人用布魯氏菌病疫苗的研究進展

安紀紅　杜田田　王占國

摘要：布魯氏菌病是世界范圍內最常見的人畜共患疾病，也是世界上常見的公共衛生問題。 不僅嚴重危害人民身體健康， 而且也嚴重影響畜牧業的發展， 還會帶來食品安全隱患。實踐證明，疫苗免疫是預防傳染病流行的最有效措施，流產雙歧桿菌疫苗104M是我國唯一可用于預防人類布魯氏菌病的疫苗。雖然流產雙歧桿菌104M基因組已完全測序，但基因組注釋目前尚未完成。此外，其殘留毒性和疫苗誘導免疫保護的主要機制尚未闡明。本文主要闡述布魯氏菌病的臨床表現、治療以及疫苗相關研究進展。關鍵詞：流產布魯桿菌； 疫苗， 減毒； 疫苗， 亞單位； 疫苗， DNA

Research advances in human brucellosis vaccines

AN Jihong， DU Tiantian， WANG Zhanguo. （Department of Infectious Diseases， Inner Mongolia Autonomous Region Peoples Hospital， Hohhot 010000， China）

Corresponding author：WANG Zhanguo， nmgwstwzg@163.com （ORCID：0009-0001-2389-0769）

Abstract：Brucellosis is the most common zoonotic disease and a common public health problem worldwide. It not only greatly harms the health of people， but also seriously affects the development of animal husbandry， and it also brings food safety risks. Practice has shown that vaccine immunization is the most effective measure to prevent the epidemic of infectious diseases， and Bifidobacterium abortus vaccine 104M strain is the only vaccine that has been approved for preventing human brucellosis in China. Although the 104M genome of Bifidobacterium abortus has been fully sequenced， genome annotation has not been completed at the moment. In addition， the main mechanisms of residual toxicity and vaccine-induced immune protection have not been clarified. This article mainly elaborates on the clinical manifestations and treatment of brucellosis and related research advances in vaccines.

Key words：Brucella abortus； Vaccines， Attenuated； Vaccines， Subunit； Vaccines， DNA

1布魯氏菌病的臨床特點與流行情況

布魯氏菌是由布魯氏桿菌引起的人畜共患疾病。布魯氏菌屬于革蘭陰性、兼性、細胞內病原體，通過食用受感染的、未經巴氏滅菌的動物奶和奶制品，直接接觸受感染的動物部位，皮膚和黏膜破裂或吸入受感染的霧化顆粒而傳播給人類［1］。布魯氏菌的臨床表現多樣，可能持續幾天甚至幾年，臨床誤診率高，因此往往發生治療不足和病程延長。主要反應為發熱、疲勞、關節痛和肌肉疼痛。成人和兒童之間存在顯著差異，皮疹、呼吸和心臟并發癥以及睪丸炎/附睪炎在兒童患者中更為普遍。布魯氏菌的常見并發癥是肝炎，其次是骨關節炎、呼吸系統疾病、心血管疾病、中樞神經系統功能障礙、噬血細胞綜合征和男性睪丸炎及附睪炎［2］。布魯氏菌在不同地區的分布是高度動態的，可隨著新的感染區域的出現和感染在早期存在感染的地區再次出現［3］。布魯氏菌呈全球性分布，地中海、歐洲、中美洲和南美洲、墨西哥、非洲、近東國家等地區多見。近年來，在中亞和中東國家出現了新的人類布魯氏菌患病地區，患病率不斷上升［4］。雖然布魯氏菌是最普遍的人畜共患病，但被美國國立衛生研究院歸類為“罕見病”，適用于患病率較低的大多數發達國家［5］。目前，美國每年報告新增布魯氏菌病例＜100例（患病率0.4/100萬），其中大多數發生在南部和西南部，病源為自墨西哥非法進口的軟奶酪（未經高溫消毒）［6］。其真實患病率預計為實際報告例數的5～12倍，且均為食源性疾病［7］。世界衛生組織統計報告顯示，敘利亞布魯氏菌患病率最高（1 603.4/100萬），其次為蒙古（3 910/100萬）、伊拉克（268.8/100萬）、塔吉克斯坦（211.9/100萬）、沙特阿拉伯（149.5/100萬）和伊朗（141.6/100萬）［8-9］。

