黏膜免疫系統(tǒng)的組成及疫苗應用

    黏膜免疫是近幾年來人們研究的熱點內(nèi)容，黏膜是與抗原接觸的第一個部位，黏膜局部免疫和全身系統(tǒng)免疫對于防御病原體進入機體至關重要。隨著分子生物學、細胞生物學和遺傳學的滲透，現(xiàn)代免疫學深入到分子和基因水平。

黏膜免疫系統(tǒng)的組成

    自20世紀50年代黏膜免疫概念產(chǎn)生以來，黏膜免疫系統(tǒng)（MIS）就一直被國內(nèi)外學者所關注。動物機體內(nèi)存在強大的黏膜免疫系統(tǒng)，約占機體淋巴組織的50%以上。黏膜免疫系統(tǒng)（MIS）獨立存在于全身免疫系統(tǒng)之外，是抵抗病原微生物從黏膜入侵機體的主要屏障，也是機體免疫系統(tǒng)的重要組成部分之一。黏膜免疫系統(tǒng)主要由一些黏膜相關的淋巴組織，包括支氣管相關淋巴組織、腸道相關淋巴組織和眼結膜相關淋巴組織以及微褶細胞（M細胞）組成，這些上皮淋巴組織結構統(tǒng)稱為黏膜相關淋巴組織。豬體的口腔、鼻腔、呼吸道、消化道以及泌尿生殖道的表面被黏膜組織所覆蓋，其表面積達400m2，這些黏膜上存在著大量的免疫細胞，如淋巴細胞和巨噬細胞。

黏膜免疫的機理

    絕大多數(shù)的病毒感染是通過黏膜途徑，病毒感染的細胞和上皮細胞的黏膜面接觸后發(fā)生的病毒穿胞運輸是病毒侵入黏膜的重要方式之一。病毒通過穿胞方式穿過黏膜屏障，然后經(jīng)由黏膜下的樹突狀細胞將病毒散布到相應的靶細胞。體外研究表明，黏膜免疫誘導體液免疫應答效應的主要過程是產(chǎn)生分泌型免疫球蛋白A（sIgA），sIgA主要存在于唾液、乳液、胃腸液、呼吸道分泌液等是黏膜部位抵抗病原微生物和有害物質(zhì)的第一道防線。sIgA主要通過阻抑黏附、免疫排除、溶解細菌、中和病毒等機制來行使其多種生物功能。sIgA除了為黏膜表面提供一個免疫屏障防止微生物的黏附外，還具有抗炎癥和調(diào)理作用。

    機體免疫細胞中絕大部分是黏膜免疫細胞，目前已知有多種細胞參與黏膜免疫，第一，上皮內(nèi)淋巴細胞，主要功能是對病原體入侵及上皮細胞變性作出快速反應。根據(jù)對小鼠的研究，推測上皮內(nèi)淋巴細胞具有特異的免疫效應功能，包括細胞殺傷性活性、分泌干擾素，使上皮細胞的主要相容復合體MHC-II類抗原表達增加；第二，固有層是黏膜免疫應答的主要效應場所，黏膜固有層細胞包括T細胞、B細胞、自然殺傷細胞和輔助細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞），其他免疫細胞有粒細胞和肥大細胞等。固有層的主要功能為分泌多種細胞因子，誘發(fā)局部及全身抗體應答，中和抗原物質(zhì)，清除外來抗原；第三，微褶細胞（M細胞）廣泛分布于胃腸道、口咽部、上下呼吸道、唾液腺管及生殖泌尿道中，具有黏附、轉運大分子、顆粒和微生物的能力。經(jīng)M細胞黏附的抗原通常能夠引發(fā)分泌型IgA參加免疫應答，因此M細胞黏附抗原被看作是啟動粘黏膜免疫的關鍵步驟；第四，腸上皮細胞位于黏膜上皮層內(nèi)，其刷狀緣表面分布著致密的堿性磷酸酶，與sIgA和杯狀上皮細胞分泌的黏液組成重要的第一道黏膜屏障，腸上皮細胞還可產(chǎn)生大量調(diào)節(jié)性細胞因子如IL-1、IL-6、IL-7、IL-8等。除特異性黏膜免疫應答外，非特異黏膜免疫是動物在長期進化過程中逐漸建立起來的一系列防御功能，主要由正常菌群、黏膜分泌物、腸上皮脫屑的物理作用、上皮組織的完整性、腸道的液體動力系統(tǒng)等構成。

