综述：人群对流感病毒神经氨酸酶的免疫：从免疫印记到大流行防范

《Life》：Population Immunity to Influenza Neuraminidase: From Immune Imprinting to Pandemic Preparedness

　　

神经氨酸酶（Neuraminidase, NA）是流感病毒的主要表面糖蛋白，介导子代病毒粒子从感染细胞中释放。尽管血凝素（Hemagglutinin, HA）和NA均为保护性免疫应答的靶标，但当前的季节性流感疫苗主要基于HA含量进行标准化，导致NA特异性免疫的诱导可变且常不理想。因此，NA承受不同的免疫压力，并表现出独特的抗原演化模式。越来越多的证据表明，神经氨酸酶抑制（NA-inhibiting, NAI）抗体通过限制病毒复制和降低疾病严重程度有助于预防流感，尤其是在HA抗体与循环毒株匹配不佳时。近期，高致病性禽流感（Highly Pathogenic Avian Influenza, HPAI）H5N1病毒的出现，其在奶牛中广泛传播并增加人畜共患感染，重新引起了人们对了解针对NA的已有人类免疫程度及其在减轻新发流感病毒所致疾病中潜在作用的兴趣。然而，针对人畜共患流感病毒的交叉反应性NA免疫的广度仍不完全清楚。本综述总结了目前关于人群对流感病毒NA免疫的知识，重点关注免疫印记、自然感染和季节性疫苗接种在塑造NA特异性抗体应答中的作用。研究人员进一步讨论了这些抗体对人畜共患流感病毒的交叉反应性，并强调了NA免疫对大流行防范的意义。

1. 1.
   引言
   甲型和乙型流感病毒是全球重大公共卫生威胁，估计每年导致300万至500万例重症病例和29万至65万例死亡。血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA）是流感病毒的两个重要表面抗原，分别介导病毒进入和子代病毒粒子释放。甲型流感病毒可根据其HA（H1–H18）和NA（N1–N11）亚型分类。目前，H1N1和H3N2病毒在人类中共循环并导致每年流行。流感病毒在宿主免疫压力下的持续演化驱动了HA和NA的抗原变化。然而，由于当前季节性流感疫苗基于HA含量标准化并主要引发HA特异性抗体应答，NA的抗原演化受到的关注相对较少。与HA不同，NA通常演化较慢，在亚型内保留更大的抗原保守性，这使其成为广泛保护性免疫的有吸引力的靶点。越来越多的证据表明，NA抗体是独立的保护相关物，与症状持续时间缩短和疾病严重程度降低相关。与主要阻断病毒进入的HA抗体不同，NA抗体主要在感染建立后发挥作用。通过抑制NA酶活性，NAI抗体限制子代病毒粒子从感染细胞释放，从而阻止新感染周期的启动。此外，通过抑制NA活性，抗NA抗体预计可保留气道黏蛋白上的唾液酸化诱饵受体，从而减少病毒穿透黏液层并限制其进入 underlying 上皮细胞。除直接抑制NA活性外，NA特异性抗体还可通过Fc介导的效应功能促进病毒清除，包括抗体依赖性细胞毒性（ADCC）和抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）。这些机制共同减少病毒复制和疾病严重程度，补充了主要预防初始感染的HA介导免疫。尽管本综述主要关注抗体介导的NA免疫，NA也包含被CD4⁺和CD8⁺ T细胞识别的T细胞表位。NA特异性T细胞应答已在实验中得到证实，并可能有助于预防流感。然而，NA特异性T细胞应答对人类流感免疫的贡献仍不明确。因此，后续部分将聚焦于B细胞介导的免疫，特别是NA结合和NA抑制抗体。尽管对NA抗体保护作用的认识不断提高，但人群对流感病毒NA的免疫仍不如对HA的免疫明确。大多数流感监测和疫苗效力研究主要关注HA特异性抗体应答，而NA特异性抗体未被常规测量。因此，对于反复流感感染和季节性疫苗接种如何在不同年龄组和出生队列中塑造人群水平的NA免疫了解有限。随着新人畜共患流感病毒持续获得感染人类的能力，这一知识缺口变得日益重要。2.3.4.4b分支H5N1病毒在野鸟、家禽、奶牛和其他哺乳动物宿主中的空前全球传播，以及增加的人畜共患感染，重新引起了人们对已有NA免疫对预防新发流感病毒潜在贡献的兴趣。甲型流感NA在系统发育上分为第1组（N1、N4、N5和N8）和第2组（N2、N3、N6、N7和N9）。最近，在蝙蝠H17N10和H18N11病毒中发现的N10和N11亚型缺乏典型NA活性，并被提议为第3组。已有NA特异性抗体对新人畜共患流感病毒提供的保护程度预计取决于其NA与先前循环季节性流感病毒的抗原相关性。然而，针对新发流感病毒的交叉反应性NA免疫的广度仍不完全清楚。本综述总结了目前关于人群对流感病毒NA免疫的知识，重点关注免疫印记、自然感染和季节性疫苗接种如何塑造NA特异性抗体应答。研究人员进一步讨论了交叉反应性NA免疫对人畜共患流感病毒的作用，并强调了其对大流行防范的意义。
2. 2.
