接种疫苗：特异性保护性免疫记忆的诱导 1.活苗与死苗差异 活苗和死苗的明显区别在于，灭活疫苗成功激发免疫反应所需要的免疫剂量，在宿主外（实验室）就已经完成，而活疫苗成功激发免疫反应所需要的免疫剂量是在宿主体内完成的。换句话说，如果一种活疫苗不能在宿主内增殖，并且不能产生足够量的抗原，以达到其免疫剂量，免疫诱导或免疫反应将不会发生。 从免疫学角度来看，死苗和活苗的区别之一在于死苗递呈外源性抗原；活苗不但递呈内源性抗原，而且递呈外源性抗原（图3）。虽然两种疫苗都能高效诱导B细胞（抗体）保护性反应，死苗仅能诱导CD4+ T细胞，而活疫苗可以诱导CD8+和CD4+ T细胞。对细胞内病原体而言，死疫苗通过分泌的细胞因子间接对感染细胞产生影响，而活疫苗通过分泌的细胞因子和CD8+T细胞介导的细胞毒杀作用直接杀伤感染的细胞。 死疫苗和活疫苗的另外一个免疫学意义上的区别是，活苗可以通过全身性或者粘膜免疫接种，而死苗目前只能通过局部注射来全身性接种。活苗通过局部或粘膜免疫接种，它能迁移至其偏好部位进行增殖，诱导黏膜和全身性的保护性反应。相反，死苗只会引起全身性的体液免疫反应。 最近的研究主要直接针对如何将死苗通过粘膜免疫，或如何将全身性接种的死苗从诱导全身性免疫反应的方向，朝着同时诱导粘膜免疫反应的方向调节。 在过去的二十年里，针对口服死苗抗原（掺于饲料）在胃肠道产生粘膜免疫反应来保护动物这一方面做出了很多努力（一般而言灭活疫苗，不能体内增殖）。这里面临的主要挑战是如何避免抗原特异性免疫耐受，这是机体用来有效应对胃肠道上皮组织存在的数量巨大的外来抗原的主要机制。其中一个非常有效的办法，就是将口服的抗原借助胃肠道上的受体介导的转运递送到宿主体内，对此方法，我们正在并且已经有过深入研究和评价（Devriendt于2012）。这个方法是基于肠上皮细胞上（包括派伊尔结的M细胞）的受体/配体作用将某些特异性分子，比如凝集素，免疫球蛋白，甚至一些病原体抗原及其他分子转运进入体内。因此，可以将免疫抗原通过共价偶联的方式与配体分子形成重组分子，通过受体/配体转运作用送入体内。 这种优化的抗原摄取系统打开了通过动物饲料口服免疫的大门，可将能够诱到免疫反应的抗原转基因到饲料植物的叶子或种子里面。我们已经测试了能对猪提供被动保护的植物重组系统，在这个系统中，我们让种子特异性表达针对大肠杆菌F4菌苗的分泌型IgA抗体，然后将该种子加入猪饲料中，成功防止断奶仔猪腹泻（Vikram于2014）。 2.佐剂 疫苗接种后引发成功的免疫反应的取决于几个因素。我们可以将这些因素分为两类，一是抗原递送，抗原数量和递呈，二是创造成功诱导免疫反应的免疫环境。 死苗的抗原必须以正确的三维结构（至少能引导正确的和高亲和力的抗体产生）长时间给予，以便抗原递呈和识别过程正确而持久。因此，死苗以富集的形式或油/水乳剂给予，以免机体将其快速清除，并使得抗原向免疫系统缓慢释放。为了获得免疫诱导的良好环境，即一个炎症环境中，添加炎症产物以激活先天免疫系统，抗原提呈细胞，增加抗原传递部位和免疫诱导（引流淋巴结、脾）部位的免疫细胞的趋化性。因此，疫苗佐剂常含有配体或病原体相关分子模式（PAMPs），通过结合细胞膜上的病原体识别受体，如Toll样受体，NOD受体,RXR和属于先天免疫系统的C型凝集素受体，激活抗原呈递细胞和淋巴细胞，并与获得性免疫协同作用产生体液免疫和细胞免疫。 为了实现抗原提呈细胞或抗原特异性细胞对抗原摄取的最大化，抗原特异性受体间相互交联来取得更好的激活效果，抗原以多聚体的形式制备，如dendromers、免疫刺激复合物、微胶团或脂质体。 在疫苗设计时，可以筛选和添加特定佐剂，将全身性免疫应答朝着粘膜免疫应答倾斜，这一领域的研究已经投入了很多（Cox于2006）。 活疫苗的一个主要特点就是，疫苗在使用之前和接种时都必须保持相当的活性，到了宿主体内才能复制产生足量的抗原在体内诱导免疫反应。最好是在病原体的入侵门户和偏好增殖部位诱导免疫反应，活疫苗（主要为减毒病原体）往往有向其偏好的增殖部位迁移的能力。活疫苗的抗原通常有正确的三维结构且以多聚体的形式存在。当构建活疫苗时，通过插入编码基因或免疫刺激核苷酸序列（PAMPs）可以将免疫刺激分子的基因导入减毒病原体或活载体。 3.