李 娜綜述,張吉林審校

(北華大學醫(yī)學檢驗學院分子生物學教研室,吉林吉林 132013)

乙型肝炎疫苗接種應答特征的研究進展

李 娜綜述,張吉林*審校

(北華大學醫(yī)學檢驗學院分子生物學教研室,吉林吉林 132013)

*通訊作者

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)是嚴重危害人類健康的病毒之一,是肝臟疾病的重要致病因素。我國是HBV的高流行區(qū),HBV慢性攜帶者已高達1.2億,其中約25%最終將轉(zhuǎn)化成慢性肝病。目前,接種乙肝疫苗是預防和阻斷HBV感染最有效的方法,可顯著降低人群的HBV感染率和原發(fā)性肝癌發(fā)生率[1-2]。研究證明,大多數(shù)健康人接種乙肝疫苗后可產(chǎn)生保護性乙肝表面抗體(抗-HBs＞10 mIU/ml)。但仍有2%-15%的健康人在按照標準方案實施一個免疫程序的乙肝疫苗接種后,乙肝表面抗體的滴度達不到保護水平或只產(chǎn)生低滴度抗體(抗-HBs＜10 mIU/ml),這部分人稱為乙肝疫苗無應答者或低應答者[3]。無/低應答的危害在于容易發(fā)生HBV感染,甚至形成乙肝表面抗原(HBsAg)慢性攜帶者。乙肝疫苗接種應答特征受很多因素的影響,如年齡、性別、體重、吸煙及疫苗的種類、接種部位、計量、時間間隔等。本文就乙肝疫苗接種后應答特征與機體遺傳因素及免疫狀態(tài)方面的相關研究進行綜述。

1 乙肝疫苗接種應答特征與機體遺傳因素的關系

1.1 群體遺傳學研究

徐慧文等[4]在應答組一級親屬(父母、同胞兄弟姐妹)和強應答組一級親屬各項與HBV感染有關指標均衡可比的狀況下進行了研究,結果顯示,無/低應答組HBV的感染率為33.8%,強應答組HBV的感染率為15.2%,前者明顯高于后者(P=0.011)。在此基礎上進一步觀察了無/低應答組和強應答組一級親屬中乙肝三項指標(HBsAg、抗-HBc、抗-HBs)全陰性和單項抗-HBs低水平者接種乙肝疫苗7個月后抗-HBs的分布情況,結果無/低應答組的GMT(抗體滴度的幾何均值)顯著低于強應答組的GMT。由此可見,無/低應答組一級親屬的HBV感染率顯著高于強應答組,而抗體的滴度則顯著低于強應答組,這反映了無/低應答者一級親屬在受到HBV攻擊時,不僅抗體反應能力較弱,而且在感染率上,也明顯高于強應答組。劉蓬勃等[5]報道,在西安市634名小學生中全程接種乙肝疫苗后發(fā)現(xiàn),無/低應答率為4.6%,無/低應答組和強應答組的一級親屬接種了乙肝疫苗后,無/低應答組的無應答發(fā)生率為52.2%,低應答發(fā)生率為21.7%;強應答組的無應答發(fā)生率9.1%,低應答發(fā)生率為0,無/低應答組無應答發(fā)生率明顯高于強應答組,因此他們認為:接種乙肝疫苗的無/低應答與遺傳因素有關。

另一些研究認為HBsAg攜帶者對HBV具有免疫耐受性,對乙肝疫苗不產(chǎn)生應答反應。因此人們開始借助與HB-sAg攜帶者有血緣關系的人接種乙肝疫苗后的反應性來探討無/低應答是否具有遺傳傾向。Lok[6]研究了HBsAg慢性攜帶者家庭成員對乙肝疫苗的抗-HBs應答能力,結果表明:接種乙肝疫苗中產(chǎn)生最佳應答的是與指示攜帶者無血緣關系的人。父母為指示攜帶者,其子女的抗-HBs應答能力較弱。張紅[7]對95名經(jīng)過常規(guī)全程接種乙肝疫苗無/低應答兒童的調(diào)查發(fā)現(xiàn),其父母或兄弟姐妹中有HBsAg慢性攜帶者或乙肝疫苗全程免疫無/低應答者,是兒童無/低應答發(fā)生的危險因素。

