李 娜综述,张吉林审校

(北华大学医学检验学院分子生物学教研室,吉林吉林 132013)

乙型肝炎疫苗接种应答特征的研究进展

李 娜综述,张吉林*审校

(北华大学医学检验学院分子生物学教研室,吉林吉林 132013)

*通讯作者

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)是严重危害人类健康的病毒之一,是肝脏疾病的重要致病因素。我国是HBV的高流行区,HBV慢性携带者已高达1.2亿,其中约25%最终将转化成慢性肝病。目前,接种乙肝疫苗是预防和阻断HBV感染最有效的方法,可显著降低人群的HBV感染率和原发性肝癌发生率[1-2]。研究证明,大多数健康人接种乙肝疫苗后可产生保护性乙肝表面抗体(抗-HBs＞10 mIU/ml)。但仍有2%-15%的健康人在按照标准方案实施一个免疫程序的乙肝疫苗接种后,乙肝表面抗体的滴度达不到保护水平或只产生低滴度抗体(抗-HBs＜10 mIU/ml),这部分人称为乙肝疫苗无应答者或低应答者[3]。无/低应答的危害在于容易发生HBV感染,甚至形成乙肝表面抗原(HBsAg)慢性携带者。乙肝疫苗接种应答特征受很多因素的影响,如年龄、性别、体重、吸烟及疫苗的种类、接种部位、计量、时间间隔等。本文就乙肝疫苗接种后应答特征与机体遗传因素及免疫状态方面的相关研究进行综述。

1 乙肝疫苗接种应答特征与机体遗传因素的关系

1.1 群体遗传学研究

徐慧文等[4]在应答组一级亲属(父母、同胞兄弟姐妹)和强应答组一级亲属各项与HBV感染有关指标均衡可比的状况下进行了研究,结果显示,无/低应答组HBV的感染率为33.8%,强应答组HBV的感染率为15.2%,前者明显高于后者(P=0.011)。在此基础上进一步观察了无/低应答组和强应答组一级亲属中乙肝三项指标(HBsAg、抗-HBc、抗-HBs)全阴性和单项抗-HBs低水平者接种乙肝疫苗7个月后抗-HBs的分布情况,结果无/低应答组的GMT(抗体滴度的几何均值)显著低于强应答组的GMT。由此可见,无/低应答组一级亲属的HBV感染率显著高于强应答组,而抗体的滴度则显著低于强应答组,这反映了无/低应答者一级亲属在受到HBV攻击时,不仅抗体反应能力较弱,而且在感染率上,也明显高于强应答组。刘蓬勃等[5]报道,在西安市634名小学生中全程接种乙肝疫苗后发现,无/低应答率为4.6%,无/低应答组和强应答组的一级亲属接种了乙肝疫苗后,无/低应答组的无应答发生率为52.2%,低应答发生率为21.7%;强应答组的无应答发生率9.1%,低应答发生率为0,无/低应答组无应答发生率明显高于强应答组,因此他们认为:接种乙肝疫苗的无/低应答与遗传因素有关。

另一些研究认为HBsAg携带者对HBV具有免疫耐受性,对乙肝疫苗不产生应答反应。因此人们开始借助与HB-sAg携带者有血缘关系的人接种乙肝疫苗后的反应性来探讨无/低应答是否具有遗传倾向。Lok[6]研究了HBsAg慢性携带者家庭成员对乙肝疫苗的抗-HBs应答能力,结果表明:接种乙肝疫苗中产生最佳应答的是与指示携带者无血缘关系的人。父母为指示携带者,其子女的抗-HBs应答能力较弱。张红[7]对95名经过常规全程接种乙肝疫苗无/低应答儿童的调查发现,其父母或兄弟姐妹中有HBsAg慢性携带者或乙肝疫苗全程免疫无/低应答者,是儿童无/低应答发生的危险因素。

