天然疫苗和人工疫苗

互联网2013-12-26

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天然疫苗和人工疫苗

本综述概述了细胞和抗体介导的免疫保护及免疫记忆的基本机制,以此为基础,用抗原在免疫保护中的作用来评估疫苗研究的成功和困难,人类在出生后12~48个月期间,来自母乳和血清的获得性抗体可避免儿童期常见病和其它感染性疾病.基于此事实,形成了这样一种概念:获得性抗体骤减了婴幼儿的各种感染,所以使它们变成了有效的疫苗.如果没有这种被动保护条件下的"天然疫苗",除非婴幼儿在早期有效接种了各种疫苗且免疫系统发育成熟，否则会感染很严重的急性儿科疾病。尽管接种疫苗有可能在预防常见儿科急症上有效,但对于一些看来轻症的儿科感染象胃肠道感染和呼吸道感染，接种的疫苗好像无效,这种看似轻症的感染最终可能激发免疫病理性疾病,哺乳习惯的改变可导致机体和感染之间稳态的破坏,而且从保健水平看,可导致疾病模式的改变,包括不断频发的某种自身免疫病和恶性病. 介绍: 在过去的100年间,对免疫记忆的特性已进行广泛研究,不仅有免疫学家还有临床大夫及大众健康视角。免疫记忆的功能是研究保护性疫苗的基础,有些疫苗对抵御儿童疾病和天花已证明很成功,世界范围内接种了预防天花的病毒疫苗,使天花已经绝迹,然而,仍无有效的疫苗来防御结核、麻疹和寄生虫病（如疟疾、利什曼病和血吸虫病），而且还无疫苗可预防人类免疫缺陷病毒（HIV），登革病毒，呼吸道合胞病毒，EB病毒，巨细胞病毒、轮状病毒、单纯疱疹病毒和乳头状瘤病毒等的感染及御防各种肿瘤。另外，一些抗病毒疫苗，象抗麻疹病毒和腮腺炎病毒的疫苗，一旦病毒入侵，远不能提供完全的保护，这些成功和失败证明我们对免疫记忆的本质还没完全理解，这篇综述提出了以下问题：人工疫苗是通过天然疫苗预测的吗？疫苗的生理平衡是什么？对于免疫性和疫苗的哪些方面是我们未知的？ 免疫保护的机制 抗感染的主要机制是非特异性机制（干扰素、补体、天然抗体、自然杀伤细胞、活化的吞噬细胞），还有一些其它的机制，这些非特异防御机制在宿主防御中起重要作用（95％），例如，干扰素受体缺失会使小鼠对病毒感染的敏感性提高好几倍，特异性免疫从系统发生上看是一个相当新的防御系统，是宿主和感染源共同进化的结果。 `抗体和细胞是免疫系统的两部分，它们担负着以下重要任务，B细胞表面的免疫球蛋白受体和分泌的抗体直接识别复合折叠蛋白或糖抗原，保护性抗体通过与毒素结合或促进病原体的溶解使之失去活性，IgM和IgG对血液和淋巴系统中的抗原感染有免疫保护作用，IgA在粘膜防御中起保护作用，IgE激活皮肤和粘膜表面的肥大细胞和嗜碱性粒细胞。而T细胞识别的是由MHC分子递呈在细胞表面的小肽，细胞毒性CD8＋T细胞特异性识别细胞自身合成的和MHCⅠ类分子递呈的抗原肽，此路经不仅包括自身肽，还有病毒、胞内寄生菌和肿瘤抗原。吞噬性抗原是在吞噬溶酶体中加工处理后由MHCⅡ类分子递呈，滤泡树突状细胞（DC）将抗原（自身感染的或含有感染的外源抗原或衰变的自身抗原）运送到器官的淋巴组织，因而DC通常在诱导T细胞介导的细胞免疫应答中直接发挥作用。T细胞主动迁移至外周固有组织，T细胞可通过直接接触或通过特异性免疫介质（如干扰素或肿瘤坏死因子）的释放来发挥作用，也可通过募集和活化巨噬细胞非特异性发挥作用。导致急性致死性感染的细胞毒性病毒或细菌一般可由可溶性扩散因子包括T细胞依赖性细胞因子（如γ干扰素和肿瘤坏死因子）和特异性中和抗体，使其得到有效的控制，非细胞毒性病原体通常不直接引起细胞或组织的损害。因而即使它们持续存在，也不会致病，，这种情况下免疫防御是由引起炎症和组织损伤的穿孔素、细胞毒素和释放细胞因子的T细胞介导的。既然免疫系统不能尽早地区分感染是否致细胞病变，那也不能从真正意义上预见它对宿主有益的最终结果，它只是对抗原产生的应答反应。 因而，免疫保护是适度防止各种致细胞损伤的感染和避免过度免疫应答导致组织损伤之间的一个平衡状态。在抗无或弱细胞病变的感染时免疫失衡，出现病理损伤而致疾病的临床例子有：TB，HBV,HCV,或HIV导致的AIDS。以下几项说明T,B淋巴细胞反应是先天的，即：抗原结构，抗原定位，抗原剂量和抗原有效期（其作用在表1中已简略归纳）。1、 通常T，B淋巴细胞应答仅在次级淋巴器官被诱导（如淋巴结，peyer's 片，脾脏） 2、 T细胞对有效剂量，并维持至少3～5天的定居在次级淋巴器官的细胞相关抗原发生应答，停留在次级淋巴器官外的抗原常被免疫忽略，另外，那些定居在初级或次级淋巴器官的抗原（如血清蛋白）可使所有有潜在激活活性的T细胞诱导调亡，这一过程称为阴性选择 3、 B细胞对高度重复，序列保守的抗原决定簇（尤其是和多克隆活化剂结合的抗原）产生应答，不依赖T细胞辅助，由半寿期短的IgM应答，这种抗原称为T细胞非依赖性Ⅰ型抗原。其它多价但非保守的抗原，包括细胞表面的抗原，也将诱导B细胞的IgM型应答，不直接需要T细胞的辅助，称为T细胞非依赖性Ⅱ型抗原。 通常，直接有T细胞辅助时，B细胞可被单价或多价抗原激活，需强调的是，如果抗原的剂量有限，则所有B细胞应答都依赖T细胞辅助。