母源干扰 能否成功引起免疫的主要问题之一是母源免疫或来自之前免疫接种的主动免疫的干扰。之前的疫苗接种、初乳中的母源抗体被动转移到仔猪后都会对后续的疫苗接种产生抑制作用。 的确，接种疫苗就是为了诱导或者重新激活B细胞和T细胞（通过其膜抗原特异性受体，分别为BCR和TCR）。当在机体内已经存在分泌型抗原特异性抗体BCR即抗体（无论是被动转移获得或主动免疫产生）循环时，它们可以与B细胞膜上特异性受体BCR竞争，阻断其被疫苗抗原激活，因为抗原已经与循环抗体结合形成抗原抗体复合物被调理清除，不能再与特定的BCR结合来诱导或者重新激活B细胞。来自初乳的抗体已经进入全身循环，而常乳抗体存在于胃肠道，并对其产生保护，所以对全身免疫造成干扰的抗体主要来自初乳。 其次，我们必须明确接种活苗与死苗之间的区别。由于接种死苗时，免疫抗原量在进入机体内之前已经确定，取决于循环抗体的浓度，只会有一部分的抗原被中和。B细胞的激活因此受到的影响较大，但T细胞的激活的受到影响较小，这是因为T细胞能与抗原递呈细胞递呈的T细胞抗原表位结合，而且没有被B细胞表位上的抗体所中和。相反，调理后的抗原可能更容易被抗原提呈细胞摄取。而活疫苗只能在机体内部生产出免疫剂量的抗原，循环抗体能通过中和（杀死）活疫苗从而阻碍或彻底破坏免疫剂量的抗原的生产，使免疫诱导不能发生，换句话说，活苗此时变成了死苗，因抗原量太低无法启动免疫应答。 避免全身性被动免疫力对疫苗接种的干扰的另一种方法，是将活疫苗从粘膜途径接种，而不是全身性途径接种。由于初乳抗体在粘膜部位的含量相比于全身性循环系统中的含量低得多，并且粘膜部位常常是作为病原增殖和转录的偏好场所，所以通过粘膜免疫干扰会很小。在呼吸道粘膜进行疫苗接种符合上述情形，但消化道粘膜进行疫苗接种却是另外的状况，因为胃肠道到处都是来自常乳的抗体，可能会中和疫苗抗原。取决于你期望后代得到哪种被动免疫，即高初乳免疫力还是高常乳免疫力，可以在离开分娩日期不同时间段对母猪进行接种：产前3周免疫会使初乳中含有高浓度的IgG，使其获得初乳免疫，而更接近分娩日期的免疫会使得常乳中IgG和IgA的的含量更高，持续时间更长，从而延长保护胃肠道的时间（思考：免疫PED活苗的时间是否在产前2周为好呢？）。 4.同时接种两种以上的疫苗干扰问题 在猪的同一身体部位，同时针对不同病原，接种多种死苗可能互相干扰。事实上，注射的疫苗都会汇集到同一个引流淋巴结，在这里诱导免疫的发生，产生预期类型的免疫反应。众所周知，Th1和Th2两种类型的免疫反应会通过分泌相抗的细胞因子来相互干扰。由于某些佐剂的添加，可将免疫反应朝着体液免疫为主或者细胞免疫为主方向诱导，它们可能对不同的免疫反应产生相反的诱导作用。由于疫苗中存在或在疫苗接种过程中产生这些复杂的因素，它们可能会彼此干扰。所以最好事先进行体内测试，看它们在产生各自预期的免疫反应中是否有相互干扰。 在猪的不同身体部位，同时针对不同病原，接种多种死苗，疫苗抗原汇集到不同的引流淋巴结，干扰应该不会产生。唯一可能发生的干扰的情况是，某种疫苗引起强烈的炎症，结果大多数具有免疫能力的初始细胞都被吸引到该疫苗的注射部位，导致其他疫苗的注射部位的血流量降低，其他疫苗抗原找到需要刺激的抗原特异性细胞的机会更少，时间更长。 相反，注射一种含有来自不同的病原体抗原的疫苗是安全的，不应该干扰针对不同病原体的保护性反应的诱导，因为这已由动保公司通过临床试验确认：针对不同的病原体要达到的理想的保护性免疫反应，筛选出能够诱导预期的T细胞反应类型的佐剂。但是，某些特定病原体上的某些分子有类似病原体相关分子模式(PAMP)的功能，可能单独决定免疫反应的诱导方向。 结论 为了理解加深和改进疫苗的选择或疫苗接种计划，了解免疫学的音乐是非常必要的。活苗从免疫学角度来看是最好的选择，首先因为它们能在病原体入侵部位接种（即粘膜），这一部位也是阻止病原在体内进一步扩散的最佳地点。其次，活苗能够诱导包括CD8+反应在内的细胞免疫和体液免疫。然而，有利有弊，与接种死苗相比，活疫苗接种更容易失败，因为他们在体内扩增生产诱导免疫所需剂量的抗原过程容易失败。简言之，当接种疫苗时预期不会发生免疫干扰时，建议接种活疫苗；当接种疫苗时已知有被动或主动免疫力存在，并且可能对疫苗免疫发生干扰时，建议接种死疫苗。