傷寒感染的保護性免疫機制及疫苗研究進展*

謝 磊,王 佳,丁曼琳 綜述,叢延廣 審校

(西南醫科大學附屬中醫醫院精準醫學中心，四川瀘州 646000)

傷寒和副傷寒是由傷寒沙門菌及甲、乙、丙型副傷寒沙門菌引起的一類腸道傳染病，統稱為腸熱癥。目前主要在發展中地區如南亞、東南亞、非洲等地流行。傷寒患者臨床癥狀不典型，雖可經細菌培養確診，但陽性率較低。臨床多采用經驗性的抗生素治療，但目前面臨著耐藥率不斷增長的問題。飲水和衛生條件的改善是預防腸道傳染病的根本措施，除此之外，疫苗也是一種有效的防控手段[1]。世界衛生組織早在2008年就建議通過計劃接種傷寒疫苗來防控傷寒，但由于缺乏資金支持等原因，迄今為止尚未廣泛實施。目前上市的傷寒疫苗也存在著保護率不高、缺乏交叉保護等問題，新型疫苗的研制有賴于對傷寒致病機制、宿主保護性免疫機制的深刻認識。本綜述全面總結了目前關于傷寒感染、保護性免疫及防治措施的最新進展。

1 傷寒感染的概況

2000年全球傷寒的年感染病例為2 100萬，死亡約20萬[2]。而根據最新數據，目前全球傷寒感染者每年約1 430萬，病死率約為1%[3]。雖然整體呈現發病率逐漸降低的趨勢，但總感染率和病死率仍然不容忽視。同時傷寒發病率在不同國家間以及一個國家不同地區間存在巨大差異，大部分傷寒病例是來自亞洲和非洲的發展中國家[4]。

傷寒可由4個沙門菌血清型引起，2000年的統計數據顯示副傷寒約占整個病例數的四分之一[2]。近些年甲型副傷寒發病率在部分地區呈顯著上升的趨勢，在某些國家和地區如泰國甚至超過了傷寒發病率[5]。在中國廣西壯族自治區也出現了同樣趨勢，在1998年之前，廣西壯族自治區沒有甲型副傷寒爆發流行的報道，而之后甲型副傷寒沙門菌成為了主要血清型，其感染占到1994-2004年廣西壯族自治區感染病例的80%。在2012年，甲型副傷寒沙門菌感染導致的傷寒病例占到所有實驗室確診病例的36.86%[6]。由此可見，在制訂傷寒防控策略時由副傷寒沙門菌導致的感染必須引起足夠重視。

2 傷寒感染的致病過程

人類是傷寒病原菌的唯一天然宿主，其基因組以大量假基因的聚集而著稱，相比廣宿主譜的鼠傷寒沙門菌，傷寒沙門菌基因組有超過200個假基因。如同在其他宿主限制性病原體中觀察到的類似現象，這些假基因反映了傷寒沙門菌的宿主限制特性[7-8]。另外，傷寒沙門菌擁有三百多個其他血清型沒有的特異基因，這些基因很多是位于沙門菌致病島中(例如SPI-5、SPI-15、SPI-17和SPI-18)[9]。

傷寒沙門菌主要是通過攝入污染的食物或飲水經糞口途徑感染[10]。傷寒沙門菌具有酸抵抗，可以有效通過胃部進入腸道。在回腸遠端，經腸上皮細胞尤其是特化的微皺褶細胞(microfold cell，M cell)侵入體內。微皺褶細胞主要覆蓋在淋巴結構派爾斑(Peyer′s patches,PPs)上，因此派爾斑是傷寒沙門菌進入宿主的主要結構[11]。在穿過派爾斑的微皺褶細胞后，細菌進入淋巴組織的底層結構，進而通過輸入淋巴管到達腸系膜淋巴結，并最終通過輸出淋巴管進入血液并播散至全身組織。在擴散到全身組織后，傷寒沙門菌可在脾臟、肝臟和骨髓的吞噬細胞中復制擴增進而引起嚴重病變。

3 宿主對傷寒沙門菌感染的保護性免疫機制

針對傷寒沙門菌感染的宿主免疫包括天然免疫和獲得性免疫。其中CD4+T細胞在初次和再次傷寒沙門菌感染的保護性免疫中發揮了主要作用，此外，天然免疫細胞、CD8+T細胞和B細胞也對病原菌的清除有重要貢獻。