而且，转换成常效的IgG并维持IgG的应答通常依赖连在特异载体上的T细胞辅助。在所有感染源上的高度重复的，超结晶的，均一的抗原决定簇与B细胞上的单价或多价的自身抗原有区别。 严格T细胞调控的IgG应答的结果是B细胞一般不被自身抗原诱导调亡，尽管它们对单价的抗原无应答，但它们仍有潜在的自身反应性。但这种自身反应性B淋巴细胞不会立即被诱导产生IgM或类别转换为IgG应答，因为序列高度重复的自身抗原常也没有连接多克隆的B细胞激活体。 所有有关免疫保护，免疫记忆，疫苗的讨论，特异性是一个关键问题。免疫特异性在体内通过免疫保护和交叉免疫会直接检测，对Ⅰ型小儿麻痹病毒（A血清型）的免疫保护不能抗Ⅱ型病毒的感染（B血清型），既然抗不同血清型病毒的CTLs和TH分散在各种血清型病毒之间，在人群中不同血清型抗原之间显然无交叉保护。（如，小儿麻痹病毒Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）,有此证明只有预存在的天然抗体和非激活的TH或CTLs可产生免疫保护。 有不同血清型的感染源常引起严重的损伤，导致急性疾病，病毒常可诱导大量特异性抗体，但只有中和性抗体有保护性，其它的抗体，特别是抗病毒内部抗原的抗体几乎无保护作用，持续传染病包括很多病毒如HBV,HCV,和HIV，特定的胞内菌如霉菌，及胞内寄生菌所致的感染，常由T细胞调控，但抗体也常起调控作用。 免疫性检测 免疫应答怎样检测？检测T细胞和中和抗体应答可评估保护性免疫的基本机制或所谓的免疫记忆，并可预测疫苗的效果。中和抗体的应答的检测是通过体内病毒空斑的减少来评估的或是通过细菌毒素活性的中和来检测。检测需要观察：中和抗体，通常是IgG型，必须有约108M－1或更高的亲和力，并必须在浓度约10－8M（≥1μg/ml）时在血清中有效，使之对大鼠感染对照模型有保护作用。 可进行一个历时4～5小时的体内试验，检测CTLs对感染的靶细胞或转运浓度约10－9～10－10M的T细胞相关抗原的靶细胞的溶细胞活性，CTLs的保护能力与之有关。 下面的体内试验结果可能高估了B,T细胞的活性和其预存的功能细胞数量：测得ELISA标记抗体的亲和力＜107M－1，T细胞溶解的靶细胞可转运浓度约10－6～10－7M的抗原肽。 这些结果可靠地显示了体内缓冲盐溶液中发生应答的活性细胞数量，但这只是间接的反应它们体内的活性状态和保护性的免疫活性。 对于某些感染性疾病，有时可通过皮内接种抗原来检测其免疫性，皮肤试验可检测T细胞介导的迟发型超敏反应（DTH），从经验来看，DTH反应仅显示对结核，麻疯，肉状瘤的免疫状态，奇怪的是，为什么病毒的免疫状态不能用DTH反应？牵强一点的解释是：诱导DTH反应的抗原抗原性弱或降解太快，另一种解释是：T细胞活化是DTH必需的，经皮内接种抗原常不能活化T细胞。除非感染源已持续存在于宿主，否则无皮肤水肿反应发生。例如，慢性肉芽肿性感染与大量的活性T细胞有关。相反，处于活动性感染和感染性免疫状态的抗原可迅速诱导DTH反应。 免疫记忆 免疫记忆即是宿主在第二次接触抗原后更迅速地产生高滴度的抗体或效应细胞。记忆状态与增加的前导序列有关，能使免疫系统在第二次接触抗原后反应迅速有效。记忆状态与淋巴细胞上大量表面分子的捕获有关。但整体机制仍不完全明了，关键是与免疫记忆有关的参数与抗重复感染的免疫保护无直接关系。因而，另一个可能机制就是免疫本身是低水平抗原介导的免疫应答，使T细胞激活并维持保护性抗体滴度，这将意味着免疫保护在抗原消失后将最终消失。这两种观点--固有的特异性和抗原介导的应答，两者有本质的区别，关键是理解保护性免疫的功能。 属于哪种免疫记忆?为什么？ 那些感染了麻疹病毒，梅毒病毒，脊髓灰质炎病毒或各种其它病毒的人，以后他们对同样的感染就有了免疫性，这种免疫性显然与所谓的免疫记忆有关。对这种有趣的现象已进行了多年的免疫学研究和试验。然而，从进化论上还不能解释，出生前后的生命阶段可能是理解免疫性和免疫记忆的进化论的关键。 在生理免疫无能时期，母体的保护性免疫记忆对胎儿，新生儿和幼儿的生存，即人类的生存是必需的。这里（可能过于简单）我们认为，如果成年个体首次感染不能存活，他就不需记忆，如果存活的话，他在第二次感染时不需记忆即可存活。当然，免疫记忆对延长生命的益处也显而易见，包括改善健康和动物免疫性。 被动获得中和抗体的免疫保护完全是在出生前后获得的，有两个原因：第一，胎儿和婴儿无免疫能力，因而，在脊椎动物（鱼，鸟和哺乳动物）转输性免疫可能是必需的，第二，转输性免疫（由半寿期长的IgG介导）可降低感染程度并使活性"疫苗"处于适宜的环境。 感染源的进化和MHC多态性已经使免疫系统不能轻易筛选出能逃逸MHC限制性T细胞识别的高度变异的细胞。另一方面，在个体发育阶段，MHC多态性使母体－胎儿之间的免疫原性关系更危险。母婴之间移植物抗宿主或宿主抗移植物的潜在危险性通过胎盘接触区MHC抗原表达的缺乏，母体反应性免疫抑制和出生前婴儿几乎完全免疫无能可大为减弱。母体血清中的保护性抗体以可溶的形式被动转输给胎儿来传递保护性免疫。这些抗体可保护婴儿直到他们具有细胞免疫功能并产生TH依赖性的免疫保护和长寿期的中和抗体IgG反应。