
抗体应答初期是 IgM 应答 , 随后转化为长时间的 IgG 应答 。一般来讲 ,ISCOM 引 起抗体水平应答为同类大小纯蛋白质胶因抗原十倍还 多 ,最引人注目的是 ISCOM 引起抗体水平应答范围 广 ,在鼠类既可产生 IgG1 ,又可产生 IgG2 ,而纯蛋白质 胶团仅产生 IgG1[14] 。
5.3.2.3 细胞毒性 T 细胞应答
ISCOM 能诱导 MHC-I 分子限制性细胞毒性 T 细胞( CT L) 应答 ,主要 原因为以下两点 :
①能被抗原递呈细胞捕获并移至胞 浆 ,与 MHC-I 分子结合 ,引起 CD8 + T 细胞应答 。
②能诱 导产生相应的细胞因子 ,如 IL-1 ,IL-2 ,M-CSF ,IFN-r 等 ,在这些细胞因子参与下 ,诱导 CT L 效应[14-15] 。
5.3.2.4 黏膜免疫多肽 ISCOM 疫苗尽管为非受刺激型 ,但已有数据表明 ,可产生坚强的分泌型 IgA 应 答[15] 。
5.3.2.5 保护性免疫应答
可对多种病毒和寄生虫产生保护性免疫反应 ,尤其在狂犬病亚单位 ISCOM 、猕猴 缺陷病毒及 HIV-2 ,诱导长期保护而不受母源抗体的干 扰[19] 。
5.4 抗原-抗体复合物疫苗
利用特异性高免血清或抗体 ,按照适当比例与传染 性病毒混合后 ,做成病毒-抗体复合物 ,如IBDV-Ab 疫苗 。目前此项技术已成功地用于IBD 、ND 及呼肠孤病毒疫苗的研制 ,并取得了很好的效果[17] 。
病毒-抗体复 合物疫苗对病毒和抗体要求非常严格 ,一般以“延缓病毒释放”为度 ,其优点是能提高疫苗的安全性和免疫效果[3 ,18] 。
表现为 :
①孵化期可以安全地使用活疫苗( 包括 经卵接种) ;
②可以用弱毒疫苗给鸡首免 ;
③可以在母源 抗体表面提供保护免疫 。
以上三种途径均可排除母源抗 体的干扰 。
对抗原-抗体复合物疫苗能增强鸡和哺乳动物免疫 反应以及加强保护性免疫 ,其作用机制和方式尚不明 确 ,目前 ,主要有两种解释[12 ,16] :
(1) 抗原-抗体复合物与滤泡树突状细胞结合。滤泡树突状细胞( FDC) 位于次生淋巴器官 ,可转运抗原-抗 体复合物至淋巴结 。FDC 可保持抗原-抗体复合物在其 表面相当长时间 ,但部分传染性病毒可逃离定居于靶组 织 ,Jeurissen 等(1998) 调查了 IBDV-Ab 疫苗和 IBDV 疫苗在不同靶器官中的感染程度 ,结果表明 ,尽管接种 抗原-抗体复合物后 ,检测出病毒时间要推迟5d ,但接 种两种疫苗后 ,可检测到脾脏 、法氏囊中 IBV 与 B 细 胞 、巨噬细胞和滤泡树突状细胞紧密结合 ,最显著的是 接种 IBDV-Ab 疫苗后 ,法氏囊 、脾脏细胞衰竭程度降 低 。另外 ,接种 IBDV-Ab 疫苗后 ,导致脾脏产生更多的 生发中心[1] 。他们推测 ,复合物疫苗的作用机理可能与 脾脏 、法氏囊的滤泡树突状细胞的结合有关 。
(2) 复合物疫苗更易更有效地与 APC 结合 。许多抗原以抗原递呈细胞( APCs) 如单核细胞 、巨噬细胞表面 的 Fc 受体为中介 ,而被捕获 、加工和提呈 。病毒与抗体 形成复合物以后 ,由于抗体分子的 Fc 片段与 APC 的 Fc 受体有很高的亲合性 ,因而使得与抗体结合的病毒 更易更有效地与 APC 结合 ,一旦抗原-抗体复合物被 APC 吞噬和内化 ,即可激活 B 淋巴细胞和 T 淋巴细 胞 ,刺激 B 淋巴细胞成为抗体分泌细胞 ,从而引起强烈 的体液免疫和细胞免疫应答[19] 。
目前尽管对病毒-抗体复合物增强免疫效果的作用 机制还不甚了解 ,但病毒-抗体复合物能增强免疫效果 , 则是不争的事实 。它将有望成为一种有前景的抗母源抗 体干扰的疫苗 。
5.5 DNA 疫苗
作为一种全新的疫苗 ,DNA 疫苗具有多方面的优 越性 ,可同时诱导细胞免疫和体液免疫 ,其本身又有佐 剂的作用 ,更主要的是在早期产生免疫反应过程中辅助 识别保护性抗原 ,因而有望成为抗母源抗体干扰的一种 疫苗 。
与传统的弱毒苗 、灭活苗或蛋白苗相比 ,DNA 疫 苗有几大显著优点[20-22] :
①与弱毒苗或灭活苗相比 ,最明显的优点是它不含有病原体 ,因而不必考虑病原体的 复制和由疫苗引起的疫源性问题 ,因制造弱毒苗或灭活 苗需培养病原体 ;