   文献检索
   通过PubMed、Scopus和Web of Science检索相关文献，检索词为“influenza” AND “neuraminidase” AND “antibody”。未限制研究时间，最后一次检索于2026年8月21日进行。合格文章包括报告NA抗体水平的原始人体研究，无论是健康个体的已有水平还是在疫苗接种或感染前后测量。提取的信息包括参与者年龄、疫苗接种或感染状态、流感亚型和NA抗体测量方法。排除综述文章和动物研究。需注意，一项系统综述已评估季节性流感疫苗接种诱导针对季节性甲型和乙型流感病毒株的NAI抗体滴度的效力。为避免范围重叠，本综述主要关注NA特异性抗体对人畜共患流感株的交叉反应性。测量对季节性流感NA抗体应答的研究在文中叙述描述，但未包含在汇总表中。
3. 3.
   人群NA免疫的发展
   对流感病毒的抗体应答通过反复暴露建立，并受个体免疫史塑造。与HA类似，儿童期首次遭遇流感病毒可建立持久的免疫记忆，影响对后续流感病毒暴露的抗体应答，这一现象称为免疫印记。与HA不同，NA经历较慢的抗原漂移，因此抗NA抗体即使在HA不匹配时也可提供保护。然而，由于NA在流感病毒粒子上不如HA丰富且免疫显性较低，自然感染或疫苗接种后NA特异性抗体应答通常低于HA特异性应答。尽管如此，抗NA抗体日益被认为是流感保护的独立相关物，与病毒复制减少、症状持续时间缩短和疾病严重程度降低相关。近期研究进一步证明，健康个体拥有广泛反应性的NA特异性记忆B细胞，能够识别不同流感病毒共享的保守表位。这些已有记忆B细胞可被后续流感感染或疫苗接种召回，并经历进一步的克隆扩增和亲和力成熟，产生广泛反应性抗体。这些发现表明，广泛的NA反应性可通过反复流感暴露后的克隆演化获得，为免疫印记如何塑造人群NA免疫提供了机制基础。历史流感病毒的循环导致了具有不同NA免疫特征的出生队列。1957年至1968年间出生个体首次暴露于H2N2大流行病毒，该病毒将N2引入人群。随后人类H2N2病毒与禽H3病毒重配产生了新型H3N2病毒，导致1968年香港流感大流行。有趣的是，后来发现较高水平的NAI抗体与1968年大流行期间感染风险降低相关。这表明，1957年至1968年间先前H2N2暴露获得的抗N2抗体提供了保护，尽管人群对新型H3血凝素免疫学上 naive。值得注意的是，近期研究显示，针对A/Hong Kong/1/1968 (H3N2)或A/Achi/2/1968 (H3N2)的NAI抗体在该时期出生个体中仍然升高，可能通过一生中反复暴露于漂移的H3N2株维持。一致地，近期血清学研究证明了N1 NAI抗体应答中明显的出生队列效应。多项血清学研究一致显示，1990年代末和2000年代初出生个体的N1 NAI滴度最高，他们经历了2009年大流行，并在儿童和青少年期通过季节性感染反复暴露。有趣的是，一项研究也报告抗N1滴度在1947年前H1N1时代出生的最年长个体中呈现次高峰。这些发现表明免疫印记对人群NA免疫的异质性有实质性贡献。这一概念也得到了早期血清学研究的支持，证明了原始抗原罪证据，其中NA抗体应答（包括NA结合和NAI抗体）尽管后续暴露于抗原漂移的流感病毒，仍优先指向儿童期遇到的NA抗原。一致地，流感病毒感染以年龄和亚型依赖方式增强NAI抗体，反映了个体的累积暴露史而非仅感染病毒。总之，人群NA免疫反映了免疫印记和终身抗原暴露的组合。初次感染建立NA特异性记忆B细胞，随后通过反复流感感染和疫苗接种召回和精炼，导致逐渐更广泛和更持久的抗体应答。顺序暴露于携带相同NA亚型的抗原漂移病毒进一步促进交叉反应性抗体扩增，同时维持对保守NA表位的识别。因此，不同的出生队列发展出独特的NA免疫景观，影响对季节性流感的易感性和针对新发流感病毒的已有免疫水平。理解队列特异性差异对于解释年龄依赖的季节性流感易感性至关重要，并构成了理解季节性疫苗接种如何进一步塑造人群NA免疫的基础。
4. 4.