1.2 应答特征与HLA关系

1.2.1 MHC的分子结构与功能概述 主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)是位于哺乳动物某一染色体上的一组紧密连锁高度多态的基因群。人类MHC被称为人类白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA),定位于第6号染色体短臂的6p21.31区,长约3 600 kb,是一个由一系列紧密连锁的基因座位所组成最具有多态性的复合遗传系统,各基因座位均有众多等位基因,其多态性差异决定了个体免疫应答能力的不同。HLA由HLA-Ⅰ类基因、Ⅱ类基因、Ⅲ类基因所组成。研究表明[8]HBV抗原物质的免疫应答水平存在的明显个体差异是由免疫应答基因(Ir基因)决定的,而Ir基因的功能主要由HLA-Ⅱ中的DR基因承担。HLA-I类、Ⅱ类分子均为细胞表面异二聚蛋白体,在细胞表面构成肽结合槽与APC递呈的抗原肽片段结合。抗原肽-HLA分子复合物被表达于CD8+CTL或者CD4+Th表面的T细胞受体(TCR)识别后,在适当的共刺激信号下,HLA分子、抗原肽和TCR之间相互作用,引发T细胞的激活,增殖以及多种细胞因子的释放[9],由此启动和调节细胞免疫和体液免疫。

1.2.2 动物实验研究 迄今对人类MHC的研究大多借鉴于小鼠MHC(即H-2复合体)的研究资料。20世纪80年代初,Milich等[10]利用小鼠进行接种乙肝疫苗后无/低应答机制的研究,发现针对“a”共同抗原决定簇和“d”亚型抗原决定簇的T细胞依赖性体液免疫反应是由MHC基因调节。随后的实验确认不同单倍型的小鼠对HBsAg“ad”决定簇的应答水平:强应答为:H-2q和H-2d;中等应答为:H-2a,H-2b,H-2k;低/无应答为:H-2s,H-2f。而Neurath等[11]同类系小鼠B10.D2[d]和B10.S[s]的研究亦证实了H-2复合体为与HBsAg应答相关的基因,同时发现同一近交品系小鼠中,不同个体对HBsAg的应答有很大差异,其反应强弱顺序为BALB/c[d]=SWR/J[q]＞C57BL/6J[b]=DBA/2J[a]＞AKR/J[k]＞A/J[a]＞CBA/CaJ[k]＞SJL/J[s](括号中字母代表H-2单倍型)。SJL小鼠对HBsAg反应最低,可作为乙肝疫苗无/低应答的研究模型。上述早期的小鼠实验证实了MHC在参与及调节对HBsAg的免疫应答中扮演着重要的角色,可能参与免疫应答的遗传控制。

1.2.3 人体HLA基因分型方法研究结果 由动物实验的结果得到启示,其后开展了HLA与人群免疫乙肝疫苗无/低应答关联的研究。Walker等[12]1981年首先观察到,在高加索人群对接种乙肝疫苗无/低免疫应答人群中,HLA-DR7频率极高,据此推测与MHC关联的免疫应答基因可能控制人类对乙肝疫苗接种的免疫应答。此后,国内外学者便不断开展对乙肝疫苗无/低应答与遗传因素关系的研究。Mcdermott[13]对86名无/低应答者和248名正常对照者HLA基因分析发现:HLA-DRB1*0701和HLA-DQB1*02与无/低应答者有明显的相关性,而且两个基因之间的连锁不平衡也与无/低应答有关。Hohler等[14]在高加索对成人及婴儿乙肝疫苗免疫应答水平高低与HLA-DRB1等位基因关系的研究中发现DRB1*13为应答的上调基因,DRB1*14、DRB1*03、DRB1*07为下调基因。Desombere等[15]对146名健康成人进行乙肝疫苗全程接种,分析了对乙肝疫苗免疫应答水平及其与HLA-DR,-DQ,-DP基因的关系,结果显示在应答良好者中,HLA-DRB1*01,-DR5,DPB1*04,DQB1*03频率增加,在无/低应答者中,HLA-DRB1*07,DPB1*1101和DQB102频率显著增加。