如后面讨论的，母源抗体的基本作用是使婴儿体内的病原减少到婴儿能耐受的生理性疫苗状态。转输性抗体的进化，对MHC多态性和MHC限制性T细胞介导的免疫性可能很重要。这说明在免疫无能的关键阶段，通过适度的转输性抗体可有效地控制胞内感染菌。但还不够，因为这种感染会威胁到物种的生存，婴儿在出生后头3～9个月不能自身产生抗体，需由母源抗体来保护。抗体通过胎盘（不能通过乳汁）传到胎儿的血清中，人体乳汁中的抗体在肠道有活性，会影响肠道菌群，至少在断奶前是这样。与人，鼠对照，小牛出生时血清中无免疫球蛋白，因为母源免疫球蛋白不能通过完整的双层胎盘传递。出生后的头18小时，小牛经肠道获得母体初乳中的免疫球蛋白，肠上皮细胞在这个短暂的时期将免疫球蛋白输送到血液。如果此种情况不发生，小牛将没有母源保护性抗体而在以后几周内死于各种感染。他们自己尚未成熟的免疫系统不能立即发挥保护性免疫反应。 人类血清和乳汁中的抗体怎样被诱导并保持足够的滴度来保护子代？包括对所有所有相关感染性疾病的保护性抗体。对270天以前的胎儿和20天龄的小鼠，这种感染将威胁胎儿，新生儿和物种的生存。事实上，必须避免孕期的胞内感染，因为能导致流产或发育畸形（如麻疹和TORCH病发症），整个物种对这类感染的高水平的免疫原性常使人忽略如何减少感染这一重要问题。动物免疫从群体和物种水平反映了敏感个体和免疫个体之间的平衡。这种平衡依赖于感染源（急性或持续性感染），还依赖于免疫水平（中和抗体的滴度，活性T细胞），动物分布的密度和迁移性，及整个动物群。因而，个体水平的免疫记忆也依赖于群体的免疫性。 所有致命的急性感染在青春期前必须由母体保护使其生存，从这个观点看，典型的儿童期疾病代表了生殖期前感染－免疫共同进化的平衡历程，免疫记忆代表了不断积累的免疫历程和孕前的保护。在现实中，宿主可能仅感染一次即可导致死亡，常发生在出生后的早期阶段。母体抗体的垂直传递对母体的健康也有重要作用，但免疫球蛋白的重链和轻链不是编码在X染色体上，免疫球蛋白水平和抗体的免疫不能作为一个额外的女性特征。 然而，免疫记忆从母体传给子代由重要的荷尔蒙水平调控，这决定了在女性体内可产生比男性更强的全身抗体反应。这种抗体反应性增强了母体IgG垂直传播给子代。但抗体依赖性自身免疫病女性与男性比率是5：1，也说明与这种抗体反应性有关。 T细胞记忆和B细胞记忆间的关系 T细胞记忆的作用是什么？中和抗体反应对相关的但型特异的病毒是受限的，不是由静息Th或CTLs介导，而是由预存的大量特异性B细胞介导的（表2），记忆T细胞不能由母体传给子代因为母体有免疫屏障。因而，为什么需要长寿期的细胞介导的记忆？这里必须讨论两个方面：（a） 特异T细胞介导的保护性免疫的作用，和（b）依赖活动的低水平感染的免疫的作用。它包括所谓的特异性感染－免疫和非特异性伴随免疫。抗体依赖的记忆不能由短寿期的IgM维持，因为其半寿期仅有1～2天（表1），另外，因为缺乏受体，又是大分子，IgM不能通过胎盘或乳汁传给子代，IgM到IgG的转换需要静息Th辅助使抗体半寿期延长达3周。另外，IgG更易溶解更易被各种Fc受体转运，关键是可转运到子代。下面提出的问题是高滴度的抗体或活化的保护性T细胞介导的免疫记忆是如何维持的？ 免疫是否依赖抗原？ B细胞在缺乏抗原刺激时不能分化成熟为产生抗体的浆细胞，B细胞加工结合在膜表面免疫球蛋白的抗原以递呈相关肽到MHCⅡ类分子，并从特异性Th细胞接受信号。这个过程对B细胞成熟为浆细胞是必须的。但此过程对静息T细胞无效。静息T细胞只能被APC诱导活化，包括DC递呈辅助肽给MHCⅡ类分子。激活后，人和鼠体内很快显示增多的特异性T,B细胞数量。但无特异抗原的静息T，B细胞本身无保护作用。如在过继转输试验中（表4），保护要求预存在的抗体只由抗原刺激的B细胞成熟后产生。一些实验表明，浆细胞半寿期很长，约150～300天。这个实验的证据有一定的缺陷，因为对无保护性的由多价不明决定簇组成的抗原的抗体应答已经用于此实验的研究。 保护性抗体的滴度随时间的延长而下降[如抗白喉，抗破伤风毒素和抗风疹疫苗的抗体]，以上的研究均表明有保护作用的抗体中和或调理反应具有抗原依赖性。 细胞介导的免疫保护和保护性T细胞介导的免疫记忆是如何维持的？它们的作用是什么？多次鼠体试验证明过继的T细胞可抗无细胞毒性的病毒的急性感染并有抗肿瘤的作用。 在特定的条件下，此试验也成功地证明对有细胞毒性的病毒也起作用，如在小鼠体内接种流感病毒。但如前所述，既使初始记忆性CD8+ T细胞和CD4+ T细胞有特异性，人和鼠仍然都不能有效的抗病毒的独特型，这更有力地说明这种T细胞反应对独特型无有效地保护作用。事实上，如果立即激活T细胞，激活的T细胞在活化期可显示具有保护性的标志。对急性病毒感染（如棒状病毒或流感病毒感染）特异的CD8+ T细胞，此期持续仅约三周，这里必须指出初始记忆T细胞只被淋巴器官中的抗原激活变成有保护作用的效应T细胞，因而，任何将大量抗原转运到脾脏和淋巴结的试验方案（例如，用106pfu的无细胞毒性的病毒静脉或腹膜内感染小鼠，以对照能使宿主致死的强细胞毒性的病毒）都能在8~16小时内再次激活很大效应T细胞。