黏膜免疫的功能    

   黏膜免疫系統(tǒng)的主要功能是為機體提供黏膜表面的防御作用。它包括非免疫保護和免疫保護兩個方面。宿主黏膜表面良好防御功能的保持有賴于非免疫保護作用和免疫應答反應兩者的健全和完整。非免疫保護包括：1）常駐正常菌群抑制潛在病菌的生長；2）消化道蠕動和氣管、支氣管纖毛上皮細胞的纖毛定向擺動作以減少潛在病菌與上皮細胞的作用；3）胃酸、胃膽鹽的微環(huán)境不利于病菌生長；4）黏膜上皮細胞分泌的糖蛋白構成細胞膜的外被稱糖萼或細胞衣，在上皮表面與病菌間形成屏障；5）溶菌酶、乳鐵蛋白、乳過氧化物酶對某些病菌有抑殺作用。

黏膜免疫與疫苗

    近年來疫苗投遞系統(tǒng)成為研究傳染病防御領域新技術的熱點之一。尤其是細菌活載體疫苗因具有培養(yǎng)方便，外源基因容量大，刺激細胞免疫力強等優(yōu)點具有巨大的應用潛力。細菌載體疫苗是新興現(xiàn)代疫苗的重要發(fā)展方向，所謂細菌載體疫苗是將所需的編碼病原菌特異性抗原的DNA片段插入減毒的病原菌或者共生菌中，提呈表達所編碼的抗原，以期達到預防一種或多種疾病的目的。通過活菌載體遞送疫苗抗原不僅可刺激腸道局部免疫應答，又可針對特異性抗原產(chǎn)生特異性免疫應答，使機體可以獲得全面的保護力。以前的研究表明一些減毒細菌可作為疫苗抗原的載體，如沙門氏菌、弱毒李斯特菌等。國外學者以減毒沙門氏菌為載體在真核細胞中成功表達了lacZ基因、綠色熒光蛋白（GFP）基因、HIV-gp140基因、李斯特菌溶血素基因等。但沙門氏菌為載體傳遞DNA疫苗也存在潛在危險性。首先，減毒細菌可能存在毒力返強的危險；其次，質(zhì)粒DNA可能會整合到宿主細胞基因組，從而引起調(diào)控細胞生長的基因紊亂、原癌基因和抑癌基因的表達失控、體細胞癌變、細胞轉型等一系列問題。此外，減毒細菌對一些老弱病殘個體可能有潛在致病性。因此，選擇理想的疫苗抗原載體是建立生物學新技術的關鍵。理想的輸送抗原的載體應該是能夠在體內(nèi)較長時間存在，本身對機體既安全又能產(chǎn)生持續(xù)免疫力的一些微生物。

    黏膜途徑免疫疫苗具有如下優(yōu)點，第一，絕大多數(shù)的微生物經(jīng)消化道、呼吸道和泌尿生殖道侵入機體而致病，而黏膜免疫可以在局部黏膜部位產(chǎn)生特異性的抗體反應，來阻止病原微生物侵入或?qū)⑵錃?；第二，研究顯示在黏膜的某處受到抗原刺激的黏膜活性細胞，同時會在機體的其他黏膜效應部位產(chǎn)生相應的免疫反應。鼻黏膜接種進行黏膜免疫簡便易行，疫苗經(jīng)鼻黏膜部豐富毛細血管吸收后直接進入全身循環(huán)，可免受胃腸道酶的破壞和肝臟對疫苗的消除效應，有利于提高免疫效應。另外，鼻黏膜接種可極大地減少疫苗用量，也使疫苗不良反應的機率大大降低；第三，研究顯示，黏膜免疫在產(chǎn)生局部免疫反應的同時，也能產(chǎn)生很高的血清抗體效價，甚至能誘導細胞毒T淋巴細胞活性；第四，與傳統(tǒng)的注射免疫接種方法相比，黏膜免疫操作比較方便，免疫副作用小，安全性好。