我国学者徐慧文[4]从现场流行病学和分子生物学结合研究发现,无/低应答组的一级亲属对乙肝疫苗的反应性显著低于强应答组的一级亲属。涂正坤[16]发现,在湖北汉族人群中,携带HLA-DRB*10等位基因的个体对乙肝疫苗的免疫应答水平明显低于其他个体,而HLA-DRB1*07与乙肝疫苗应答水平无明确相关性。钱毅[8]发现,HLA-DRB1*07与广州某大学汉族人群乙肝疫苗无/低应答相关,HLA-DRB1*02与该人群乙肝疫苗强应答相关,HLA-DRB1*09与该人群乙肝疫苗应答水平无明确的相关性。而刘海英[17]在HBV母婴传播导致新生儿接种乙肝疫苗免疫失败与HLA-DR区域基因的相关性研究中发现,HLA-DR3可能为免疫失败的易感基因,HLA-DR15则可能为其保护基因。赵晋丰[18]宁波汉族人群中研究发现,HLA-DRB1*07可能为免疫失败的易感基因,而 HLA-DRB1*04、HLA-DRB1*1001、DQB1*0401 与乙肝疫苗接种无/低应答无相关性。

2 乙肝疫苗接种应答特征与机体免疫状态的关系

2.1 乙肝疫苗接种应答特征与HBV隐匿性感染的关系

不产生乙肝表面抗体者,有发生隐匿性感染的可能。由于隐匿性感染时HBsAg产生量少,使用ELISA法检测血液中HBsAg呈现阴性,但使用PCR方法检查,HBV DNA阳性。Luo等[19]证实:乙肝疫苗免疫志愿者的无应答者60%以上为HBV隐匿性感染。张宪忠等[20]对100例接种乙肝疫苗无应答者用PCR法检测血清HBV DNA,阳性率为66%,也证实这一现象。另外,史建中[21]利用套式PCR对21名乙肝疫苗无应答者的血清进行检测,HBV DNA的阳性率为8/21(38%)。HBV隐匿性感染常为人们所忽略,已感染HBV后,机体处于免疫耐受状态,注射乙肝疫苗就不会产生抗体。由此可见,HBV隐匿性感染是导致乙肝疫苗无/低应答的重要原因之一。

2.2 免疫细胞水平上的研究

为了证实接种乙肝疫苗后无/低应答的遗传易感性,近年来有不少学者从免疫细胞的数量和功能上探讨其发生的机制。孟艳丽等[22]研究显示,无/低应答组的CD4+细胞百分数和CD8+细胞百分数均显著低于应答组(P＜0.001),表明CD4+和CD8+细胞数量的表达与乙肝疫苗的免疫效果关系密切。其机制可能是CD4+、CD8+细胞数量上的减少导致相关细胞因子如 IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10产生的减少,进而影响B细胞活化、增殖、分化为浆细胞,使其合成和分泌的抗体减少,最终影响乙肝疫苗的免疫效果。Soroosh等[23]对接种乙肝疫苗后强应答者和无应答者的CD4+T细胞和CD8+T细胞的TCR βV基因的功能进行比较发现,无应答者的外周血CD4+T细胞的TCR βV5S2-3基因家族显著异常,而且个体表现出过度表达若干TCR βV基因。Suzuki等[24]通过检测乙肝疫苗接种后HBsAg诱导外周血单个核细胞(PBMC)增殖情况发现,在乙肝疫苗无应答者中至少有4种不同形式的克隆性增殖的HBsAg特异性CD4+T细胞存在。克隆性增殖T细胞功能不成熟,不能分泌细胞因子IFN-γ和IL-4等介导机体的免疫应答导致免疫应答失败。Hsu等[25]认为CD4+T细胞功能不足,还包括 Th细胞活化失败,缺乏Thl或(和)Th2细胞应答及分泌细胞因子低下等是影响接种乙肝疫苗后不能产生抗体的重要原因。Chdedic等[26]研究认为,对乙肝疫苗免疫应答良好者,其外周血单个核细胞(PBMC)对重组HBsAg的刺激增生活跃,而对乙肝疫苗无/低应答者,则无明显增生反应;进一步分析表明,对HBsAg刺激无反应的细胞学基础是HBsAg特异性Th1类细胞存在缺陷,即缺乏Th1类细胞或此类细胞虽存在但对HBsAg产生免疫耐受。Vingerhoets等[27]研究认为接种乙肝疫苗后呈良好反应的个体产生典型的Th1细胞因子反应,这一反应在无应答者中缺如,因而缺乏Th1型应答被认为是接种乙肝疫苗后无反应的重要原因。因此,在治疗性乙肝疫苗的设计中选择诱导高水平Th1型细胞因子的疫苗成为关键。