这种再次激活的T细胞反应是立即保护。相反，相同的病毒经非淋巴途径（如通过皮肤，粘膜或呼吸道）初次感染宿主后需要宿主体内预存在的初始T细胞快速清除新感染的外周细胞或宿主体内的抗体阻止粘膜感染或全身扩散。严格来说，淋巴系统外的外周再次感染是常见的自然感染途径，此感染途径精确地反应了初始T细胞相对缓慢地活力动力学。经历很多感染性疾病（包括结核病，麻风病和有HIV存在但血清学阴性的AIDS）的病人检测证明T细胞的记忆性能有效的抵抗内源性和外源性重复感染。然而，关键是此保护作用是由抗原驱使的，对个体和群体都有相关性。但对子代仅有间接的作用。严格受T细胞调控的感染无或低细胞毒性，或易变为弱毒株（如疱疹病毒），其动力学下降，有被抑制的趋势，这些感染不会很快使宿主致死，而是趋于建立一种感染－免疫的平衡状态。这个术语描述了低剂量的感染源和活性免疫抗体、T细胞反应协同存在，这种状态发生在肉芽肿病（如沙门氏菌病，结核或麻疹），也常发生在外周非淋巴细胞或组织的低水平感染（包括疱疹病毒引起的神经细胞感染，巨细胞病毒引起的肾细胞或肺上皮细胞感染，和柯�奇病毒引起的β－岛细胞或心肌细胞感染），这几种感染的病灶能被体内激活的免疫应答很好的控制。抗结核或抗麻疯的免疫应答可能专门由T细胞介导，但抗沙门菌，柯�奇病毒，疱疹病毒，沙粒病毒及风疹病毒的免疫应答还有中和抗体的参与。 很多不引起或轻度导致细胞病变的病毒，如HBV,HCV或HIV，可经胎盘垂直传播，如在小鼠体内接种淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（LCMV），或更常见的在出生时经母亲血液传播[图1]。由于子代无免疫能力，而母亲对这些病毒无免疫防御能力，在这段免疫无能的时期，病毒感染没有威胁到子代的生存，因而也不会威胁到宿主物种.一些持续存在的不引起细胞病变的感染可能会在宿主生命的晚期导致严重的疾病,如HBV感染40年后发生肝细胞癌的扩散.其他的病毒可能会导致慢性自身免疫性疾病或慢性免疫病理损伤(如AIDS).慢性持续感染的结局不影响物种的生殖和生存,因为结局出现的很晚. 另外,病毒在婴幼期可通过外周粘膜或上皮细胞感染口腔(疱疹病毒,CMV),对于一些不稳定的有潜在致细胞病变的病毒感染,由于出生后在获得性中和抗体的保护下,将削弱感染的程度,同时增强持续感染的建立,所以早期感染在临床上常无严重表现. 免疫的维持 从群体免疫看,高滴度的保护性中和抗体主要存在于母体内,雄性体内也有,这在保护子代和物种的生存上是必须的. 高滴度的中和抗体的维持有赖于抗原再次暴露,抗原暴露可经三条途径,第一,可经外源性感染,经此途径典型的就是脑灰质炎病毒,新近有疫苗来源的变异病毒导致再次感染.然而,沙宾疫苗在家庭,学校的扩散及通过公共水池的传播,使群体的免疫性增强,如下面要讨论的,疫苗频繁接种以前,幼儿期发生的亚临床重复感染,在母源抗体的保护下,增强了个体和群体的免疫力.第二,再暴露可发生在内源性抗原,这种机制对于理解抗TB,麻疹,疱疹,HBV,HCV,HIV和很多寄生虫的免疫很必要,有趣的例子是风疹病毒,它在宿主持续存在但不复制,是一种缺陷病毒,因为它丢失了功能性蛋白基质.感染野生型风疹的儿童极少数可能会发展为SSPE(亚硬化性全脑炎),这一例证表明,SSPE是最坏的结局.(这种结局最终将被疫苗完全阻止).最近,用一个探针做PCR发现,在儿童期感染野生型风疹病毒的60岁以上的病人进行尸检,有25%阳性。同样，人体内的HBV或小鼠体内的LCMV均维持在低水平，并反复刺激T，B淋巴细胞的免疫应答。第三,在滤泡树突状细胞(DC)上的抗原-抗体复合物维持很长一段时期,槟直接促进特异性B细胞,间接促进辅助性T细胞,既然早期内源性抗原在DC内经MHCⅠ类途径表达,这些抗原的存在一般既不能激活CD8+T细胞也不能被CTLs清除,缺乏抗原刺激时,抗体应答最终将消失,这包括破伤风毒素,白喉毒素和灭活的脊髓灰质炎病毒疫苗的中和性抗体应答。这再次证明：长寿期的浆细胞单独不能维持保护性抗体滴度。综合考虑，T，B细胞免疫应答是受抗原的结构，剂量，定居位置，和有效期调控的。 疫苗和免疫 疫苗是医学界的最大成功之一，有趣的是，所有的疫苗都是通过中和性抗体保护宿主，包括经典的抗细菌毒素，风疹，脊髓灰质炎和小痘病毒的疫苗等，疫苗一般不能阻止再感染，但能减弱感染程度，以阻止疾病的发生，因此，任何疫苗都不能提供完全的保护。典型的例子是抗痘病毒的疫苗，在二十世纪九十年代初期，波士顿的一次流行显示：大约20％接种疫苗的儿童对再次感染无保护作用，Vonpirgnet评价了儿童接种疫苗后的免疫有效期，研究显示保护仅有3周。当然，他不能检测这些儿童体内的中和抗体和病毒血症的情况，但他没有报告重症病例，这间接的说明 再次接种可阻止发展为脑炎。这些临床经验与以下解释相一致。首先，如果感染源或疫苗完全清除，保护性T细胞介导的免疫记忆是短效的，第二，阻止病毒血液传播的中和性抗体记忆是长效的，何种抗原及抗原能否维持有效的免疫应答，前面已讨论过了。 成功的疫苗 所有有效并能对个人和群体提供肯定性保护的疫苗在三次增强接种后能诱导高滴度的长效期的中和性抗体应答，（表5）。