針對傷寒的獲得性免疫分為兩種情況：初次感染和再次感染。在傷寒沙門菌初次感染過程中，CD4+和CD8+T細胞在清除感染中發揮了聯合作用。缺乏胸腺、αβT細胞、MHCⅡ類或T-bet+Th1細胞的小鼠無法解決減毒傷寒沙門菌的初次感染[12-14]，缺乏γδT細胞或B細胞的小鼠則能夠清除減毒傷寒沙門菌的初次感染[15-16]。僅缺乏MHCⅡ類或細胞毒性顆粒的小鼠進行的實驗表明，在初次感染的消退過程中CD8+T細胞也發揮了一定的保護作用[17]。在清除初次感染后，小鼠對傷寒沙門菌再次攻擊會產生強大的保護性免疫[18]。CD4+和CD8+T細胞在傷寒沙門菌再次感染的清除中起著重要作用。研究發現保護性免疫不能通過過繼轉移脾細胞轉移給未免疫的小鼠，而需要添加免疫血清[19]。與此同時，缺乏B細胞的小鼠雖能夠控制減毒菌株引起的初次感染，但對傷寒沙門菌強毒株的再次攻擊缺乏保護力[15-16]。血清轉移實驗證實，傷寒沙門菌特異性抗體通過補體固定或調理作用發揮保護效應[20]。總之，這些研究表明CD4+T細胞在傷寒沙門菌感染的獲得性免疫中起著中心作用，同時CD8+T細胞和B細胞也發揮了重要作用。

4 傷寒疫苗

如前所述，許多發展中國家的供水和衛生設施不良導致傷寒的廣泛傳播，而這些系統的改善很難在短時間內完成。因此對于這些國家和地區來說，疫苗接種成為控制傷寒的一種有效且廉價的措施，尤其是在耐藥問題出現以后。傷寒疫苗已有很長的使用歷史，但目前仍有一些問題亟待克服，傷寒主要疫苗類型及其優缺點見表1。

表1 傷寒主要疫苗類型及其優缺點

4.1 滅活疫苗

早在1896年就出現了最早的傷寒疫苗類型——全細胞滅活疫苗。臨床試驗顯示該疫苗的保護率為51%～88%[21]。然而，此類疫苗容易導致發熱等不良反應，發生率高達34%[22]，因此全細胞滅活疫苗目前已基本被淘汰。

4.2 Ty21a減毒活疫苗

Ty21a口服減毒活疫苗于20世紀80年代獲得批準，是將Ty2野生株化學誘變后獲得的減毒株。該菌株缺失了編碼Vi多糖以及尿苷二磷酸(UDP)-半乳糖-4-差向異構酶的基因。后者的功能是催化UDP-葡萄糖和UDP-半乳糖的相互轉化，缺失后導致UDP-半乳糖因無法代謝而在胞內堆積，進而導致細菌溶解和毒力減弱。減毒疫苗的優勢是模擬天然感染過程，可以誘導全面的免疫反應，包括局部黏膜免疫、細胞免疫和體液免疫，理論上效果優于注射疫苗[23]，另外減毒疫苗可以口服，接種者的順從性較高。Ty21a減毒活疫苗一般在5 d內口服3～4劑。在流行地區，建議每3年重復接種1次[24]。疫苗免疫保護率67%～80%,且具有良好的耐受性。

4.3 Vi亞單位疫苗

傷寒沙門菌表面覆蓋著一層Vi莢膜多糖，它既是一種毒力因子，也是主要保護性抗原[25]。20世紀80年代后期在尼泊爾和南非對Vi亞單位疫苗的效能進行了臨床試驗，6 907名參與者通過肌肉注射Vi亞單位疫苗進行免疫接種，免疫接種17個月后觀察的保護率為72%[26]。在南非，對11 384名兒童接種了Vi亞單位疫苗，疫苗接種后的21個月和3年的保護率分別為64%和55%[27]。接種Vi亞單位疫苗的局部副作用小，耐受性好。20世紀90年代末，在中國一個以學齡兒童為主的群體中進行了為期19個月的隨機雙盲試驗，結果顯示Vi亞單位疫苗的保護率為69%[28]。這些臨床試驗結果表明，Vi亞單位是一種安全有效的傷寒疫苗。但Vi亞單位疫苗存在兩個局限性，一是無法刺激黏膜免疫；二是再次免疫不能產生增強效應。后者是由于沒有T細胞參與Vi多糖誘導的免疫應答，因此無法獲得免疫記憶[29]。

