综述：生命早期个体的疫苗应答

《Vaccines》：Vaccine Responses in Early Age

　　

新生儿和婴儿表现出与成年人截然不同的免疫应答，导致其对传染病的易感性增加且疫苗效力降低。这些年龄特异性应答的特征在于影响适应性和固有免疫的发育限制。由于新生儿B细胞上跨膜激活物和钙调亲环素配体相互作用因子 (TACI) 表达减少，对多糖疫苗的T细胞非依赖性 (TI) 应答严重受损；而T细胞依赖性 (TD) 应答则因CD4⁺ T细胞区室的Th2偏倚以及滤泡辅助性T (Tfh) 细胞发育受限而受损。新出现的数据表明，诸如白细胞介素-6 (IL-6) 等细胞因子在成年人和新生儿中对Tfh细胞发育具有完全相反的作用。生发中心 (GC) B细胞应答进一步受到滤泡树突状细胞 (FDC) 成熟延迟、B细胞受体 (BCR) 信号传导受损以及产IL-10调节性B细胞频率升高的限制。与生命早期相关的整体免疫抑制表型延伸至新生儿固有免疫系统，表现为树突状细胞 (DC) 亚群分布改变、IL-12p70产生减少、MHC II类分子和共刺激分子表达降低以及IL-10分泌增加。为克服这些免疫限制，研究人员考虑将已证明在成年人中可增强疫苗免疫应答的各种佐剂用于生命早期疫苗。尽管其中一些佐剂在动物实验中显示出有希望的结果，但仍需进行详细的机制研究，因为成年人和新生儿的体内环境可能导致两个年龄组之间产生不同结果，特别是生命早期佐剂暴露可能对免疫系统编程产生长远影响。阐明对疫苗和佐剂的年龄特异性免疫应答将有助于开发量身定制的策略，以研发安全有效的儿科疫苗。

1. 引言
人类免疫系统在胎儿期早期即开始发育。T淋巴细胞和B淋巴细胞分别在妊娠12至14周和16至17周开始出现在血液和脾脏中。在妊娠期间，调节性T细胞、缺氧和激素等一系列免疫抑制机制维持了对非遗传性母体多态性MHC和食物抗原等良性抗原的免疫耐受。尽管存在这些抑制机制，胎儿T细胞仍能够对外源抗原作出应答。出生后，新生儿面临着从无病原体的子宫内环境向充满病原体的环境突然转变的挑战，且感染传染病的风险增加。由于缺乏抗原接触经验，新生儿主要依赖母体抗体以及固有免疫防御机制（如补体和吞噬细胞）。这种独特的固有免疫细胞表型可能在宿主对疫苗的应答中发挥重要作用。引起胎儿和新生儿显著发病率的病原体包括流感嗜血杆菌、B群链球菌、大肠杆菌、单纯疱疹病毒 (HSV)、巨细胞病毒 (CMV)、水痘-带状疱疹病毒 (VZV)、呼吸道合胞病毒 (RSV)、刚地弓形虫、单核细胞增多性李斯特菌和念珠菌。宿主对这些病原体的防御机制主要由T细胞和抗体介导。由自然免疫或疫苗诱导的抗体介导的宿主应答涉及TI或TD免疫应答。本综述探讨了生命早期参与疫苗应答的免疫生物学途径，涵盖了从靶向病原体的胎盘转移母体抗体到固有和适应性免疫系统细胞的一系列因素。此外，还介绍了在动物模型和临床研究中测试的新型佐剂。

2. 疫苗的年龄特异性免疫应答

2.1. 母体抗体与疫苗应答
经胎盘（主要是IgG）和母乳（主要是分泌型IgA）被动转移的母源抗体对保护新生儿早期免受传染病侵害至关重要。然而，转移的抗体可能会抑制婴儿对疫苗的主动体液应答，这一现象被称为母体抗体介导的干扰 (MAMI)。其最显著的机制是“表位掩盖”，即母体IgG与疫苗抗原结合，引起空间位阻，阻止抗原与婴儿B细胞上的B细胞受体 (BCR) 结合。此外，母体IgG-抗原复合物可以通过共结合BCR和抑制性Fcγ受体IIB (FcγRIIB) 传递抑制信号，从而主动抑制B细胞活化、增殖并分化为产生抗体的浆细胞。MAMI的抑制效应与疫苗接种时的母体抗体滴度成正比。经胎盘获得的IgG半衰期约为3至4周。标准的多剂次儿科疫苗接种计划被设计为初免-加强策略，以便在随后的加强接种时，母体抗体水平已降至抑制阈值以下，从而产生强大的次级免疫应答。

