李夏瑩， 黃曉冬， 劉 肅*

(1.農(nóng)業(yè)部科技發(fā)展中心，北京 100122；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所,農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(北京)，北京 100081)

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佐劑及其功能和作用機(jī)制

李夏瑩1， 黃曉冬2， 劉 肅2*

(1.農(nóng)業(yè)部科技發(fā)展中心，北京 100122；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所,農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(北京)，北京 100081)

介紹了佐劑的分類、功能及作用機(jī)制，其作用機(jī)制主要包括：作為疫苗在體內(nèi)的貯存庫；誘導(dǎo)并調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答；改變免疫應(yīng)答方式；延長活化的免疫細(xì)胞存活時(shí)間。

佐劑；分類；功能；作用機(jī)制

“Adjuvant”,即佐劑一詞來源于拉丁文“Adjuvare”，是幫助的意思[1]。佐劑的概念是1924年法國獸醫(yī)免疫學(xué)家Ramon首先提出的，他把免疫佐劑定義為與抗原同時(shí)應(yīng)用,能增強(qiáng)機(jī)體針對抗原的免疫應(yīng)答能力的物質(zhì)[2]。佐劑是一種先于抗原或與抗原同時(shí)注入機(jī)體時(shí)可有效增強(qiáng)免疫應(yīng)答的強(qiáng)度或改變免疫應(yīng)答的類型的非特異性免疫增強(qiáng)劑。筆者從佐劑的分類、功能、作用機(jī)制3個(gè)方面對其進(jìn)行了概述，旨在為合理使用佐劑提供參考。

1 佐劑的分類

根據(jù)來源、作用的機(jī)制和理化性質(zhì)的不同，免疫佐劑分為不同的類型[1](表1)。

表1 佐劑的類型

2 佐劑的功能

佐劑的功能可以概括為：增強(qiáng)抗體應(yīng)答；增強(qiáng)疫苗的黏膜傳遞，增進(jìn)免疫接觸；促進(jìn)產(chǎn)生細(xì)胞免疫；增強(qiáng)弱免疫原的免疫原性，如高度純化的抗原或重組抗原；減少抗原接種劑量和接種次數(shù)；促進(jìn)疫苗在免疫應(yīng)答能力弱的人群中的免疫效果；加快免疫應(yīng)答的速度和延長持續(xù)時(shí)間；改變抗原的構(gòu)型；改變體液抗體的種類、IgG亞類和抗體的親和性[3]。

3 佐劑的作用機(jī)制

佐劑加強(qiáng)免疫反應(yīng)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，到目前為止，佐劑的作用機(jī)理還不是十分清楚。但是積累的試驗(yàn)結(jié)果表明佐劑在以下幾個(gè)方面具有作用。

3.1 作為疫苗在體內(nèi)的貯存庫有長期和短期貯存庫,后者產(chǎn)生持續(xù)式或脈沖式釋放。鋁鹽佐劑和油包水乳劑是典型的短期貯存庫[4]，該種類型的抗原包裹于注射部位,因此不會(huì)由于肝臟的清除作用而丟失。注射8～10 d后切除注射部位，對應(yīng)答強(qiáng)度和持久性無影響，說明抗原在這一階段被清除或屏蔽。

鋁鹽佐劑是將佐劑與抗原混合，形成凝膠狀態(tài),注入動(dòng)物體內(nèi)后形成“貯存庫”，這些不溶性顆粒能吸附、分散抗原物質(zhì)，增加抗原表面積，在組織中形成一個(gè)富含巨噬細(xì)胞的肉芽腫，延緩吸收。肉芽腫中的抗原緩慢地滲透到組織中，從而延長了抗原的刺激時(shí)間，使在正常情況下只能存留數(shù)日的抗原保持達(dá)數(shù)周之久。微球佐劑能在長達(dá)數(shù)月的時(shí)間內(nèi)以持續(xù)或脈沖的形式釋放抗原。持續(xù)性釋放模擬了許多小型促進(jìn)劑的釋放方式，即彼此間結(jié)合緊密從而緩慢釋放抗原；脈沖式釋放模擬了傳統(tǒng)的團(tuán)塊型佐劑的釋放方式來增強(qiáng)免疫效果[5]。

