第三节
疫苗免疫应答特征及影响因素

一 疫苗诱导免疫应答的特异性与广谱性

理想情况下，疫苗诱导的免疫应答应当既足够广谱（能够抵御病原体不同型别或变异株的攻击），又足够特异（不引起与变应原或自身抗原的交叉反应）。自然界中的病原体多种多样，并且处在不停地进化变异过程中，因而以往的疫苗研究更多关注的是如何提高保护性免疫反应的广谱性，这一点在艾滋病和流感疫苗研究中表现尤为突出。疫苗免疫应答的特异性受到关注是因为近年来不断有研究报道在免疫接种过程中观察到正面或负面的非特异性免疫效果，例如，流行病学研究发现BCG、麻疹等减毒活疫苗能够降低呼吸道病毒感染导致的死亡率，而百白破灭活疫苗则没有这种作用，甚至会增加呼吸道病毒感染导致的病死率；其中负面的非特异性反应由于涉及疫苗安全性而格外受重视。但这些研究都没有经过随机化设计，结论的可靠性因而受到质疑。经过系统性回顾，WHO免疫接种策略咨询委员会根据已有的研究结果认定BCG能够降低全病因死亡率，麻疹疫苗“可能”具有降低全病因死亡率的作用；而百白破疫苗的负面非特异性效果由于缺乏足够证据尚无法得出确切结论。免疫学家对BCG的正面非特异性效果进行了深入研究，发现BCG活化的NK细胞能够识别分枝杆菌以外的其他病原体，并且发现BCG接种者体内的T细胞免疫应答以Th1、Th17为主，这与灭活疫苗以诱导Th2应答为主显著不同。

交叉免疫反应的分子基础是不同抗原之间具有相似的一级序列或者空间构象。同种属病原体之间的抗原相似性较高，这为设计能够识别病原体不同型别或变异株的广谱疫苗提供了可能。但是，诱导交叉反应抗体应答是比较困难的，主要原因是大量的BCR表位是构象表位，交叉抗体应答要求不同抗原之间既有相似的一级序列，又有相似的空间构象。T细胞识别的是线性表位，只要抗原的一级序列相似即可产生交叉免疫反应，并且记忆T细胞可对自稳态细胞因子作出快速应答，所以当发生感染或免疫接种时，不同抗原特异性的旁观者记忆T细胞也可能被暂时激活并扩增，表现出非特异性免疫活化的现象。T细胞交叉免疫应答相对容易诱导的特性使其成为广谱疫苗研究的热点：在小鼠模型中已多次重复观察到交叉保护性T细胞免疫应答；在人体中也发现一些异源保护性免疫的证据，例如，新生儿接种BCG可以抵御麻风病，牛痘苗可以抵御猴痘。

疫苗诱导的非特异性免疫应答有时会让人担忧其是否会引起免疫系统“超负荷”，进而增加机体对后续病原体感染的易感性。最近的研究显示，除T、B细胞之外，NK等天然免疫细胞在经历感染之后可以进入一种准记忆状态（trained immunity phenotype），这些发现在一定程度上加重了人们对疫苗脱靶效应的担忧。这些假设和担忧到目前为止还没有证据支持，但应当引起足够的关注与重视。

二 年龄和性别对疫苗免疫应答的影响

人口学因素可对疫苗的接种效果造成影响，其中年龄和性别因素因为与免疫系统功能变化密切相关而显得尤为重要。

1.年龄对疫苗免疫应答的影响

生命之初与衰老状态下的免疫系统与成年人存在显著区别。新生儿体内的淋巴细胞数量显著高于成年人，但整体功能低下，例如，新生儿中性粒细胞吞噬能力微弱，抗原提呈细胞激活T细胞的能力与分泌细胞因子的能力也很弱。因而，在生命早期（6～9月龄以下），机体免疫力主要来自于母传抗体；6～9月龄之后，免疫系统对外来免疫原的识别和应答能力逐渐增强，但在2岁以前，婴幼儿的免疫系统仍主要针对蛋白类免疫原产生应答，对多糖类免疫原的应答效率很低。免疫系统成熟度对疫苗诱导特异性免疫应答的影响是多方面的（表2-4），但并不是影响婴幼儿疫苗免疫应答的唯一因素。以往研究已经表明，母传抗体一方面能够为处于免疫空白期的婴儿提供免疫保护，另一方面也会以表位特异性和滴度特异性依赖的方式抑制婴幼儿自身抗体应答的形成，但对T细胞应答无影响。目前对生命早期免疫应答机制的认识主要来源于小鼠实验，通过模拟新生儿的免疫接种，这些研究表明生命早期的抗体应答受限的主要原因是抗原特异性B细胞增殖和分化所需的生发中心反应受限和延迟。需要特别指出的是，新生儿免疫不成熟虽然限制了抗体应答的强度，但却依然可以支持抗体的类别转换、亲和力成熟和免疫记忆的形成，并且抗体应答强度也可以通过调整免疫时间间隔来加以改善。一般而言，间隔1个月（2-3-4月或3-4-5月）的婴儿3剂次快速免疫程序产生的免疫应答强度，要低于间隔时间更长的免疫程序（2-4-6月或3-5-12月）。