   季节性流感疫苗接种对NA免疫的影响
   除自然感染外，疫苗接种是人类群体中NA特异性抗体的另一个主要驱动因素。季节性流感疫苗目前有灭活流感疫苗（IIVs），包括裂解病毒和亚单位制剂、减毒活流感疫苗（LAIVs）、重组HA疫苗（RIVs）以及针对老年人的佐剂和高剂量疫苗等增强制剂。然而，与HA不同，HA在所有许可流感疫苗中标准化，NA的量、完整性和酶活性在疫苗生产中未受调节。因此，不同疫苗诱导NA特异性抗体应答的能力差异很大。尽管感染和疫苗接种均诱导NA特异性抗体，但越来越多的证据表明自然感染通常比当前季节性流感疫苗引发更强和更广的NAI抗体应答。感染期间，免疫系统遇到在病毒粒子和感染细胞上表达的天然四聚体NA，促进NA特异性B细胞的强激活。因此，流感病毒感染已被证明诱导比疫苗接种更高比例的NA反应性B细胞，可能由于暴露于商业可用灭活流感疫苗中未很好保存的完整病毒表位。在许可疫苗中，大多数证据针对IIVs。由于这些疫苗根据HA含量而非NA标准化，生产过程可能损害NA稳定性，导致不同疫苗制造商间NA抗原含量显著差异。因此，评估疫苗诱导NAI抗体应答的研究报告了相当大的变异性。尽管如此，一项近期系统综述报告裂解病毒疫苗可增强针对疫苗匹配N1、N2和乙型流感NA的NAI滴度，尽管不同商业疫苗间观察到显著变异性。尽管LAIVs，包括FluMist和Fluenz Tetra，使接种者暴露于天然NA，它们通常诱导弱的血清NAI抗体应答。一项比较研究评估六种许可流感疫苗（五种IIVs和一种LAIV）发现，FluMist尽管含有天然NA，却诱导最弱的NAI抗体应答。几个因素可能导致这种有限的免疫原性。首先，由于LAIVs鼻内给药，它们主要诱导黏膜IgA和细胞免疫应答而非系统性抗体应答。此外，在有已有流感免疫的成人中，减毒疫苗病毒在上呼吸道的复制可能被高水平已有抗体限制，限制病毒抗原产生并减少可用于刺激记忆B细胞的NA量。目前使用两种不同的LAIV骨架：Ann Arbor骨架（FluMist和Fluenz Tetra）和Russian骨架（Ultravac；Nasovac-S）。证据表明弱系统性NAI应答并非两种平台普遍存在。Russian骨架LAIVs基于冷适应A/Leningrad/134/17/57 (H2N2)主供体病毒，已被证明诱导针对季节性和大流行流感病毒的NAI抗体应答。一项评估几种Russian骨架LAIVs的研究显示，靶向H1N1pdm09、H5N2、H2N2和H7N3的LAIVs在无伴随血凝抑制（HI）/微中和（MN）血清转换的情况下，使6–29.6%的接种者NAI滴度至少增加两倍。相比之下，靶向H7N9的LAIV未能诱导NAI血清转换而无伴随HA抗体诱导，突显了HA对N9的免疫显性。此外，接种含A/New Caledonia/20/99 (H1N1)的季节性三价LAIV（2005–2006季节）增强了针对同源H1N1以及异源A/California/7/09 (H1N1pdm09)和A/Vietnam/1203/04 (H5N1)的NAI抗体。尽管Russian骨架LAIVs有效诱导针对H3 HA和乙型流感的系统性IgG，但对H1N1组分观察到免疫原性降低。然而，由于这些研究未直接评估NA抗体，尚不清楚观察到的毒株特异性差异是否延伸至NA。因此，LAIV诱导的NAI应答可能受疫苗骨架、疫苗株和已有免疫影响。尽管裂解病毒IIVs可增加NAI抗体滴度，这些应答的幅度和持久性在个体间差异很大。