合成多聚物如聚乳酸微球(PLG)能產(chǎn)生長期貯存庫效應(yīng)，產(chǎn)生的中心體降解形成脈沖式釋放。這些中心體大小超過10 μm，使得其包含成分(免疫原和佐劑)存留于注射部位直到被APC生物降解清除，其釋放時(shí)間可長達(dá)1～6個(gè)月[6]。

3.2 誘導(dǎo)并調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答單獨(dú)使用抗原一般不易引起有效的機(jī)體免疫應(yīng)答，當(dāng)在疫苗中加入佐劑后能夠引起細(xì)胞/體液免疫應(yīng)答。目前尚不清楚佐劑是如何引起機(jī)體免疫應(yīng)答的，但是很多試驗(yàn)結(jié)果表明一些佐劑作為微生物模式分子激活DCS上的TLRs，進(jìn)而引起肌體的細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答。 mDCs和pDCs是佐劑作用的靶細(xì)胞[7]。DCs在激活T/B方面起著主要作用。它能誘導(dǎo)B細(xì)胞分化成漿細(xì)胞并產(chǎn)生抗體；能誘導(dǎo)T細(xì)胞分化形成Ⅰ類(Th1)和Ⅱ類(Th2)輔助性T細(xì)胞及細(xì)胞毒性T細(xì)胞。當(dāng)使用佐劑和抗原一起免疫機(jī)體后，抗原被提呈的數(shù)量增加。mDCs上的共刺激分子和MHC分子數(shù)量增加，細(xì)胞因子和趨化因子分泌增多[8-9]。TLRs在DCs激活淋巴細(xì)胞中起了重要作用：TLRs被激活后引起DCs分泌IL-6，IL-6抑制了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的活性[10]，NK和NKT細(xì)胞被激活[11]。外源性的抗原經(jīng)過抗原交叉提呈的方式和MHCⅠ類分子結(jié)合并提呈到DCs表面，誘導(dǎo)產(chǎn)生抗原特異性的CTL[12]。TLRs信號可促進(jìn)DCS對外源性抗原的交叉提呈[13]。

TLRs是一類非常重要的先天性免疫識別受體，除此之外，TLRs在適應(yīng)性免疫方面也發(fā)揮非常重要的作用。TLRs在機(jī)體Th1反應(yīng)方面發(fā)揮重要作用。DCs表面的TLRs被激活后，通過依賴于MyD88及不依賴于MyD88的信號途徑誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生IL-12和IFN-γ等細(xì)胞因子，進(jìn)而誘導(dǎo)輔助性T細(xì)胞向Th1方向發(fā)育，從而引起機(jī)體產(chǎn)生抗原特異性的細(xì)胞免疫[14-20]。

TLRs除了影響Th1和Th2的發(fā)育外，還直接或間接地影響調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。同時(shí)，TLRs對由DCs決定的T細(xì)胞分化及T細(xì)胞的功能都有作用[21]。

綜上所述，作為佐劑的微生物模式分子激活DCS上的TLRs，通過依賴于MyD88及不依賴于MyD88的信號途徑調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。

3.3 改變免疫應(yīng)答方式外源性抗原提呈過程首先要有專職抗原提呈細(xì)胞(APC)。APC是外源性抗原進(jìn)入機(jī)體后引發(fā)免疫應(yīng)答的第一關(guān)?？乖岢始?xì)胞主要包括樹狀突細(xì)胞(DC)、皮膚中的朗罕氏細(xì)胞(LC)及單核-巨噬細(xì)胞?？乖皇荏w介導(dǎo)的胞吞作用或流動(dòng)相胞飲作用攝取，產(chǎn)生的核內(nèi)體與溶酶體融合，形成內(nèi)溶酶體。該過程可能由粒-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)主導(dǎo)，它將DC指引到局部輸出淋巴結(jié)或脾臟，進(jìn)行抗原加工或提呈[22]。抗原在溶酶體中水解酶的作用下被水解成小肽，這些小肽與Ⅱ類MHC結(jié)合，MHC II已在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行裝配并經(jīng)過高爾基體加工。兩者產(chǎn)生的復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)至APC表面,多肽與MHCII發(fā)揮作用最終引起體液免疫反應(yīng)[23]。但是在使用了皂苷作為佐劑與亂清白蛋白的抗原表位混合后對動(dòng)物進(jìn)行免疫，可引起動(dòng)物產(chǎn)生針對亂清白蛋白的特異性細(xì)胞毒性T細(xì)胞[24]。由此可見，使用皂苷佐劑改變了機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答的方式。