1.2 應答特征與HLA關系

1.2.1 MHC的分子結構與功能概述 主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)是位于哺乳動物某一染色體上的一組緊密連鎖高度多態(tài)的基因群。人類MHC被稱為人類白細胞抗原(human leucocyte antigen,HLA),定位于第6號染色體短臂的6p21.31區(qū),長約3 600 kb,是一個由一系列緊密連鎖的基因座位所組成最具有多態(tài)性的復合遺傳系統(tǒng),各基因座位均有眾多等位基因,其多態(tài)性差異決定了個體免疫應答能力的不同。HLA由HLA-Ⅰ類基因、Ⅱ類基因、Ⅲ類基因所組成。研究表明[8]HBV抗原物質(zhì)的免疫應答水平存在的明顯個體差異是由免疫應答基因(Ir基因)決定的,而Ir基因的功能主要由HLA-Ⅱ中的DR基因承擔。HLA-I類、Ⅱ類分子均為細胞表面異二聚蛋白體,在細胞表面構成肽結合槽與APC遞呈的抗原肽片段結合?？乖?HLA分子復合物被表達于CD8+CTL或者CD4+Th表面的T細胞受體(TCR)識別后,在適當?shù)墓泊碳ば盘栂?HLA分子、抗原肽和TCR之間相互作用,引發(fā)T細胞的激活,增殖以及多種細胞因子的釋放[9],由此啟動和調(diào)節(jié)細胞免疫和體液免疫。

1.2.2 動物實驗研究 迄今對人類MHC的研究大多借鑒于小鼠MHC(即H-2復合體)的研究資料。20世紀80年代初,Milich等[10]利用小鼠進行接種乙肝疫苗后無/低應答機制的研究,發(fā)現(xiàn)針對“a”共同抗原決定簇和“d”亞型抗原決定簇的T細胞依賴性體液免疫反應是由MHC基因調(diào)節(jié)。隨后的實驗確認不同單倍型的小鼠對HBsAg“ad”決定簇的應答水平:強應答為:H-2q和H-2d;中等應答為:H-2a,H-2b,H-2k;低/無應答為:H-2s,H-2f。而Neurath等[11]同類系小鼠B10.D2[d]和B10.S[s]的研究亦證實了H-2復合體為與HBsAg應答相關的基因,同時發(fā)現(xiàn)同一近交品系小鼠中,不同個體對HBsAg的應答有很大差異,其反應強弱順序為BALB/c[d]=SWR/J[q]＞C57BL/6J[b]=DBA/2J[a]＞AKR/J[k]＞A/J[a]＞CBA/CaJ[k]＞SJL/J[s](括號中字母代表H-2單倍型)。SJL小鼠對HBsAg反應最低,可作為乙肝疫苗無/低應答的研究模型。上述早期的小鼠實驗證實了MHC在參與及調(diào)節(jié)對HBsAg的免疫應答中扮演著重要的角色,可能參與免疫應答的遺傳控制。

1.2.3 人體HLA基因分型方法研究結果 由動物實驗的結果得到啟示,其后開展了HLA與人群免疫乙肝疫苗無/低應答關聯(lián)的研究。Walker等[12]1981年首先觀察到,在高加索人群對接種乙肝疫苗無/低免疫應答人群中,HLA-DR7頻率極高,據(jù)此推測與MHC關聯(lián)的免疫應答基因可能控制人類對乙肝疫苗接種的免疫應答。此后,國內(nèi)外學者便不斷開展對乙肝疫苗無/低應答與遺傳因素關系的研究。Mcdermott[13]對86名無/低應答者和248名正常對照者HLA基因分析發(fā)現(xiàn):HLA-DRB1*0701和HLA-DQB1*02與無/低應答者有明顯的相關性,而且兩個基因之間的連鎖不平衡也與無/低應答有關。Hohler等[14]在高加索對成人及嬰兒乙肝疫苗免疫應答水平高低與HLA-DRB1等位基因關系的研究中發(fā)現(xiàn)DRB1*13為應答的上調(diào)基因,DRB1*14、DRB1*03、DRB1*07為下調(diào)基因。Desombere等[15]對146名健康成人進行乙肝疫苗全程接種,分析了對乙肝疫苗免疫應答水平及其與HLA-DR,-DQ,-DP基因的關系,結果顯示在應答良好者中,HLA-DRB1*01,-DR5,DPB1*04,DQB1*03頻率增加,在無/低應答者中,HLA-DRB1*07,DPB1*1101和DQB102頻率顯著增加。