纵向研究显示，疫苗诱导的NAI抗体滴度在季节性流感疫苗接种后逐渐下降，尽管这些应答的持久性不如HA特异性抗体明确。疫苗应答也强烈受已有NA免疫影响。基线NAI滴度低的个体通常在接种后表现出更大的相对增加，而基线滴度高的个体常显示较小的倍数升高。尽管NA比HA抗原演化相对慢，氨基酸替换继续在循环季节性N1和N2病毒的NA头域积累，并可改变抗体识别。这些观察结果突显了持续抗原监测的必要性，并对开发下一代NA基疫苗具有重要意义。此外，佐剂和给药途径也被证明影响NA免疫原性，表明优化增强NAI抗体应答需要针对给药方法精心设计的制剂。总之，季节性流感疫苗接种有助于维持人群NA免疫，但在诱导广泛和持久NAI抗体应答方面不如自然感染有效。这一区别对人群免疫有重要意义，因为感染史和疫苗接种实践的差异影响不同年龄组NAI抗体的幅度和广度。理解这些因素如何塑造长期NA免疫对于优化未来疫苗和评估其增强针对季节性和新发人畜共患流感病毒保护的潜力至关重要。
5. 5.
   对人畜共患流感病毒的交叉反应性NA免疫
   5.1. 对禽N1 (H5N1)的交叉反应免疫
   高致病性禽流感（HPAI）H5N1病毒最初在中国检测为鹅/广东（gs/Gd）谱系，随后多样化成多个病毒分支。自2020年在欧洲检测到2.3.4.4b分支H5N1病毒以来，它们已全球传播，在非洲、中东和美洲报告暴发，最近在澳大利亚和新西兰检测到。2024年至2025年，暴露于感染牛和家禽的2.3.4.4b分支H5N1病毒感染导致美国70例确诊人病例，引发了对大流行潜力的巨大关注。尽管人群对禽流感病毒直接暴露有限，近期研究证明健康个体在不同年龄和地理区域拥有针对当代2.3.4.4b分支H5N1病毒N1 NA的抗体。在2020年收集的香港健康成人血清中检测到针对2.3.4.4b分支H5N1病毒（A/black-faced spoonbill/Hong Kong/AFCD-HKU-22-21429-01012/2022）NA的高滴度NAI抗体，但2009年收集的血清中没有，表明2009年H1N1大流行病毒暴露引发了针对禽H5N1的交叉反应性NAI抗体。后续使用2021至2024年间收集血清的研究进一步证实了针对2.3.4.4b分支H5N1 NA的已有NAI抗体，且与针对H1N1pdm的滴度相关。2000年左右出生个体似乎具有最高抗体水平，而2009年大流行后很久出生的儿童表现出最低水平的交叉反应性NA结合和NAI抗体，与H1N1 NA印记一致。感染队列的证据进一步支持H1N1pdm感染在增强交叉反应免疫中的关键作用，因为近期H1N1而非H3N2感染已被证明诱导针对2.3.4.4b分支H5N1 NA的交叉反应性NAI抗体。季节性流感疫苗接种是否可类似地增强H5N1 NA抗体仍不确定，因为当前流感疫苗中NA含量未标准化。值得注意的是，两项涉及1957年前出生的个体的研究也显示这些很老的队列拥有针对2.3.4.4b分支H5N1 NAs的交叉反应性NAI抗体。早期研究进一步证明针对1分支H5N1病毒的交叉反应性NAI抗体：Sandbulte等报告38名健康个体中有7名检测到针对1分支H5N1（A/Hong Kong/213/03和A/Vietnam/1203/03）的NAI抗体，而Changsom等显示H5N1存活者和H1N1pdm患者拥有针对1分支H5N1和H1N1 NAs的交叉反应性NAI抗体。更近期的工作表明，针对1分支H5N1的交叉反应性NAI抗体滴度通常低于2.3.4.4b分支，表明交叉反应模式随时间与病毒分支变化。