3.4 延長活化的免疫細(xì)胞存活時(shí)間給動(dòng)物注射純化的蛋白質(zhì)抗原會(huì)引起抗原特異性T細(xì)胞增殖，但是增殖的細(xì)胞很快就會(huì)死亡[25-27]。因此，給動(dòng)物免疫該類抗原很少會(huì)得到比免疫前更多的抗原特異性T細(xì)胞。該種活化引起的調(diào)亡(AICD)過程對于動(dòng)物來說可能非常重要。因?yàn)槔迷摲N方法動(dòng)物可以快速地減少并清除那些對自身抗原有反應(yīng)的T細(xì)胞從而避免獲得自身免疫病。然而，AICD可能對動(dòng)物也是有害的，因?yàn)槿绻焖偾宄氖侨肭治⑸锏目乖禺愋訲細(xì)胞，那么動(dòng)物就缺少抵抗外源微生物入侵的能力。人們發(fā)現(xiàn)在免疫動(dòng)物的同時(shí)使用添加加熱致死的結(jié)核分枝桿菌或大腸桿菌脂多糖(LPS)成分的不完全弗氏佐劑后，AICD就會(huì)降低[27-28]。Mitchell等研究發(fā)現(xiàn)，佐劑在抑制AICD所起的作用在一定程度上是通過IκB家族成員BCL3來實(shí)現(xiàn)的。他們使用基因芯片檢測了使用佐劑的抗原免疫動(dòng)物的RNA，發(fā)現(xiàn)BCL3的表達(dá)量增加了幾十倍，并且在體外和體內(nèi)試驗(yàn)中都發(fā)現(xiàn)當(dāng)大量表達(dá)BCL3后多會(huì)減少AICD[29]。

在只有抗原和B7-1共刺激分子信號(第1信號和第2信號)存在的情況下，成熟而未接觸過抗原的T細(xì)胞不能被有效活化，或者活化后不能形成有功能的T細(xì)胞。只有在IL-12(第3信號)也存在的情況下，T細(xì)胞才能很好地被活化[30]。IL-12是許多佐劑誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的產(chǎn)物，并且可代替佐劑誘導(dǎo)形成針對抗原肽的T細(xì)胞。使用IL-12替代佐劑和抗原一起免疫動(dòng)物可很好地引起T細(xì)胞克隆擴(kuò)增、產(chǎn)生效應(yīng)性T細(xì)胞和記憶性T細(xì)胞(抗原由DCs交叉提呈給CD8+細(xì)胞來引起細(xì)胞免疫[31])[32-33]。使用佐劑免疫動(dòng)物后誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，產(chǎn)生的IL-12細(xì)胞因子上調(diào)了T細(xì)胞中的BLC-3，最終減少了AICD，并形成針對免疫原的記憶性T淋巴細(xì)胞[33]。

到目前為止，F(xiàn)DA只批準(zhǔn)了鋁鹽作為人用疫苗的佐劑，原因就在于任何一種佐劑對機(jī)體都是有害的。Edelman等指出，絕對安全的佐劑是不存在的，人們只能根據(jù)其作用機(jī)制盡可能保持一種微妙的平衡以達(dá)到最大的免疫刺激作用和最小的毒副作用[34]。因此，了解佐劑的作用機(jī)理對于合理使用佐劑非常重要。

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Adjuvant and Its Function and Action Mechanism

LI Xia-ying1, HUANG Xiao-dong2, LIU Su2*

(1.Development Center of Science and Technology, MOA, Beijing 100122; 2.Institute of Vegetables and Flowers of Chinese Academy of Agricultural Sciences/Vegetable Quality Supervision and Testing Center of Ministry of Agriculture, Beijing 100081)

The classification, function, action mechanism of adjuvant were introduced.The action mechanism mainly includes: as a storage of vaccine in vivo, inducing and adjusting immune response, changing immune response way, prolonging activation of immune cell survival time.

Adjuvant; Classification; Function; Mechanism of action

李夏瑩、黃曉冬為并列第一作者；李夏瑩(1986- )，女，云南玉溪人，助理研究員，博士，從事病原與宿主相互作用機(jī)制研究；黃曉冬(1984-)，男，江西九江人，實(shí)習(xí)研究員，碩士，從事農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留研究。*通訊作者，研究員，碩士，從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估及檢測技術(shù)研究。

2014-11-29

S 852.4

A

0517-6611(2015)02-062-02