②与蛋白质疫苗相比 ,DNA 疫苗诱导机体产生的抗原主要经内源性途径诱发免疫应答[23] 。DNA 免疫是一个很强的 T h1型反应的诱发剂 ,对细胞 内的病原体消除有利 ,再者 ,由于母源抗体对抗原进行 干扰作用主要是对外源性蛋白质抗原吞噬降解和处理 , 以及由于 DNA 疫苗的抗原识别方式与母源抗体对抗 原的识别方式不同 ,因而可避开母源抗体对抗原的降解 和吸收过程 。
目前 ,DNA 疫苗已用于HIV 、风疹呼吸道 合胞病毒病 、脊髓灰质炎病等 ,经免疫后在早期获得较 高的主动免疫 。如果这种疫苗再进一步发展下去的话 , 将来在动物的生长期可能不必再进行免疫 。
6 小结
随着分子生物学和基因工程的发展 ,为这方面的研 究建立了丰富的理论基础 ,提供了可靠的材料保证 ,使 具有抗母源抗体干扰作用的新型疫苗的实验室制备已 不再是很棘手的问题 。
但需要强调的是 ,构建一个成功而实用的抗病毒感染的疫苗 ,不应仅仅依据基因工程原理和分子病毒学理论 ,还要考虑病原特性 、发病机理 、免疫保护机制以及病毒感染的流行病学特点 。
目前多数研究仍处于实验室阶段 ,加快产业化是今后努力的方向 。只有把实验室研究和产业化生产结合起来 ,充分发挥各 种疫苗的优势 ,才能取得更大的经济效益和社会效益 。
参考文献 :
[1] Boursnell M E G ,Green P F ,Cambell J L A ,et al.A recombinant fowl pox virus expressing the hamagglutinin-neuraminidase of Newcastle disease virus protect chickens against challenge by NDV [J].Virology ,1990 ,178 :297-300.
[2] 何继富 ,杨 健.仔猪体内猪瘟母源抗体的研究[J].中国兽医杂 志 ,1991 ,17(1) :21-22.
[3] 董炎坤.母源抗体存在下的活菌免疫[J].当代畜牧 ,1995 ,23(4) :21-22.
[4] Bidjeh K ,Renus L E ,Anne E D.M atormal immunity in Goung goats or sheep whose dams were vaccinated with ant-i peste despatits ruminants vaccine[J].Cahiers-Agricultures ,1999 ,8(3) :219-222.
[5] 付丽杰 ,高云飞.母源抗体存在时 IBD 疫苗的使用[J].中国兽药杂 志 ,1998 ,10(1) :41-43.
[6] Koach G ,Roozelaar Van D J ,Verschueren C A J ,et al.Immunogenic and protective properties of chicken anaemia virus protein expressed by baculovirus[J].Vaccine ,1995 ,13(8) :763-770.
[7] 罗 坤 ,金宁一.鸡痘病毒非复制型载体研究进展[J].预防兽医学 进展 ,2000 ,2(2) :14-16.
[8] Haq T A ,M ason H S ,Clements J D ,et al.Oral immunization with a recombinant bacterial antigen produced in transgenic plants[J]. Science ,1995 ,268 :174-175.
[9] 王世若.当前研制预防用疫苗的发展趋势[J].预防兽医学进展, 2000 ,2(3) :15-18.
[10] 潘兹书 ,张楚瑜 ,赵伟光.伪狂犬病病毒基因工程疫苗研究进展 [J].预防兽医学进展 ,1999 ,1(3) :1-3.
[11] 于 力 ,童光志 ,赵雅芝.病毒活载体疫苗的构建原理及应用[J]. 中国畜禽传染病 ,1997 ,5 :61-64.
[12] 潘杰彦 ,陈薄炎.基因免疫的作用机理[J].预防兽医学进展 , 2000 ,1(4) :20-2.
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