我國學者徐慧文[4]從現(xiàn)場流行病學和分子生物學結合研究發(fā)現(xiàn),無/低應答組的一級親屬對乙肝疫苗的反應性顯著低于強應答組的一級親屬。涂正坤[16]發(fā)現(xiàn),在湖北漢族人群中,攜帶HLA-DRB*10等位基因的個體對乙肝疫苗的免疫應答水平明顯低于其他個體,而HLA-DRB1*07與乙肝疫苗應答水平無明確相關性。錢毅[8]發(fā)現(xiàn),HLA-DRB1*07與廣州某大學漢族人群乙肝疫苗無/低應答相關,HLA-DRB1*02與該人群乙肝疫苗強應答相關,HLA-DRB1*09與該人群乙肝疫苗應答水平無明確的相關性。而劉海英[17]在HBV母嬰傳播導致新生兒接種乙肝疫苗免疫失敗與HLA-DR區(qū)域基因的相關性研究中發(fā)現(xiàn),HLA-DR3可能為免疫失敗的易感基因,HLA-DR15則可能為其保護基因。趙晉豐[18]寧波漢族人群中研究發(fā)現(xiàn),HLA-DRB1*07可能為免疫失敗的易感基因,而 HLA-DRB1*04、HLA-DRB1*1001、DQB1*0401 與乙肝疫苗接種無/低應答無相關性。

2 乙肝疫苗接種應答特征與機體免疫狀態(tài)的關系

2.1 乙肝疫苗接種應答特征與HBV隱匿性感染的關系

不產(chǎn)生乙肝表面抗體者,有發(fā)生隱匿性感染的可能。由于隱匿性感染時HBsAg產(chǎn)生量少,使用ELISA法檢測血液中HBsAg呈現(xiàn)陰性,但使用PCR方法檢查,HBV DNA陽性。Luo等[19]證實:乙肝疫苗免疫志愿者的無應答者60%以上為HBV隱匿性感染。張憲忠等[20]對100例接種乙肝疫苗無應答者用PCR法檢測血清HBV DNA,陽性率為66%,也證實這一現(xiàn)象。另外,史建中[21]利用套式PCR對21名乙肝疫苗無應答者的血清進行檢測,HBV DNA的陽性率為8/21(38%)。HBV隱匿性感染常為人們所忽略,已感染HBV后,機體處于免疫耐受狀態(tài),注射乙肝疫苗就不會產(chǎn)生抗體。由此可見,HBV隱匿性感染是導致乙肝疫苗無/低應答的重要原因之一。

2.2 免疫細胞水平上的研究

為了證實接種乙肝疫苗后無/低應答的遺傳易感性,近年來有不少學者從免疫細胞的數(shù)量和功能上探討其發(fā)生的機制。孟艷麗等[22]研究顯示,無/低應答組的CD4+細胞百分數(shù)和CD8+細胞百分數(shù)均顯著低于應答組(P＜0.001),表明CD4+和CD8+細胞數(shù)量的表達與乙肝疫苗的免疫效果關系密切。其機制可能是CD4+、CD8+細胞數(shù)量上的減少導致相關細胞因子如 IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10產(chǎn)生的減少,進而影響B(tài)細胞活化、增殖、分化為漿細胞,使其合成和分泌的抗體減少,最終影響乙肝疫苗的免疫效果。Soroosh等[23]對接種乙肝疫苗后強應答者和無應答者的CD4+T細胞和CD8+T細胞的TCR βV基因的功能進行比較發(fā)現(xiàn),無應答者的外周血CD4+T細胞的TCR βV5S2-3基因家族顯著異常,而且個體表現(xiàn)出過度表達若干TCR βV基因。Suzuki等[24]通過檢測乙肝疫苗接種后HBsAg誘導外周血單個核細胞(PBMC)增殖情況發(fā)現(xiàn),在乙肝疫苗無應答者中至少有4種不同形式的克隆性增殖的HBsAg特異性CD4+T細胞存在?？寺⌒栽鲋砊細胞功能不成熟,不能分泌細胞因子IFN-γ和IL-4等介導機體的免疫應答導致免疫應答失敗。Hsu等[25]認為CD4+T細胞功能不足,還包括 Th細胞活化失敗,缺乏Thl或(和)Th2細胞應答及分泌細胞因子低下等是影響接種乙肝疫苗后不能產(chǎn)生抗體的重要原因。Chdedic等[26]研究認為,對乙肝疫苗免疫應答良好者,其外周血單個核細胞(PBMC)對重組HBsAg的刺激增生活躍,而對乙肝疫苗無/低應答者,則無明顯增生反應;進一步分析表明,對HBsAg刺激無反應的細胞學基礎是HBsAg特異性Th1類細胞存在缺陷,即缺乏Th1類細胞或此類細胞雖存在但對HBsAg產(chǎn)生免疫耐受。Vingerhoets等[27]研究認為接種乙肝疫苗后呈良好反應的個體產(chǎn)生典型的Th1細胞因子反應,這一反應在無應答者中缺如,因而缺乏Th1型應答被認為是接種乙肝疫苗后無反應的重要原因。因此,在治療性乙肝疫苗的設計中選擇誘導高水平Th1型細胞因子的疫苗成為關鍵。