总之，这些发现表明交叉反应性NA免疫延伸至多个H5N1分支，其中H1N1pdm印记在塑造对当代2.3.4.4b分支病毒应答中起核心作用，而很老的队列也可能保留1957年前暴露的额外交叉反应性。NA免疫是人群水平针对新发禽流感病毒保护中被低估的组分，鉴于人群通常对H5血凝素具有低抗体应答。尽管NAI抗体常被认为是主要的功能相关物，近期发现表明NA结合抗体也可贡献中和。一项研究中，血清中和活性与NA结合滴度而非H5 HA结合滴度相关，且耗尽NA结合抗体显著减少H5N1病毒中和。此外，用N2 NA免疫小鼠即使在缺乏交叉NA抑制抗体时也赋予异源甲型流感保护，表明NA结合抗体可能发挥保护作用。这表明NA结合抗体，即使无经典NAI活性，也可能起保护作用，与介导ADCC但缺乏NAI活性的单克隆抗体一致。支持这一点，几个独立小组显示，由2009年H1N1大流行病毒感染引发的针对2.3.4.4b分支H5N1 NA的交叉反应性NA结合和NAI抗体，在雪貂模型中减弱病毒复制和发病机制。尽管这些发现突显NA免疫的重要性，必须认识到H5N1病毒包含具有抗原不同NA的 divergent 基因型。2.3.4.4b分支H5N1病毒的D1.1基因型更受关注，因为它们与比B3.13基因型更严重的病例相关。值得注意的是，D1.1基因型病毒携带北美禽N1，而B3.13基因型病毒携带欧亚禽N1。D1.1 NA基因与B3.13基因型高度 divergent，北美禽N1相差23个氨基酸，其中11个位于球状头域。尽管健康人群中对2.3.4.4b分支D1.1 H5N1株的NAI滴度报告高于B3.13基因型，但对导致不列颠哥伦比亚严重病例的D1.1基因型A/British Columbia/PHL-2032/2024 (H5N1)病毒观察到显著更低滴度。该株在位置270携带额外的推定N连接糖基化位点，表明具有该糖基化位点的病毒可能构成更高严重感染风险。尽管2.3.4.4b分支H5N1是主导分支，其他分支在亚洲部分区域仍为地方性，包括印度、孟加拉国和尼泊尔的2.3.2.1a分支和柬埔寨的2.3.2.1e分支。值得注意的是，2.3.2.1a分支H5N1也涉及澳大利亚旅行者从印度返回后的人类感染。重要的是，H1N1pdm衍生的交叉反应性NAI抗体可能并非对所有H5N1分支显示等效效力。已显示交叉反应性NAI抗体对2.3.2.1a分支NA的抑制低于2.3.4.4b分支，反映了这两个分支间NA的抗原分歧。此外，尼泊尔的一项研究鉴定了重配H5N1病毒，携带来自2.3.2.1a分支的四个基因段（HA、NA、NP和M）和来自2.3.4.4b分支的四个剩余段（NS、PB1、PB2和PA）。因此，2.3.4.4b和2.3.2.1a分支的共同循环可能促进具有更高人畜共潜势的新型重配出现，尤其是当针对2.3.2.1a分支病毒的已有HA和NA抗体应答低时。

5.2. 对其他 zoonotic NA 亚型的交叉反应免疫

与针对禽N1 NAs广泛免疫的观察相反，针对其他禽NA亚型的交叉反应性抗体似乎相当少见。例如，研究显示针对近期导致美国一例死亡人感染的A/Washington/2148/2025 (H5N5)的NAI抗体低至最低，尽管一些个体表现出高H5N1 NAs NAI滴度，表明第1组NA内的系统发育相关性不一定转化为抗原交叉反应性。然而，人类H2N2和H3N2病毒的历史循环产生了针对N2 NA的长寿免疫，可能有助于针对禽H9N2病毒的交叉反应性抗体应答。