2.2. T细胞非依赖性应答
荚膜细菌的多糖抗原通常触发TI应答。多糖抗原的重复多表位结合并交联BCR。然而，仅交联BCR不足以产生针对多糖的抗体应答，需要第二信号来激活B细胞。该生理性第二信号主要由B细胞上表达的跨膜激活物和钙调亲环素配体相互作用因子 (TACI) 介导，TACI是肿瘤坏死因子家族细胞因子BAFF和增殖诱导配体 (APRIL) 的受体。在生命的早期，B细胞TACI水平严重降低，体外用BAFF或APRIL刺激该群体的B细胞不能诱导免疫球蛋白分泌。这揭示了婴儿对多糖疫苗应答薄弱的免疫生物学基础。值得注意的是，CpG通过诱导B细胞上TACI的表达，改善了新生儿中TI抗原的免疫原性。由于新生儿BCR信号传导不成熟，阻止了TACI的表达，而CpG似乎绕过了BCR交联对TACI表达的要求。

2.3. T细胞依赖性应答
与纯多糖疫苗不同，对蛋白结合多糖疫苗及蛋白疫苗的免疫应答需要CD4⁺ T细胞的帮助。将多糖与蛋白质结合使其从TI抗原转化为TD抗原，导致了可在婴儿中引发免疫的b型流感嗜血杆菌 和多价肺炎链球菌结合疫苗的开发。然而，这些疫苗在生命的前15个月内需要接种三至四次，才能引发持久长效的抗体应答。此外，结合疫苗/shared相同载体蛋白（如破伤风类毒素 TT、白喉类毒素 DT或CRM197）的累积暴露会迅速建立强大的抗载体免疫，导致“载体诱导的表位抑制”现象，即预先存在的抗载体抗体可能掩盖多糖表位，且快速扩增的载体特异性B细胞在有限的T辅助细胞支持上胜过多糖特异性B细胞。

2.4. CD4+ T细胞
新生儿的次级淋巴器官以新迁出的胸腺初始CD4⁺ T细胞为主，且具备固有样特征。与成年人不同，新生儿CD4⁺ T细胞应答严重偏向Th2（产生IL-4、IL-5、IL-13），而远离Th1（产生IFN-γ、TNF-α）应答，这种偏斜对于T细胞是内在的，并由新生儿固有细胞因子微环境驱动。初始脐血CD4⁺ T细胞的基因表达谱显示细胞周期相关基因表达增加，且保留了调节性T细胞 特征。T细胞受体 (TCR) 信号相关基因（如TCRα、TCRβ、LAT、LCK）表达较低，导致TCR/CD28信号减弱。在TD应答中，成年小鼠中APC产生的IL-6通过诱导CXCR5表达和IL-21产生强烈促进Tfh细胞生成，而IL-21反过来刺激关键Tfh细胞转录因子BCL6的表达。然而，在新生小鼠中，升高的IL-6并不导致Tfh细胞扩增，而是通过增加Tfh细胞IL-2产生及其受体IL-2Rα和IL-2Rβ的表达来特异性抑制新生儿Tfh细胞发育。此外，IL-7介导的抑制也在早期作用更强，通过STAT5抑制BCL6和CXCR5的表达。

2.5. GC B细胞
免疫后，GC B细胞经历抗体亲和力成熟并分化为浆细胞和记忆B细胞。成年小鼠GC B细胞的活化依赖于Tfh细胞和B细胞的相互作用。在新生小鼠中，Tfh细胞形成减弱及CD4⁺ T细胞CD40L表达缺陷限制了GC B细胞活化。此外，GC浅层区 (LZ) B细胞通过BCR从滤泡树突状细胞 (FDC) 捕获抗原。在新生小鼠脾脏中，FDC的分化延迟至断奶后，导致FDC抗原捕获不足。同时，BCR交联不能引起新生儿B细胞增殖，这种增殖无反应性可通过IL-1β和CpG等第二信号克服。产IL-10的CD43⁺ B1细胞占新生小鼠脾B细胞的1/3，远高于成年小鼠的2%，且这类细胞创造了抑制性环境，使疫苗应答进一步减弱。