2布魯氏菌的治療

僅有少數抗生素能夠進入布魯氏桿菌細胞壁，進而有效遏制細菌。目前，臨床治療人類布魯氏菌的抗生素包括：四環素、甲氧嘧啶-磺胺甲惡唑、氨基糖甙類抗生素、利福平、喹諾酮和氯霉素［10］。上述單藥治療后復發率高達5%～40%［11］，因此臨床往往采用多藥聯合治療。

3布魯氏菌疫苗

隨著DNA重組技術的發展和布魯氏菌基因組序列的完成，眾多研究開始著眼于尋找更安全、更有效的疫苗［12］。初步研究［13-15］表明，新疫苗類型主要包括基因工程減毒疫苗、亞單位疫苗和其他潛在疫苗，均具有更高的保護水平，但仍存在一些問題。布魯氏菌滅活疫苗雖然安全性較高，但難以誘導有效的特異性免疫應答，也不能有效激活細胞免疫應答。近年來新型疫苗的研究不斷涌現，包括載體疫苗、DNA 疫苗、外膜囊泡疫苗、納米顆粒疫苗等，但這些疫苗多數仍處于研究階段，而且面臨著免疫效果不佳、免疫保護時間較短、成本較高、工藝復雜等諸多挑戰［16］。與此相比，減毒疫苗可以更有效地激發機體的細胞免疫應答，產生的保護力也更持久［17］，且減毒疫苗通常具有生產工藝簡便、成本較低等優點。常規的布魯氏菌減毒疫苗主要是通過篩選毒力較弱的布魯氏菌分離株或是對布魯氏菌分離株和強毒菌株進行連續傳代致弱得到的［18］。

3.1基因工程減毒活疫苗人用布魯氏菌疫苗的研制較為困難，國外尚未有疫苗上市，我國唯一獲批的人用布魯氏菌疫苗為減毒活疫苗104M株［19］。104M 是一種皮上劃痕接種的減毒活疫苗，分離自前蘇聯地區感染布魯氏菌的胎牛體內，經連續傳代減毒獲得［20］。自 20世紀60年代在我國使用以來，其安全性和有效性得到一定驗證，但是仍然存在劃痕接種復雜、疫苗免疫機制不明確、存在殘余毒力等問題。人用布魯氏菌疫苗研制困難的主要原因可能在于布魯氏菌存在多個種型，且保護性抗原譜復雜，單一抗原很難發揮完全的保護作用［21］。流產雙歧桿菌104M自1965年獲得我國食品藥品監督管理局批準以來，已在我國廣泛用于控制和預防人類布魯氏菌。104M疫苗表現出生物型的典型性質，對實驗動物的低且穩定的毒力以及強大的免疫原性。流產雙歧桿菌菌株S19（在我國也被稱為A19）可感染人類，引起布魯氏菌的典型特征，最初于1923年作為毒力菌株從澤西島奶牛身上分離出來。可在胰蛋白酶大豆肉湯［37? ? ?℃下連續振蕩（220 r/min）］中培養流產雙歧桿菌［22］。

3.2亞單位疫苗亞單位疫苗是目前對于布魯氏菌感染保護性較高的一種疫苗，國外相關研究人員對亞單位疫苗的制備采取了L7/L12［23-24］等特殊方法，使其成為目前高效性最強的疫苗。此外，亞單位疫苗的成分比較單一，主要包括布魯氏菌外膜蛋白、包質結合蛋白，L7/L12蛋白以及胞質結合蛋白P39 等［25］，簡單的成分使亞單位疫苗的安全性更高，這些優勢使其在臨床上獲得了較為廣泛的應用［26-27］。

3.3新型亞單位疫苗目前，關于布魯氏菌各型疫苗的研制已經成為了當下的研究熱點，尤其以多種合成途徑為靶點研發的一系列疫苗研究均取得了不同程度的進展［28］，但在研疫苗普遍存在穩定性差、保護期短、免疫重復等不足。相較于減毒活疫苗［29］，亞單位疫苗不良反應低，對血清學監測不產生干擾；同時，由于布魯氏菌的同源性高，亞單位所產生的保護性覆蓋面較廣，1種亞單位疫苗即可對抗多種型別的布魯氏菌株的感染。目前，亞單位疫苗尚未推廣應用，因大多數布魯氏菌疫苗未能達到目標要求的保護性，或與疫苗載體種類的選擇或者改良有關［30］，也可能與所需的保護性免疫應答的佐劑識別的缺乏有關。