不能很好发挥作用和诱导长期保护的疫苗，包括对TB，麻疯和大多数寄生虫感染的疫苗及抗一些病毒（疱疹病毒，单纯疱疹病毒和HIV）的疫苗，这些病原感染的共同特征是：单纯中和抗体在清除或控制感染方面是无效的，因为感染持续存在于淋巴器官外的神经细胞，上皮细胞或肉芽肿部位。然而，如上提及的，这些感染本身要么无细胞病变或引起微弱的细胞病变（HIV，麻疹等），或对有免疫力的宿主无致死性（如疱疹病毒），有效控制这些病原需T细胞介导的效应机制和保护性抗体。有趣的例子是HBV,抗HBV的中和抗体能提供有效的保护，相对于代表假物种的高度易突变的RNA病毒而言，这些DNA病毒很少发生变异，因此，多克隆的中和抗体反应一般能很有效的保护机体抗HBV感染。特别是T细胞介导的抗TB或麻疯的保护常依赖于持续存在的活性效应T细胞，以控制持续感染的重复出现，传播和扩散。然而，CD4＋T细胞记忆有赖于DC内储存的免疫复合物型内源性抗原和肉芽肿组织内的内源性抗原的刺激（病原持续存在或抗原很难消化并和脂质混合在一起），高水平的保护性CD8＋T细胞记忆依赖于感染的持续存在和T细胞活性。如上所述，原因仅仅是：细胞内加工合成的肽常通过MHCⅠ类分子途径。用特殊的方法可阻止这一途径，但一般很难办到，而且也不能违反常规。有些病毒在外周固体器官导致淋巴组织外感染，不引起细胞病变，细胞毒T细胞对此类病毒有很强的作用。不过虽然对急性期感染有很有效的保护，但这种细胞免疫应答也有负作用，因为会导致宿主细胞出现免疫病理损伤。因而，过度的细胞免疫应答攻击太多的感染但无病理损伤的宿主细胞就导致疾病，严重时可导致死亡。这种免疫病理和免疫保护之间精细的平衡可由麻疹感染和HBV感染所致的疾病很好的阐明。HBV感染的人可能有阴性感染（低病毒，有效的免疫应答）或很快恢复的显性感染或暴发性肝炎或慢性侵入性肝炎（都是大量病毒和快速T细胞应答或迟发型T细胞应答），是由约1～2％的HBV感染病人的免疫病理损伤导致的。严重的结果是形成阴性病毒携带状态（大量病毒，微弱的T细胞应答或无T细胞应答）。 如前所述，相对于血清抗体，静息细胞毒性T细胞不能传给子代，因为常见的移植抗原母体和子代不同，因而，静息细胞毒T细胞应答主要作用是防止病原体在宿主体内扩散，有效的早期应答限制了病毒诱导的疾病和免疫病理损伤所致的疾病。如果病毒能控制在低水平，就不好导致慢性疾病或延迟慢性疾病的发生。可是，如果病毒已扩散或再次扩散，可普遍产生严重的免疫病理性疾病。此种平衡还存在于麻疹，波及阴性感染和适度的免疫到出现结核结节致严重的形成麻疯结节的麻疯病。在所有这些里子中，很少能提供这样的证据：即低水平的感染可维持保护性免疫或有效的免疫活性使感染维持在低水平。Mackaness提出一个新概念：感染－免疫，也称为感染性免疫，来描述这一重要的共同进化的平衡。有趣的是，慢性感染－免疫状态，不仅包括分枝杆菌也包括EBV,CMV,HSV和很多其它病毒，伴有细胞因子（IFNγ和TNF）作用后产生高活性的巨噬细胞和活化的NKs。这种伴随免疫的状态使很多其它低水平感染在非特异性的早期能很好的控制。因此，伴随的非特异性感染－免疫不仅有利于预防非特异性感染也相对有助于增强宿主的天然抵抗力。因而，象分枝杆菌和很多寄生虫导致的慢性低水平感染显示了一个明显的互利性共同进化的共生性平衡。 从以上这些，我们能得出结论：免疫性记忆代表的不是淋巴器官的特征，而是感染源和宿主共同进化的结果。保护性记忆可能反应了由抗原介导的低水平应答，抗原要么是作为免疫复合物储存在DC上的抗原，或是再次接触的内源性抗原（长期定居的感染源，如肉芽肿或外周固有器官象中枢神经系统，肾，肺，腮腺等内少量的感染细胞）或外源感染再次接触。尽管抗体记忆对免疫无能的子代在传递保护性和减弱感染程度上是至关重要的，活化的T细胞（常合并有抗体）在调控宿主体内持续性感染也很重要。 还未问世的疫苗 因而我们所需要的是能持久维持免疫力的疫苗，不能致病，但能抗结核杆菌，麻疹病毒，HIV，和HCV，并能和中和抗体结合。这些疫苗应该能够使次级淋巴组织中MHC-I分子提呈的多肽激活CD8+T细胞，使之抵抗外周局部的胞内感染。它们也应该能提供足够的抗原给APC和巨噬细胞摄取，以激活T细胞使之释放IFN-r，TNF及其它能活化巨噬细胞的白介素。这种所谓的减毒疫苗株或者只有短期的保护作用（比如BCG只能给儿童提供几年的保护），或者还没有获得成功（比如麻疹疫苗及象HCV、HIV这类能逃逸T细胞及抗体应答的病毒疫苗）。在以下的例子中所有的论述都表明疫苗不具备使机体获得持久免疫力的能力。 结核病 BCG作为疫苗具有抗结核病的功效首先在印度提出，毫无疑问BCG能保护婴儿，但这种保护作用的持久性很有限，好象不能持续到成年。因此，在早期用BCG接种在儿童中具有非常好的效果。然而靠接种来提供终生保护的概念并非出自BCG，这和BCG不能在人体中持续存在超过三年的事实有关。因此，BCG最终就丧失了其使效应T细胞及非特异性巨噬细胞活化的能力。它和野生型TB相反，后者能在宿主体内持续存在直至宿主死亡。在许多例子中也显示，持续低水平结核感染能使包括老年在内的免疫抑制期的感染加剧。 