佐劑及其功能和作用機制

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)科學院蔬菜花卉研究所,農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(北京)，北京 100081)

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佐劑及其功能和作用機制

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)科學院蔬菜花卉研究所,農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(北京)，北京 100081)

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

佐劑；分類；功能；作用機制

“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)免疫學家Ramon首先提出的，他把免疫佐劑定義為與抗原同時應用,能增強機體針對抗原的免疫應答能力的物質(zhì)[2]。佐劑是一種先于抗原或與抗原同時注入機體時可有效增強免疫應答的強度或改變免疫應答的類型的非特異性免疫增強劑。筆者從佐劑的分類、功能、作用機制3個方面對其進行了概述，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：增強抗體應答；增強疫苗的黏膜傳遞，增進免疫接觸；促進產(chǎn)生細胞免疫；增強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)；促進疫苗在免疫應答能力弱的人群中的免疫效果；加快免疫應答的速度和延長持續(xù)時間；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 佐劑的作用機制

佐劑加強免疫反應是一個十分復雜的過程，到目前為止，佐劑的作用機理還不是十分清楚。但是積累的試驗結(jié)果表明佐劑在以下幾個方面具有作用。

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，對應答強度和持久性無影響，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，在組織中形成一個富含巨噬細胞的肉芽腫，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間，使在正常情況下只能存留數(shù)日的抗原保持達數(shù)周之久。微球佐劑能在長達數(shù)月的時間內(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)的團塊型佐劑的釋放方式來增強免疫效果[5]。

合成多聚物如聚乳酸微球(PLG)能產(chǎn)生長期貯存庫效應，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，其釋放時間可長達1～6個月[6]。

3.2 誘導并調(diào)節(jié)免疫應答單獨使用抗原一般不易引起有效的機體免疫應答，當在疫苗中加入佐劑后能夠引起細胞/體液免疫應答。目前尚不清楚佐劑是如何引起機體免疫應答的，但是很多試驗結(jié)果表明一些佐劑作為微生物模式分子激活DCS上的TLRs，進而引起肌體的細胞和體液免疫應答。 mDCs和pDCs是佐劑作用的靶細胞[7]。DCs在激活T/B方面起著主要作用。它能誘導B細胞分化成漿細胞并產(chǎn)生抗體；能誘導T細胞分化形成Ⅰ類(Th1)和Ⅱ類(Th2)輔助性T細胞及細胞毒性T細胞。當使用佐劑和抗原一起免疫機體后，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，細胞因子和趨化因子分泌增多[8-9]。TLRs在DCs激活淋巴細胞中起了重要作用：TLRs被激活后引起DCs分泌IL-6，IL-6抑制了調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)的活性[10]，NK和NKT細胞被激活[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，誘導產(chǎn)生抗原特異性的CTL[12]。TLRs信號可促進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在適應性免疫方面也發(fā)揮非常重要的作用。TLRs在機體Th1反應方面發(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的信號途徑誘導細胞產(chǎn)生IL-12和IFN-γ等細胞因子，進而誘導輔助性T細胞向Th1方向發(fā)育，從而引起機體產(chǎn)生抗原特異性的細胞免疫[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細胞。同時，TLRs對由DCs決定的T細胞分化及T細胞的功能都有作用[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)免疫應答。

3.3 改變免疫應答方式外源性抗原提呈過程首先要有專職抗原提呈細胞(APC)。APC是外源性抗原進入機體后引發(fā)免疫應答的第一關(guān)?？乖岢始毎饕錉钔患毎?DC)、皮膚中的朗罕氏細胞(LC)及單核-巨噬細胞?？乖皇荏w介導的胞吞作用或流動相胞飲作用攝取，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-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)主導，它將DC指引到局部輸出淋巴結(jié)或脾臟，進行抗原加工或提呈[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)中進行裝配并經(jīng)過高爾基體加工。兩者產(chǎn)生的復合物轉(zhuǎn)運至APC表面,多肽與MHCII發(fā)揮作用最終引起體液免疫反應[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物進行免疫，可引起動物產(chǎn)生針對亂清白蛋白的特異性細胞毒性T細胞[24]。由此可見，使用皂苷佐劑改變了機體產(chǎn)生免疫應答的方式。

3.4 延長活化的免疫細胞存活時間給動物注射純化的蛋白質(zhì)抗原會引起抗原特異性T細胞增殖，但是增殖的細胞很快就會死亡[25-27]。因此，給動物免疫該類抗原很少會得到比免疫前更多的抗原特異性T細胞。該種活化引起的調(diào)亡(AICD)過程對于動物來說可能非常重要。因為利用該種方法動物可以快速地減少并清除那些對自身抗原有反應的T細胞從而避免獲得自身免疫病。然而，AICD可能對動物也是有害的，因為如果快速清除的是入侵微生物的抗原特異性T細胞，那么動物就缺少抵抗外源微生物入侵的能力。人們發(fā)現(xiàn)在免疫動物的同時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來實現(xiàn)的。他們使用基因芯片檢測了使用佐劑的抗原免疫動物的RNA，發(fā)現(xiàn)BCL3的表達量增加了幾十倍，并且在體外和體內(nèi)試驗中都發(fā)現(xiàn)當大量表達BCL3后多會減少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細胞不能被有效活化，或者活化后不能形成有功能的T細胞。只有在IL-12(第3信號)也存在的情況下，T細胞才能很好地被活化[30]。IL-12是許多佐劑誘導炎癥反應的產(chǎn)物，并且可代替佐劑誘導形成針對抗原肽的T細胞。使用IL-12替代佐劑和抗原一起免疫動物可很好地引起T細胞克隆擴增、產(chǎn)生效應性T細胞和記憶性T細胞(抗原由DCs交叉提呈給CD8+細胞來引起細胞免疫[31])[32-33]。使用佐劑免疫動物后誘導炎癥反應，產(chǎn)生的IL-12細胞因子上調(diào)了T細胞中的BLC-3，最終減少了AICD，并形成針對免疫原的記憶性T淋巴細胞[33]。

到目前為止，F(xiàn)DA只批準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)其作用機制盡可能保持一種微妙的平衡以達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制研究；黃曉冬(1984-)，男，江西九江人，實習研究員，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)量安全風險評估及檢測技術(shù)研究。

2014-11-29

S 852.4

A

0517-6611(2015)02-062-02