通過使用乳酸球菌和克林病毒載體可以誘導機體產生免疫性保護。有研究［31］利用重組痘苗病毒誘導小鼠產生特異性免疫應答反應，但該免疫性對布魯氏菌抗原所產生的保護性水平并未達到預期。自此，相關研究調整方向，發現布魯氏菌感染多數發生在黏膜水平，而黏膜途徑的免疫方法可以激發大量的淋巴細胞對抗感染，并非依靠Ｔ淋巴細胞亞群維持免疫應答［19］。基于此，在未來研制目標疫苗最大的挑戰在于人體內激發出能夠產生強烈的細胞免疫反應。因此，這一實驗證明了通過誘導IL-12和INF-γ對宿主免疫系統產生細胞反應可以產生較好的保護性。

3.4DNA疫苗布魯氏菌的生長方式是胞內寄生，理論上如果能夠提高患者對于特異性細胞所產生的介導免疫反應，即可控制布魯氏菌的感染。目前，DNA疫苗能夠誘導機體產生免疫應答反應，且DNA疫苗具有安全性高、穩定性強、制作方法較簡單、成分低等多種優勢，現已成為布魯氏菌疫苗研究的熱點［32］。

4人用布魯氏菌疫苗的局限性

布魯氏菌已被世界衛生組織列為威脅人類健康和造成貧困的七大“被忽視的人畜共患病”之一［33］。作為一種具有高度傳染性的細菌性疾病，布魯氏菌主要從動物傳播給人類，每年約有50萬例新發人類感染病例。目前，僅接種疫苗無法滿足預防需求，需要監測和屠宰受感染動物控制布魯氏菌的發生發展［34］。然而，由于最具保護性的疫苗可能影響血清學監測結果，進而影響及時診斷，最終可能導致布魯氏菌防控和治療的失敗［35］。通過檢測光滑脂多糖的布魯氏菌細胞壁O-多糖（OPS）成分的抗體，可用于該病的診斷，該分子對目前部署的獸用全細胞疫苗具有重要的保護功效。這引發了一個長期存在的悖論，即雖然布魯氏菌OPS賦予疫苗保護功效，但存在導致受感染和接種疫苗的動物具有相似的抗體譜。因此，不可能將感染者與接種疫苗的動物（DIVA）區分開來，限制了該疾病的預防性診療［36］。最近研究［37］表明，布魯氏菌OPS作為2個寡糖序列的嵌段共聚物，為利用僅在該疾病的血清學測試中通過化學合成獲得的獨特寡糖提供了機會。與當前商業測試中使用的天然聚合物相比，這些寡糖顯示出優異的敏感性和特異性，并有助于鑒別布魯氏菌與由幾種具有OPS的細菌引起的感染。在這些合成抗原的合成和免疫化學評估過程中，很明顯存在創造多糖-蛋白質偶聯疫苗的機會，該疫苗不會產生在感染診斷測試中出現假陽性結果的抗體［38］。這一目標在被簡化的小鼠免疫實驗［39］中表明，在基于M抗原的診斷測試中，可以在不反應的情況下開發布魯氏菌A抗原抗體。這種類型的結合疫苗可以很容易地開發用于人類和動物。然而，隨著化學方法的進步和現代細菌工程方法的成熟，預計這些研究闡明的原理可以應用于開發一種廉價且具有成本效益的疫苗，以對抗動物地方性布魯菌病［40］。

5展望

布魯氏菌主要是發展中地區，特別是撒哈拉以南非洲地區的地方性疾病。受當前衛生、社會、經濟、文化和政治等因素影響，布魯氏菌的流行率正在上升［41］。目前，布魯氏菌疫苗相關研究重點應著眼于潛在的候選疫苗、DNA疫苗的能力、易于給藥的載體疫苗以及幾種重組和亞單位疫苗。雖然接種疫苗可能是最合適的疾病控制措施，但致病性布魯氏菌屬在許多其他牲畜或野生動物中的持久性可能導致預防失敗，或者只能在一定程度上減少人類感染。因此，開發在野外條件下高效和安全的新型疫苗，解決宿主物種的多樣化問題，同時改善布魯氏菌監管計劃的其他組成部分，可能對世界范圍內防控布魯氏菌的人類感染流行發揮更大作用。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。作者貢獻聲明：安紀紅負責課題設計，文獻檢索，撰寫論文；杜田田參與修改論文；王占國負責指導撰寫文章并最后定稿。

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收稿日期：2023-05-01；錄用日期：2023-06-13

本文編輯：邢翔宇

引證本文：AN JH， DU TT， WANG ZG.? Research advances in human brucellosis vaccines［J］. J Clin Hepatol， 2023， 39（8）： 2012-2016.