考虑到具有保护作用的细胞介导的免疫的本质，要想把TB从宿主体内完全清除可能并不现实。不断活化的低水平的特异及非特异性免疫应答不仅能控制持续感染的体内传播，而且能使宿主抵抗外部感染。以往的观点认为免疫记忆是抗原依赖的，所以把TB从宿主体内清除是最终目的，但本文并非如此认为。如上面提到的，这种观点错误地推测，特异的记忆性T细胞具有的保护作用依赖于低水平持续存在的感染性抗原。虽然感染-免疫的观点并不反对结核杆菌，但对其它持续性感染而言它却隐藏于潜伏或隐性感染的背后。 HIV 包括CD8+T细胞抗HIV在内的细胞介导的免疫是保护性免疫的重要组成部分。当在感染期CD8诱导充分时，T细胞应答最终能通过消耗和/或通过CTL内病毒表位的突变而减弱。我们尝试着用减毒病毒来诱导抗猴子SIV的保护性免疫已经取得初步成功，这种具有持续感染作用的减毒SIV疫苗株能使机体长时间抵抗毒性SIV的感染，与应用非减毒病毒的病例相比，虽然发病时间晚，但最终由于突变的加速还是导致了自身免疫病。因此，尽管它并不象我们所期待的那么好，但它的确是一种成功的疫苗。与这些结果相比而言，我们所习惯的麻疹及痘病毒疫苗给我们带来很大的益处，它们的保护作用不仅可以在几年内得到加强，而且可以维持终生。然而，减毒SIV的例子以及近来在SIV感染前在猴子中诱导的更多的抗体应答证明：一方面，在持续感染及宿主之间存在的平衡很容易被改变；另一方面，这些例子也说明研制针对感染-免疫控制的疾病的有效疫苗存在很大的困难。 在过去的六年里，我们已经在和感染免疫相关的AIDS病人中获得了额外的证据，这就使我们对持续感染及其不断刺激T细胞的作用有了更深刻的理解。通过抗病毒化学治疗，在某些病人中，HIV的组装已经被抑制到很低的水平，这种低水平的HIV看来不足以维持高水平的活化T细胞应答。在这些病例中，可测量的细胞毒性T淋巴细胞应答降低，在某些病人中甚至消失。这些观察结果引导我们建立这样一种概念，即化学治疗的重复干扰能使病毒重现，以致不断地增强T细胞和中和性抗体应答（然而这些并不能在常规条件下观测到）。我们的意图是使病人在不用选择逃逸突变体也不用持续的抗病毒化疗的情况下，尽快获得有效的免疫应答以最终能较长时间控制感染。这是非常有技巧的。 抵抗感染及肿瘤的暴露后疫苗 正如上面所提到的，抗原可能停留于淋巴器官的外面而被免疫系统忽略。乳头状瘤病毒就是外周组织病毒感染和外周实体瘤很好的例子。用不同的疫苗抗乳头状瘤病毒及它们诱导所产生的肿瘤，这种尝试说明了免疫系统抗外周淋巴管外感染比较困难。首先，抗原并不能到达引流淋巴结，或只能通过巨噬细胞MHC-II很晚到达。第二，即使在T细胞和抗体产生细胞被诱导后，抗体也不容易到达外周区域。另外，CTLs通常很少或根本不被诱导，而且Th细胞可能并不能大量进入肿瘤或外周感染部位去完全消除靶细胞。 因为乳头状病毒感染及实体瘤和肉瘤位于外周，细胞毒性T细胞很少或只能在较晚的时间被诱导。这是因为病毒的向性妨碍巨噬细胞及APC被感染而活化，因此这些病毒的MHC-I提呈的肽段不能到达引流淋巴结。感染的皮肤上皮组织本身不能到达引流淋巴结是因为它们定位于引流途径之外。朗格汉斯细胞用一种方式对感染的皮肤细胞交叉提呈的确能使一些感染的皮肤细胞抗原能到达MHC-I。这种情况还没有被证实。虽然这种情况在理论上行的通（特别是在体外），但缺少证据证明这在体内是一种有效的途径。关于这种瘤所做的讨论也同样适用于其它外周实体瘤，包括许多瘤，肉瘤及黑色素瘤。在所有的这些过程中，可能无法或只能在很晚成功诱导诱导能消除肿瘤的高水平效应性CTL。虽然被吞噬的抗原结合于MHC-I的非常规交叉提呈过程是目前可接受的假说，但如下的事例更有可能：外伤和治疗的模型能引起一些能抵达引流淋巴结并直接诱导CD8+T细胞的被感染的细胞释放。由此而产生的问题是：假如系统还没有被初次激活，诱导T细胞可能吗？还有可能激发T细胞免疫系统去清除肿瘤吗？临床实验及肿瘤模型的事实提示，单独的初始T细胞不足以成功地清除即使是非常小的肿瘤。只有用MHC-I提呈的疫苗进行多次免疫才能诱导、放大并维持能控制外周实体瘤的效应性T细胞应答。看来一个主要的困难就是：在实验条件下，即使是拥有107到5×107个肿瘤细胞的实体瘤也需要非常强大的抗原重复性刺激才能使免疫应答赶上外周实体瘤的增长。因而，非常好的抗实体瘤暴露后接种需要在非常短的间隔进行并大量注射，以清除大数量的肿瘤细胞及避免突变。当然，抑制细胞治疗，放疗或其它的细胞缩减性治疗能使平衡向有利于宿主的方向发展。然而不幸的是，免疫系统在这些治疗中也常受到损害。因而，针对外周肿瘤及外周持续感染的暴露后接种--至少在效应性T细胞水平上--看来非常富有挑战性。 还存在问题的疫苗 在过去的二三十年中，人们批判某些疫苗是因为他们只在相对很少的病例中具有部分保护作用，它们能抑制系统性疾病，但一些疫苗在部分疾病中仍旧需要突破。这样的例子包括针对副粘病毒感染（如流行性腮腺炎及麻疹）的特异性疫苗。麻疹病毒疫苗通常在西方国家非常有效，但在发展中国家儿童中却只有部分功效。增强麻疹病毒疫苗的尝试只是为了加速并提高该疫苗的保护作用，但它却导致了并发症的增加；一些孩子甚至在接种后12-36月中死于迟发性麻疹相关性疾病。