2.6. 固有免疫细胞与GC反应
新生儿固有免疫系统对环境信号表现出受限应答。树突状细胞 (DC) 是启动CD4⁺ T细胞应答的主要APC。新生儿淋巴组织中DC总数减少，且偏向于Th1极化的能力较弱，主要因为其TLR4、TLR3或CD40 engagement后产生IL-12p70较少，且IL12p35转录受到表观遗传抑制。DC还表达较低水平的MHC II类分子和共刺激分子（如CD80、CD86），并分泌较多IL-10，从而促进Treg细胞形成。此外，新生儿体内较高的腺苷和特定微RNA（如Let-7g）塑造了DC对TLR刺激的应答。新生儿的独特体内环境还表现在，经PPS14-TT和CpG免疫后，新生小鼠脾细胞产生显著多于成年小鼠的IL-6，而CpG的给药反而降低了新生小鼠产IL-6脾细胞的百分比。母乳来源的血清脂质也会使巨噬细胞转化为免疫抑制表型。

2.7. 佐剂
为改善疫苗应答，已测试了大量佐剂。目前儿科疫苗多使用铝盐佐剂，但它们倾向于驱动Th2应答而不增强Tfh细胞。针对TLR激动剂的研究显示出潜力。例如，MF59佐剂提高了流感疫苗在6个月以上婴儿中的免疫原性；包含MPL和皂树皂苷的AS01佐剂在6周龄婴儿中表现出免疫原性。为改善新生小鼠Tfh细胞发育，TLR9激动剂CpG及结合Mincle激动剂的脂质体佐剂显示出显著效果。此外，因人婴儿APC上TLR7/8活性接近成人，含有TLR7/8激动剂R848的疫苗以及CAF08佐剂均能有效增强Th1偏向的应答并提高抗体水平。比较研究指出，与铝佐剂相比，LT-K63、mmCT、MF59和IC31佐剂均能增强抗体产生和GC发育。近期针对冠状病毒病的mRNA疫苗在动物模型中也证明可通过诱导IL-21产生CD4⁺ T细胞引发抗体应答。需特别注意的是，由于IL-6在新生儿中抑制Tfh发育，应避免使用在体内诱导IL-6的佐剂。

2.8. 与小鼠数据相关的局限性
小鼠新生儿研究为人类婴儿提供了见解，但也存在根本的生物差异。小鼠免疫系统和淋巴器官发育的速度与人类大不相同。出生时，小鼠脾脏缺乏明确的边缘区，且在出生后第二或第三周才达到结构成熟；而人类婴儿在出生时淋巴器官生成已相当先进。两物种间在固有免疫细胞亚群比例、TLR表达谱和微生物组组成上均有不同。母体抗体转移的机制和时机差异显著：在人类中，经FcRn的胎盘IgG转移主要发生在妊娠晚期；而在小鼠中，仅少部分IgG经胎盘转移，大部分通过母乳经新生儿肠道上皮吸收。因此，小鼠数据在转化应用时需谨慎。

3. 结论
新生儿固有和适应性免疫系统的抑制性和耐受性表型阻碍了疫苗效力。TI应答受损、强烈的Th2偏倚以及Tfh和GC B细胞受限是主要特征。IL-6在新生儿中抑制而非促进Tfh细胞发育，突显了生命早期独特的免疫学特征。需要进一步研究调节新生儿GC和Tfh细胞应答的分子途径，并扩展至人类细胞。几种佐剂策略（如TLR激动剂）以及新型疫苗平台（如mRNA疫苗）和替代递送策略在引导免疫应答离开默认的Th2状态、产生更强大持久的免疫方面显示出前景。然而，仍需详细探讨生命早期佐剂暴露对免疫系统编程的长期影响，并识别可靠预测疫苗免疫原性的生物标志物。深入了解新生儿免疫学对于设计能为婴儿提供保护和持久防御的新一代儿科疫苗至关重要。