2.3 免疫分子水平上的研究

从免疫分子角度探讨无/低应答的免疫状况能够进一步阐明无/低应答的发生原因。目前国内外研究较多的是白细胞介素Ⅱ(IL-2)与无/低应答的关系。成双等[28]对 20例无/低应答者的IL-2活性水平检测,结果无/低应答组明显低于强应答组,而且在强应答组中,接种乙肝疫苗后的抗体滴度与IL-2活性水平呈正相关。孔令斌等[29]研究结果表明,IL-2、IL-6与抗体的滴度水平呈正相关。无/低应答者 IL-2、IL-6水平比较低,提示为了降低无/低应答率,可在接种乙肝疫苗的同时注射少量IL-2或IL-6。荆庆等[30]研究证明,新生儿中的无应答者,其IL-2、IFN-γ都比强应答者低近 1倍,显示由 T细胞介导的细胞免疫功能低下,可能是无/低应答发生的原因之一。

3 结语

本文重点综述了乙肝疫苗接种后应答特征在遗传和免疫方面的研究。在群体遗传学研究中发现,无应答者具有家庭成员聚集现象,表现为无/低应答者的一级亲属对乙肝疫苗的免疫应答能力低于强应答组的一级亲属,并在HLA关系的研究中,又从分子结构和功能上进一步确认了MHC在免疫应答中的调控作用,如赵晋丰、钱毅、Mcdermott、Hohler的研究结果相同,均为HLA-DRB1*07与乙肝疫苗无/低应答水平相关;但涂正坤研究结果是HLA-DRB1*10与乙肝疫苗无/低应答水平相关,而HLA-DRB1*07与乙肝疫苗应答水平无明确相关性。虽然他们的实验结果存在差异,这可能与人种或不同地区人群有关,但均从MHC分子表现的多态性等方面,揭示了乙肝疫苗接种后产生无/低应答与遗传因素之间的联系。在对机体免疫状态的研究中发现,乙肝疫苗的无/低应答现象与HBV隐匿性感染及免疫细胞和免疫分子均存在关联,从而使得对如何正确评价乙肝疫苗的接种效果,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论和实际意义。然而,任何一个免疫环节的异常均可影响对乙肝疫苗应答的水平,其如何具体调控免疫应答的各个环节,尚无确切定论,且现今的研究中也存在相悖的观点。无/低应答产生的原因和机制是很复杂的,要获得预防乙型肝炎的最佳对策,还需要从多角度,多方面作进一步的研究。例如,乙肝疫苗的无/低应答究竟以显性还是隐性方式遗传;为何存在部分同为携带HLA无应答基因的个体,但表现出对HB-sAg的应答反应有强有弱等。这些复杂的问题均需要扩大样本、跨区域合作研究以及应用新的分型和测序技术,这些方面将在我们所做的实验中有所体现。

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1007-4287(2010)01-0150-04

国家自然科学基金(30772026);吉林省教育厅项目(No.2008124)和北华大学科研基金(No.2008133)资助项目

2009-05-11)