4.4 Vi結合疫苗

研究者將Vi多糖和某些蛋白融合制成結合疫苗，可以解決Vi亞單位疫苗無法產生免疫記憶的問題。2018年世界衛生組織建議在傷寒流行區使用傷寒結合疫苗，尤其對6個月以上的兒童推薦使用[30]。目前有多個Vi結合疫苗正在研制中，比較成功的有兩個：Vi-rEPA疫苗和Typbar TCVTM。

Vi-rEPA疫苗是將Vi多糖和重組銅綠假單胞菌外毒素A相結合。臨床試驗證實該疫苗耐受性好，無顯著副作用，對2～5歲兒童的免疫保護率介于89%～91%[29,31]，不過目前尚未批準上市。Typbar TCVTM是一種Vi-破傷風類毒素結合疫苗，于2013年在印度獲得許可證，也是第一個獲得世衛組織資格預審的傷寒結合疫苗[32]。疫苗具有良好的耐受性，且可以刺激免疫增強反應[33]，三期臨床試驗數據顯示疫苗有效率為85%[34]。目前，在孟加拉國、馬拉維和尼泊爾正在進行三項大規模的臨床試驗，以對該疫苗效能進行全面評估。2019年12月，SHAKYA等[35]報道了一項涉及20 000多名尼泊爾兒童的研究計劃的中期分析結果，在15個月的隨訪顯示該疫苗有效率為81.6%。

4.5 副傷寒疫苗

考慮到目前副傷寒較高的發病率，對副傷寒疫苗的需求變得越來越迫切，然而，當前在使用的傷寒疫苗對甲型副傷寒感染缺乏有效的交叉保護作用[36]。目前在研的甲型副傷寒疫苗主要有兩類：一類是減毒活疫苗，多個減毒株在動物實驗中顯示出良好的免疫保護作用[36-38]；第二類是O-特異性多糖結合疫苗，也初步呈現良好的應用前景[39-40]。

目前幾乎沒有針對傷寒和甲型副傷寒的雙價疫苗研究。本實驗室通過遺傳操作將合成Vi多糖的viaB操縱子轉入到甲型副傷寒沙門菌染色體上，實現Vi多糖的表達，從而獲得一株雙價傷寒減毒疫苗株。動物實驗顯示疫苗株對傷寒沙門菌和甲型副傷寒沙門菌的感染均具有良好的免疫保護作用，為傷寒雙價疫苗的制備提供了一個新途徑[6]。

5 結論與展望

雖然全球范圍內傷寒發病率呈逐漸下降趨勢，但整體發病率仍然較高，且不同地區差異很大，傷寒仍然是需要高度重視的全球公共衛生問題。傷寒病原在胞內體內的生存是其致病的關鍵環節，其機制研究對于傷寒致病和防治具有重要意義。

在傷寒感染的獲得性免疫中CD4+T細胞起著中心作用，同時CD8+T細胞和B細胞也發揮了重要作用。盡管對免疫機制已有了較全面的認識，但到目前為止，對于傷寒病原中能誘導活化上述免疫細胞的保護性抗原尚缺乏全面系統的分析，目前疫苗研制還主要集中在Vi多糖、O-特異性多糖、鞭毛等保護性抗原上。對于傷寒保護性抗原全面系統的分析將促進傷寒疫苗的研制。

清潔的飲水和良好的衛生設施是防控傷寒的關鍵，然而在許多發展中國家短期內難以實現。疫苗接種仍然是防控傷寒的有效措施，但現有的減毒活疫苗和Vi亞單位疫苗存在一定的缺陷。Vi結合疫苗有望克服現有疫苗的部分缺陷，在未來傷寒防控策略中發揮重要作用。

流行病學資料顯示甲型副傷寒發病率近年來有上升趨勢，因此未來有必要加強甲型副傷寒感染的監測，同時甲型副傷寒疫苗或者多價傷寒疫苗的研制和應用勢在必行。