这些结果立即使人们重新使用低剂量免疫法，尽管它具有比较低的效用。目前高剂量麻疹疫苗所致的并发症的细节还不是很清楚，世界卫生组织已经在研究这个问题。然而很有意思的是，尽管还没有证实在宿主或少于100，000到500，000离散人群中存在着有益的感染，但野生型麻疹病毒的感染却经常能引起终生的中和性抗体应答。正如所提及的，在过去的几年中已经找到证据证明缺陷麻疹病毒可能终生存在于中枢神经系统或其他器官。该内在的抗原源泉或许能激发保护性抗体应答。麻疹疫苗株是否能相似地持久存在现在还不清楚。 第二个还存在问题的疫苗就是流行性腮腺炎疫苗，近来对该疫苗讨论的比较多。该问题就是关于局部和系统性流行性腮腺炎病毒感染的减毒作用、剂量问题及保护作用。有意思的是，所谓的疫苗缺陷指的是它只对腮腺炎起作用，而对伴随的睾丸炎，脑炎及其它系统的腮腺炎病毒感染无效。这些结果提示，即使是非常低价的流行性腮腺炎病毒疫苗就能使循环中产生有保护作用的中和性抗体，在经由腮腺而引起的相对具有较少危害的外周性重复感染后，这种抗体就能阻止病毒的系统性传播。在一些流行性腮腺炎疫苗中，疾病的爆发的另一个主要原因可能就是腮腺炎在临床上容易被发现。流行性腮腺炎病毒对腮腺的感染很常见，最初可以被局部IgG（该抗体通过我们传统低剂量疫苗皮下注射并不能被诱导）有效控制。然而在将来这非常重要，这种对人群免疫及对婴儿的保护作用的影响还不知道，这部分将在下部分讨论。 卫生水平及儿童感染中转移的母体抗体的作用 最后，一个重要的方面就是：在感染最早几天建立的宿主-寄生物平衡在个体的一生中发挥着重要作用。目前关键的问题是：就出生后6-24月的感染的易感性以及感染性疾病和人类之间的总平衡而言，由母体抗体的传递性保护作用具有多大重要性。现在经常谈论有关母亲抗体在出生后对婴儿的保护作用。在这儿我们试着把由母体抗体产生的被动免疫归入更广泛的关于进化的文章中。在群体免疫比较适当时，母体中中和性抗体的高效价能被动转移给婴儿但并不能保护他们完全不受感染，但在婴儿出生后前几个月里，较弱的感染却能保护婴儿完全不受感染。因此后者能提供活跃的免疫状态。由于西方国家的高卫生水平及发展中国家卫生水平的快速发展，婴儿出生后接触感染性疾病越来越晚，因此，保护性抗体的诱导和维持遇到了障碍。另外，由于疫苗的的效力不足和重复免疫的忽略，再加上缩减的自然接触，中和性抗体的短期和长期维持就显得跟不上。高效价抗体的维持最终将影响群体免疫及母亲保护性抗体的水平。而后者将影响婴儿对幼年时期感染的整体易感性。虽然用减毒活疫苗或灭活疫苗进行的免疫可以弥补这些发展，但这不适合用于那些不能用疫苗或尚未被重视的感染（见下面免疫病理和自身免疫病里面所谈到的感染物）。 这种观念不仅解释了为什么所有拥有"现代"免疫系统的物种可以过继地把免疫力传给子代，同时也解释了所谓的刚出现的或新发现的疾病对易感或裸露人群的强烈作用。相应地，新出现疾病的高患病率及高死亡率主要就是由于在儿童期（该时期母亲抗体可能已经减弱）缺乏被动免疫的相应发展。这方面在将来总体上很重要并且因为以下原因需要在流行病学和个人水平上给予仔细的监测。在较早的儿童期感染中，当母亲抗体以前存在的水平降低时，新具备的保护性免疫能减小对疾病的易感性。假如对感染性疾病免疫的经验从母亲传给婴儿影响下一代全体对疾病的易感性，那么和野生型感染一样有效的免疫接种（尤其是长期免疫）可能变得非常重要；它们将不仅影响婴儿存活率，也将影响整个物种的存活率。该相关性可以从脊髓灰质炎病毒感染的经历中清楚地看到。因为脊髓灰质炎病毒的中和性抗体水平有以前的感染，疫苗的注射，以及自然或疫苗激发剂所决定，所以卫生水平的提高已经使脊髓灰质炎感染的出现越来越晚（首先是西方国家，现在别的国家也是这样）。结果是母亲抗体并不能在长时间里对这些感染提供充足的保护。因此后来的感染并未减弱并且能导致更严重的急性疾病症状。当母体内抗体的水平仍足以保护她们自己但不足以被动地保护婴儿时，麻疹、流行性腮腺炎及其它感染也反映了相似的问题。我们必须清楚儿童时期免疫接种并未显示出其功效并且能影响一到两代人。从这个观点来看，免疫接种及全球性疫苗战略不再只是发展中国家的问题，在真正的进化的篇章中，或许更应该是医学和卫生学上"超发达"的西方国家应面对的问题。除非我们的疫苗得到改进并且有可依从的时间表和原则，否则控制传染性疾病的前景将是一片黑暗。 卫生水平，被动的母体保护及自身免疫病 假如以上的考虑在生物学上很重要，那么人类已经进入更戏剧性的新环境。卫生水平阻止我们接触更多的感染物，有时当母亲被动的保护作用减弱时，同样的感染在后来会变得不一样。 另外，在母亲转移性保护作用中，相对较低效价的抗体可能并不能保护婴儿在足够长时间里不受感染。总的来说，这至少会有两种潜在的结果：首先，假如婴儿自己没有充足的免疫力并且当时疾病流行的比较厉害，那么在出生的前几个月里从母亲过继地转移给婴儿的被动保护作用就显得不够用，更重要的是，在出生后几年里，被动的保护作用也影响接触通常被认为对生命威胁不大的其它感染。我们认为对非细胞病变性感染而言，过多的T细胞免疫将会引起免疫病理损伤。