第五节
训练免疫机制研究

卡介苗（BCG）是使用了一个世纪的结核病疫苗，然而，其发挥免疫保护作用的具体免疫指标仍不清楚。更重要的是，精准评价疫苗保护效果的标准指标和体系的欠缺，致使新型结核疫苗研发面临严峻的考验。因而，解析BCG诱导免疫保护的机制将对于开发新型结核疫苗具有重要的意义。

一、BCG诱导肺泡巨噬细胞活化并赋予长期抗结核免疫保护作用

目前，多项临床前研究提示鼻内吸入BCG至肺部介导的免疫保护效果显著优于皮下或皮内注射免疫。经鼻内吸入BCG肺部免疫显著诱导Th17细胞和TB特异性抗体的产生，被认为是免疫保护作用的重要机制。然而，对经鼻内吸入BCG的肺部免疫是否诱导局部先天性免疫应答发挥免疫保护作用尚知之甚少。

（1）目的：

揭示BCG肺部免疫调控肺泡巨噬细胞（AM）先天性免疫应答在抗结核免疫保护中的作用及机制。

（2）方法：

运用含绿色荧光蛋白的 M . tb 和减毒BCG疫苗，分别通过皮下、皮内注射和鼻内吸入方式免疫小鼠。在免疫8周后，通过滴鼻的方式感染 M . tb 和致命剂量的肺炎链球菌，并通过流式细胞术、共聚焦显微镜、荧光定量PCR、细胞因子检测和细菌菌落计数等分析吸入BCG肺部免疫对AM先天性免疫应答的调节及其介导的抗结核病免疫保护作用。

（3）结果：

① M . tb 和BCG免疫小鼠后在早期细胞间的传播模式存在显著差异；其中，BCG主要保留在AM内并介导AM活化。②与皮下注射BCG疫苗不能诱导AM活化相比，吸入BCG肺部免疫不仅能显著诱导AM活化，而且显著促进AM的抗结核感染能力。③CD4 ⁺ T细胞是吸入BCG至肺部诱导AM活化，及介导免疫保护所必需的细胞；而CD8 ⁺ T细胞对于BCG介导的AM活化和对肺组织中细菌载荷的影响为非必需的。④吸入BCG至肺部能显著诱导AM的长时间活化；在吸入的BCG被清除后，其诱导的活化的AM仍能发挥免疫保护作用，并对不同于 M . tb 的呼吸道病原体（肺炎链球菌）同样具有非特异性免疫保护作用。

（4）结论：

本研究揭示了吸入BCG疫苗至肺部显著激活AM可能是吸入BCG介导免疫保护的潜在机制，同时阐释了吸入接种BCG疫苗可诱导AM的训练免疫而发挥非特异性免疫保护作用，为结核疫苗免疫接种方式及其保护效果评价提供了重要理论依据。

二、肠道微生物组对BCG诱导的训练免疫的影响

BCG疫苗作为有效的结核病疫苗，能够诱导特异性免疫反应和介导非特异性免疫，或者训练免疫。但在不同个体间，BCG诱导的免疫反应存在显著差异。研究认为肠道微生物组在调节疫苗反应和免疫中发挥重要的作用，然而，肠道微生物组在调控BCG诱导的免疫保护中的作用尚不清楚。

（1）目的：

解析肠道微生物组在调控BCG诱导的训练免疫反应中的作用。

（2）方法：

入组321名已接种BCG疫苗的健康成年荷兰人，按照排除标准排除了不符合入组要求的25人；收集入组初期人群的粪便和血液样本，同时，对入组人群进行BCG疫苗接种，并在疫苗接种后第2周和第3个月分别采集血液样本。在体外，对PBMC进行金黄色葡萄球菌和 M . tb 分别刺激后，检测细胞因子表达和进行非靶向代谢组学分析，并利用从头基因组组装的宏基因组学测序分析粪便样本中的微生物菌群。

（3）结果：

宏基因组学分析发现了不同个体间43个不同免疫调节类群。在体外，金黄色葡萄球菌刺激PBMC后，针对非特异性、训练免疫的细胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表达与罗氏菌属的丰度呈负相关。在 M . tb 刺激后IFN-γ的特异性反应与瘤胃球菌和迟缓埃格特菌的丰度呈正相关。同时，已明确的免疫调节类群对循环代谢物的影响最为显著，包括罗氏菌属对苯丙氨酸代谢的影响；酶丰度实验证实苯丙氨酸代谢的动态平衡可通过罗氏菌属微生物依赖性方式激活。

（4）结论：

BCG接种诱导的细胞因子特异性表达变化与肠道微生物基因组的丰度有关；微生物基因组反向调节循环中的代谢产物产生，其中，罗氏菌属可调节训练免疫和苯丙氨酸代谢；本研究为深入理解BCG免疫诱导的特异性免疫和训练免疫反应提供了新的依据。

［专家点评］

解析BCG介导的免疫保护机制，建立有效的免疫保护评价指标和评价体系，是新型抗结核疫苗研发的重要基础。近年来，训练免疫用于结核疫苗诱导的保护性免疫指标已取得了重要进展。

Nacho Aguilo等首次揭示了吸入BCG进行肺部免疫能有效活化AM，BCG吸入后可持续保留在AM内，并诱导AM训练免疫以抵御非特异性感染，发挥长期的抗结核免疫保护作用。而 M . tb 感染后具有从AM传播至其他骨髓来源细胞亚群的趋势，包括感染中性粒细胞和募集的巨噬细胞。本研究通过比较不同免疫接种途径对疫苗诱导的局部先天性免疫应答反应，尤其是训练免疫的影响，为有效评价新型疫苗的免疫保护效果和免疫接种方式提供了理论依据。

Ramnik J Xavier等首次解析了微生物组对BCG疫苗反应性的影响，提出肠道微生物组的变化与BCG疫苗介导训练免疫间的相关性，如接种BCG疫苗后，微生物种群与调节细胞因子产生的能力有关，调控细胞因子产生的微生物种群可显著影响循环代谢物的产生，并且微生物种群的代谢产物可显著影响BCG免疫诱导的训练免疫，从而阐释了介导BCG疫苗诱导的训练免疫和特异性免疫应答的途径以及微生物种类，有助于理解受试者特异性免疫，为提高疫苗效力的个性化策略提供信息。然而，对于肠道微生物调控代谢和细胞因子表达的具体机制仍值得进行深入探索研究。

总的来说，上述研究从局部和整体两个方面分别拓展了BCG免疫诱导训练免疫的作用及其调节机制，为新型结核疫苗的研究，尤其是为新型疫苗免疫保护的有效性评价提供了重要评价指标。

点评专家：朱传智 Qx5EBdItSz/kDnwccp8La8Gg2Jxvppy8FYPtcUdi6aNUwj/KO1OkRdCDfO1zVE2n