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Science 重磅 | 麻疹病毒感染竟会消除原有免疫记忆,使机体处于被其他病原体攻击的危险中

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在接种疫苗之前,几乎每个儿童都曾感染过麻疹病毒(measles virus,MV),并一度导致了数百万人死亡。自 1963 年麻疹疫苗问世以来,全球范围内的疫苗接种工作已使 MV 感染发病率和相关死亡率呈对数下降趋势。

然而在世界的很多地方麻疹依然在流行,每年有 > 700 万人会感染 MV,并导致 > 10 万人死亡。值得注意的是,MV 感染会引起免疫系统的某些抑制反应。

除了在急性感染期间引起的短暂淋巴细胞减少外,免疫系统在 MV 被清除和淋巴细胞恢复 2 - 3 年后仍然处于抑制状态,导致继发性感染的发病率和死亡率增加。

尽管如此,MV 也会诱导一个有效且持久的抗麻疹免疫反应,使人们通常不会两次感染麻疹。

因此,MV 在感染过程中如何对免疫系统产生如此持久的有害影响,同时又使自身具有强大的免疫能力,一直是一个紧迫的免疫学问题。


图片来源:Science


2019 年 11 月 1 日,Science 杂志发表题为《Measles virus infection diminishes preexisting antibodies that offer protection from other pathogens》的论文。对未接种疫苗并感染麻疹的荷兰儿童血液进行了详细研究,揭示了这种感染如何在几个月或几年后持续损害免疫系统,并导致身体「忘记」过去对其他病原体产生的免疫。


图片来源:Science


主要内容


该研究团队分析了 2013 年荷兰麻疹爆发前后 77 名儿童的血样,其选择了一组来自荷兰东正教新教社区的儿童,他们的父母出于宗教原因让他们的孩子选择不接种任何疫苗。

为了使研究小组能够测试受感染儿童血液中对抗代表大多数已知人类致病病毒的抗体靶点的抗体,Tomasz Kula 博士开发了一项名为 VirScan 的技术。利用该技术,研究人员评估了与对照组相比,MV 感染前后(时间点 1、2)抗体库多样性的变化。

发现 MV 感染后确认的病原体表位数量大幅减少,但在没有感染的情况下变化有限。说明 MV 感染与 VirScan 检测的抗体库多样性平均减少约 20% 有关。

值得注意的是,77 名儿童中有 12 名 (16%) 丧失了 40% 的抗体库多样性,同时检测到 MV 感染或接种 MMR (麻疹、腮腺炎和风疹) 疫苗后儿童体内 MV 特异性表位的增加。


图片来源:Science


接着,为了测量 MV 对麻疹前血清的全面影响,并在随访期间避免新病毒暴露的干扰,研究人员接下来限制了对时间点 1 检测到的表位分析,并对表位识别的保留或丢失进行了量化。

在严重或轻度患麻疹后,儿童丧失了 40%(范围:11 至 62%) 或 33%(范围:12 至 73%) 预先存在的总病原特异性抗体库。


图片来源:Science


另外,研究人员也发现尽管恢复抗病机体功能有潜在的好处,但麻疹后暴露的致病菌,尤其是在先前存在的免疫记忆减弱的情况下,可能会带来风险。

43 名患有严重麻疹的儿童中有 10 名 (23%) 被诊断为急性中耳炎 (AOM),这与麻疹后携带更大的肺炎球菌抗体多样性的几率比未被诊断为急性中耳炎的儿童高三倍相关。

此外,两名患有轻度麻疹和 AOM 的儿童和一名诊断为细菌性肺炎的儿童在随访时也发现肺炎球菌抗体多样性有所增加。

这些效应表明,通过病原体暴露,麻疹后不久抗体库就开始重建,而麻疹后的病原体暴露虽然有助于恢复免疫记忆,但也可能造成过度的风险。

为了证实上述发现,研究人员也进行了一项长期跟踪的受控实验,使用 VirScan 来分析 4 只恒河猴在实验 MV 感染前和 5 个月后收集的血浆中的抗体库。抗体库的总体多样性平均下降了 26%(范围:21 至 35%)。



图片来源:Science


值得一提的是,Science Immunology 杂志在当天同时发表了另一项独立研究《Incomplete genetic reconstitution of B cell pools contributes to prolonged immunosuppression after measles》也得出了相似结论。来自英国和荷兰的研究人员发现,麻疹病毒「重置」了人体免疫系统,并将其重建为像胎儿一样的不成熟状态。


图片来源:Science Immunology


研究人员发现在 MV 感染组 19 例感染后志愿者中有 2 例成熟幼稚型免疫球蛋白组发生了比较大的变化,其特点是大量使用了 DH 近端 VH 片段。这也让人想起未成熟的免疫球蛋白组在进入成熟幼稚型 B 细胞池之前通常会被反选。

虽然考虑到在本研究中观察到的低频率现象,还需要进一步验证序列的倾斜程度,但它提出了一个问题,即麻疹感染是否可能对某些个体的发育性 Ig 筛选过程产生一些影响?


图片来源:Science Immunology


总而言之,麻疹病毒在免疫学中占有特殊的地位。人类是它唯一已知的自然宿主物种。它会引起一种具有侵略性的炎性疾病,并伴有狂犬病感染,还会诱发长达数年的免疫抑制。

然而矛盾的是,它却能留下强大的抗麻疹免疫。这些特点使得麻疹疫苗成为一种高效的公共卫生干预手段。

世界卫生组织最近报告说,在 2000 年至 2017 年期间,麻疹疫苗预防了 2100 多万人直接死于麻疹,进一步证明了麻疹疫苗的巨大公共卫生价值。

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