Liang等的一项研究证明，1957年前出生的个体对历史A/Singapore/1/1957 (H2N2)和A/Aichi/2/1968 (H3N2) NAs具有高已有NA抗体，这也与禽H9N2 NAs交叉反应。值得注意的是，60–69岁和70–79岁个体对禽N3、N5、N7和N9的NAI滴度高于21至39岁的年轻成人。这些发现进一步支持免疫印记塑造NAI应答广度的概念。尽管H9N2病毒通常在人类中引起轻度疾病，它们在亚洲家禽种群中呈地方流行，并已将其内部基因段捐赠给几种人畜共患流感病毒，包括H7N9、H10N8和H3N8。因此，了解人群对H9N2 NA的免疫不仅对H9N2感染重要，也对评估对未来重配病毒的免疫重要。相比之下，针对H7N9病毒的天然获得的交叉反应性NA抗体的证据仍有限。针对N9的已有NA结合和NAI抗体通常报告为低或检测不到。大多数研究聚焦于单克隆抗体分离或疫苗接种后抗体应答而非已有人群免疫。值得注意的是，Rijal等的一项研究从H7N9感染儿童鉴定了广泛交叉反应性单克隆抗体（Z2B3），抑制第1组N1和第2组N9 NAs，作者提议这从先前H1N1暴露诱导的已有N1特异性记忆B细胞召回。尽管这一发现突显免疫印记产生罕见跨组NAI抗体的潜力，但人群水平针对禽N9病毒的交叉反应免疫的普遍性和保护意义仍不明确。总之，这些研究表明人群水平交叉反应性NA免疫的程度在人畜共患流感病毒间变化很大，并主要由季节性和人畜共患NAs间的抗原相关性决定。人类群体拥有针对禽N1 NAs的显著已有免疫，主要源于H1N1病毒暴露，而针对其他禽NA亚型交叉反应免疫的证据仍有限。理解这些交叉反应性NA抗体应答的广度、持久性和决定因素对大流行风险评估至关重要。

1. 6.
   未来展望与结论
   越来越多的证据表明，人群对流感病毒NA的免疫是针对新发流感病毒的重要但被低估的保护组分。季节性H1N1病毒感染，特别是2009年大流行后，已产生针对当代2.3.4.4b分支H5N1病毒中循环的欧亚禽N1神经氨酸酶的显著交叉反应免疫。然而，这种免疫在人群中分布不均。出生队列效应以及感染和疫苗接种史差异导致已有NA抗体的显著年龄依赖变异，导致对新发流感病毒潜在异质性易感性。此外，禽N1谱系间的抗原差异，包括欧亚和北美禽N1病毒，以及亚洲持续循环的遗传 distinct H5N1分支（2.3.2.1a和2.3.2.1e分支），突显交叉保护可能不延伸至所有人畜共患病毒。大流行防范的一个关键挑战是开发在新型大流行病毒出现前诱导广泛和持久NA免疫的疫苗接种策略。一个有前景的方法是开发包含多个抗原 distinct NAs或保守NA抗原的NA基疫苗，这可能拓宽能够识别 divergent 人畜共患病毒的NA抗体库。新兴疫苗平台，包括病毒样颗粒（VLPs）和mRNA基方法，提供了增强NA免疫原性和实现多价或结构优化NA抗原设计的机会。然而，此类策略的有效性可能受已有免疫史和印记影响，其可塑造NA特异性记忆B细胞的募集和扩增。因此，鉴定广泛抑制NA抗体并定义其保守表位、种系基因使用和记忆B细胞谱系，可为设计优先引导抗体应答至保守区域的疫苗提供合理基础。未来研究还应评估NA抗原选择、抗原广度、疫苗平台、佐剂、给药途径和反复疫苗接种如何影响不同年龄组和出生队列NA特异性抗体应答的幅度、广度、持久性和交叉反应性。随着人畜共患流感病毒继续从禽、猪以及最近的牛 reservoir 出现，疫苗评估应超越同源NAI滴度，评估对代表性禽NAs的交叉反应性，包括抗原 distinct N1谱系和其他人畜共患NA亚型。此类评估将有助于识别免疫缺口、评估人群易感性并加强大流行防范策略。