与新生儿免疫系统发育不成熟相对的另外一个极端是免疫衰老（immunosenescence）。在这个生理阶段，免疫系统因年龄增长而发生一系列改变：造血干细胞的自我更新能力下降，巨噬、NK、DC细胞的数量和功能开始下降，T细胞功能下降。由于天然免疫与适应性免疫功能的全面下降，老年人罹患感染的频率和严重性都显著增加，而疫苗的免疫效果则明显减弱。免疫衰老对抗体应答的影响与婴幼儿不同，婴幼儿抗体应答在数量上有限，但质量与成人相似；而免疫衰老期的抗体应答在抗体特异性、型别及亲和力等质量指标上也有明显改变（表2-4）。衰老相关的T细胞应答改变表现在初始T细胞数量显著减少，而在以前感染中产生的CD8 ⁺ T细胞克隆则大量累积，例如巨细胞病毒（cytomegalovirus,CMV）感染产生的大量T细胞克隆。这些大量存在的、处于衰老状态的T细胞克隆在维持自稳态的过程中也会对初始T细胞和效应记忆T细胞造成负面影响。例如，老年人接种流感疫苗后，起始的CD4 ⁺ T细胞应答与年轻人相似，但这种反应并不能保持或继续扩大，3个月后，效应记忆T细胞应答显著低于年轻人。目前对免疫衰老驱动机制的认识仍然不清晰，主流观点认为炎性衰老（inflamm-aging）可能是驱动免疫衰老的重要因素。该观点认为：衰老的免疫系统试图通过低水平炎症来代偿性弥补其功能不足，然而实际效果却是非但不能成功地阻止感染和肿瘤的发生，反而对正常组织造成持续性的低水平损伤。

2.性别对疫苗免疫应答的影响

成年男（雄）性与成年女（雌）性之间的生理差异是显而易见的，而两者之间在免疫系统功能方面的差异也同样不能被忽视：在遗传学水平上，X染色体包含多个与免疫相关的基因，如toll样受体、细胞因子受体以及多个参与T/B细胞活化的基因，而Y染色体则包含一些男性独有的炎症信号通路基因。在生理水平，女性的CD4 ⁺ T细胞数量、免疫球蛋白水平都高于男性。此外，由于受体分布广泛（可见于T、B、NK、DC、中性粒和巨噬细胞等多种细胞表面），雌激素可同时调节天然免疫和适应性免疫；雄激素受体主要分布于T、B细胞表面，因而主要影响适应性免疫应答，对天然免疫的调节作用有限。免疫系统的显著差异导致男性与女性对传染性疾病的易感程度和严重程度都可出现差别：男性对多数传染病的易感度和死亡率都高于女性，只有少数性相关疾病除外；在部分发病率接近的传染病中，女性患病的严重程度高于男性（如麻疹、登革热）。同理，男性和女性接种疫苗后的免疫应答特点也存在明显区别：女性对多种蛋白类疫苗（如流感、乙肝疫苗）的抗体应答高于男性；而男性则可以更好地针对包括肺炎球菌疫苗在内的少数疫苗产生抗体应答。女性的疫苗不良反应率通常高于男性。

免疫学机制是指引疫苗开发与免疫策略设计的理论基础。免疫学研究的不断深入推动人们对疫苗保护性免疫机制的认识，也促使疫苗研究由传统的经验性开发向理性设计逐步转变：在疾病种类方面，疫苗开发所瞄准的疾病不再限于传染病，肿瘤、自身免疫病、阿尔兹海默症（老年痴呆）等慢性疾病也已经成为疫苗开发的热点；在疫苗类型方面，除传统的预防性疫苗（以预防疾病为目标），针对慢性持续性感染和其他慢性病的治疗性疫苗（以治疗和控制疾病为主要目标）日益受到重视。这些新兴的疫苗研究代表了未来疫苗的开发与应用方向。

思考题

❶ 胸腺依赖性免疫应答与胸腺非依赖性免疫应答有何区别？

❷ 简述胸腺依赖性免疫应答的一般过程；

❸ 预防接种初免-加强免疫时间间隔设计的主要依据是什么？

（万延民；审校：王宾） xRKPLfJbGq+tVpDeYZWx3MBfYKfPwFimmPJhFYSWz/cBET4YjMmq5eePAPW8q2Hx