假如诱导性感染因为很多人经历过而未被认识到或认识的不清楚，那么失衡的免疫应答或许可以被划为自身免疫病。卫生水平、在特定年龄段对感染的暴露以及被动和主动免疫等对免疫病理损伤和自身免疫病易感性的潜在影响，我们将在下面的例子中讨论这些问题。 青少年糖尿病 以下的概要将解释就感染物和对慢性退化性疾病或免疫病理损伤的保护作用之间的平衡而言这些影响意味着什么。让我们假定I型糖尿病是--至少在某些病人中--由象柯萨奇病毒B这样的病毒感染引起的。让我们假定由于接触有限，母体抗体在血清或乳汁中的含量不足以在足够的时间里保护婴儿在出生后抵抗广泛传播的柯萨奇病毒B感染。另外，不完全的或非母乳喂养只转移给婴儿不完全的或根本不能给婴儿提供抵抗胃肠道感染的保护作用。由于柯萨奇病毒B感染通常并不致命，它可从胃肠道传播至其它各种内胚层起源的结构（包括胰腺中的胰岛细胞）。肠道中来自母亲血液或乳汁的中和性抗体（包括自发的或自然的抗体）先在的水平影响肠道感染的程度以及病毒在血中的传播和分布。这种保护作用是被延长或根本没有取决于如何喂养。因此，被动的保护作用，MHC和卫生水平，以及初次有效感染的时间对柯萨奇病毒B能否最终到达胰岛细胞产生直接的影响。导致急性糖尿病的急性胰腺炎的少数病例或许能代表一种极端的表型。这就暗示病毒到达胰岛细胞后通过胰岛细胞的免疫损伤而使之过多的破坏，因而自身抗原释放。这些自身抗原因为并不到达引流淋巴结故被免疫系统忽略。病毒和自身抗原持续释放至次级淋巴组织就能导致自身免疫性T细胞和自身抗体应答，特别是当病毒感染持续时间比一般情况更长是。针对自身抗原（能诱导靶器官产生新的淋巴滤泡）的慢性自身免疫应答的潜在结果将在下面讨论。综合考虑，被动性保护作用的历史和质量以及暴露于感染物的时间，可能不仅会影响感染动力学，更可能影响免疫病理损伤和自身免疫病的损害程度。未成年型糖尿病，印度迟发型糖尿病总体水平的提高以及老年人中的II型糖尿病部分提高能用这些主要参数的改变和营养因素引起的进一步恶化来解释吗？ 迟发性心肌病和柯萨奇病毒感染 一个类似的观点或许可以解释病毒依赖的扩张性心肌病。随着血清中保护性抗体水平的变化，病毒的相对分布可以从几个到相当数量的肌细胞被感染并维持感染状态。免疫病理损伤性T细胞和抗体依赖的破坏及慢性感染可能会引起隐性的或更严重的心肌病而导致心肌扩张，功能不全，甚至死亡。另外，就青少年糖尿病而言，宿主MHC和一生中不同时期总的抗体（包括血清中的母体抗体和婴儿肠道中的抗体）可能会显著影响这些未被注意的疾病模式。因此，疾病的增加取决于人群免疫、母体抗体的效价以及卫生水平之间的复杂关系。 已知的或未知的感染物能启动自身抗体或自身攻击性T细胞对免疫忽视的自身抗原应答，从而导致免疫病理损伤和自身免疫病。假如这种免疫应答持续存在，那么它们经常能导致靶器官中淋巴器官的出现。该过程转而能使自身免疫应答得以维持，因为被忽视的自身抗原持续存在于能诱导免疫应答的局部环境中。最终抗原不再被运输至淋巴器官，反而是淋巴器官被运送至抗原表达的外周组织。由于自身抗原不能被清除，免疫应答就作为慢性免疫病持续存在，一直到所有的细胞都被破坏掉为止。这些例子包括类风湿性关节炎，Hashimoto's甲状腺炎，青少年糖尿病及Sjogren's病等。 总而言之，这些例子及其解释--虽然并未被直接证明是许多病例的致病机理--通过相关性提示，在成千上万年的野生型进化条件下建立起来的所有进化平衡或许在过去的50年里已经发生了巨大的变化。然而200年以前，无论卫生水平还是预防和分析医学或抗生素都不是标准的，这种情况已经发生了很大的变化。也许这种快速的变化能够揭示一些如今在一两代时间内变化太快的共进化平衡，也许我们这一代总体上显著延长的生命和减少的儿童疾病将会给后代带来不利的影响。从这个观点来看，了解免疫记忆的本质就显得相当重要：免疫是由免疫效应性T细胞和抗原依赖性中和抗体介导的，还是依赖于抗原的持续存在（就象这里陈述的证据所提示的一样）？ 结论 由疫苗激发的保护作用是药物的巨大成功，免疫接种已经比其它任何治疗方法都有效地阻止了死亡。因为免疫记忆是感染物和脊椎动物免疫系统高度平衡的 协同进化结果，所以免疫保护和成功的疫苗不能被认为是对免疫的盲目割离。这在生命的早期尤为重要，因为脊椎动物的免疫系统在出生时并不成熟，特别是鱼类、爬行动物和鸟类。成功的疫苗就是能够模仿中和性或受调理作用的抗体应答（看来是对急性细胞病变感染物的唯一的限制因素）的物质。相反，存在于体内的抗感染的细胞介导的免疫很难去模拟，这个主要是因为一边减弱，另一边抗原的持续存在给保护性效应T细胞应答提供不断的刺激。应用疫苗无法达到宿主和感染物共同发展而形成的平衡。经典的寄生虫也存在着类似的问题，在它们长期的共同进化中已经和宿主形成了无数复杂的平衡，而这种平衡更难模拟或打破，甚至和TB、麻风及HIV一样。但目标应该是而且必须是发展朝向低水平持续感染物（如TB、HIV、HCV、HBV、疱疹病毒及经典寄生虫等）的完美状态的战略。虽然这并不容易，但基因疫苗的持续发展（包括持久的重组感染物的发展）将让我们离该目标越来越近。

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