2.3 免疫分子水平上的研究

從免疫分子角度探討無/低應答的免疫狀況能夠進一步闡明無/低應答的發(fā)生原因。目前國內(nèi)外研究較多的是白細胞介素Ⅱ(IL-2)與無/低應答的關系。成雙等[28]對 20例無/低應答者的IL-2活性水平檢測,結果無/低應答組明顯低于強應答組,而且在強應答組中,接種乙肝疫苗后的抗體滴度與IL-2活性水平呈正相關。孔令斌等[29]研究結果表明,IL-2、IL-6與抗體的滴度水平呈正相關。無/低應答者 IL-2、IL-6水平比較低,提示為了降低無/低應答率,可在接種乙肝疫苗的同時注射少量IL-2或IL-6。荊慶等[30]研究證明,新生兒中的無應答者,其IL-2、IFN-γ都比強應答者低近 1倍,顯示由 T細胞介導的細胞免疫功能低下,可能是無/低應答發(fā)生的原因之一。

3 結語

本文重點綜述了乙肝疫苗接種后應答特征在遺傳和免疫方面的研究。在群體遺傳學研究中發(fā)現(xiàn),無應答者具有家庭成員聚集現(xiàn)象,表現(xiàn)為無/低應答者的一級親屬對乙肝疫苗的免疫應答能力低于強應答組的一級親屬,并在HLA關系的研究中,又從分子結構和功能上進一步確認了MHC在免疫應答中的調(diào)控作用,如趙晉豐、錢毅、Mcdermott、Hohler的研究結果相同,均為HLA-DRB1*07與乙肝疫苗無/低應答水平相關;但涂正坤研究結果是HLA-DRB1*10與乙肝疫苗無/低應答水平相關,而HLA-DRB1*07與乙肝疫苗應答水平無明確相關性。雖然他們的實驗結果存在差異,這可能與人種或不同地區(qū)人群有關,但均從MHC分子表現(xiàn)的多態(tài)性等方面,揭示了乙肝疫苗接種后產(chǎn)生無/低應答與遺傳因素之間的聯(lián)系。在對機體免疫狀態(tài)的研究中發(fā)現(xiàn),乙肝疫苗的無/低應答現(xiàn)象與HBV隱匿性感染及免疫細胞和免疫分子均存在關聯(lián),從而使得對如何正確評價乙肝疫苗的接種效果,合理使用乙肝疫苗,有效控制乙肝病毒感染均具有十分重要的理論和實際意義。然而,任何一個免疫環(huán)節(jié)的異常均可影響對乙肝疫苗應答的水平,其如何具體調(diào)控免疫應答的各個環(huán)節(jié),尚無確切定論,且現(xiàn)今的研究中也存在相悖的觀點。無/低應答產(chǎn)生的原因和機制是很復雜的,要獲得預防乙型肝炎的最佳對策,還需要從多角度,多方面作進一步的研究。例如,乙肝疫苗的無/低應答究竟以顯性還是隱性方式遺傳;為何存在部分同為攜帶HLA無應答基因的個體,但表現(xiàn)出對HB-sAg的應答反應有強有弱等。這些復雜的問題均需要擴大樣本、跨區(qū)域合作研究以及應用新的分型和測序技術,這些方面將在我們所做的實驗中有所體現(xiàn)。

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1007-4287(2010)01-0150-04

國家自然科學基金(30772026);吉林省教育廳項目(No.2008124)和北華大學科研基金(No.2008133)資助項目

2009-05-11)