不同病原体特异性抗体胎盘转运效率的比较及影响因素浅析①

2021-08-21 05:19:56傅传喜万延民闫冬梅
中国免疫学杂志 2021年14期
关键词:麻疹球菌病原体

刘 洋 王 静 傅传喜 万延民 闫冬梅

(佳木斯大学基础医学院微生态免疫调节网络重点实验室,佳木斯154007)

随着疫苗的推广应用,多种曾对人类健康造成严重威胁的传染病(如天花、脊髓灰质炎等)已经被消灭或控制。然而由于免疫系统整体功能不健全,新生儿的生命健康至今仍然受到感染性疾病的严重威胁[1]。据世界卫生组织估计,2015年全球死于感染性疾病的低龄儿童(<5岁)超过230万,其中约45%的死亡发生在出生后1个月以内。

在生命早期(6~9月龄以下),机体免疫力主要来自于母传抗体[2]。新生儿获得母传IgG抗体的主要途径是出生前胎盘转运和出生后母乳哺乳,其中尤其以胎盘转运途径最为重要[3]。多种因素可以影响IgG的胎盘转运效率,主要包括:IgG的分子特征、胎盘病变以及孕妇遭受感染或者罹患高丙种球蛋白血症等等[4]。在健康状况良好的情形下,IgG的分子类型及其与Fc受体的亲和力是影响其胎盘转运效率的主要因素[4]。最新的分子机制研究表明,Fc段的糖基化修饰可以影响IgG与Fc受体的亲和力,继而影响其胎盘转运效率[5-6]。与以往研究侧重于考察病理因素和分子机制不同,在前期研究中从队列人群水平分析了产妇年龄、受教育程度、特异性IgG滴度以及新生儿体重等因素对不同抗原特异性IgG胎盘转运效率的影响[7-8]。除上述因素之外,现实中孕(产)妇体内往往会同时存在多种不同病原体特异性抗体,为了探讨不同抗体在胎盘转运过程中的相互影响,本研究首先观察了不同病原体特异性抗体在胎盘转运效率方面的差异,继而分析了不同病原体特异性抗体与胎盘转运效率之间的关系。此外,由于以往的免疫学研究结果提示疫苗接种与病原体感染产生的抗体分子类型可能不同,并且也提示性别是影响抗体产生的重要因素,故此本文将抗体来源(疫苗接种vs病原体感染)与新生儿性别也一并纳入分析[3]。

1 资料与方法

1.1 资料 选取2013年7月至2014年8月在广州市荔湾区妇幼保健院进行分娩的健康产妇及其新生儿作为研究对象,共计采集了237对母婴血液标本,分离血浆用于抗体检测。本研究开展前已通过广州市疾病预防控制中心伦理委员会的审查。所有研究对象知情同意,自愿参与研究。

1.2 方法

1.2.1 采样方法 于孕妇分娩前使用5 ml一次性无菌注射器抽取上肢静脉血2 ml,婴儿脐静脉血以分娩时的脐带血代替。于婴儿分娩后、断脐前使用5 ml一次性无菌注射器采集2 ml静脉血。所有血液样本采集后于室温静置30~60 min,3 000 r/min离心10 min,分离血浆和血细胞;于无菌条件下将血浆转移至无菌冻存管中,贴上带有唯一识别号码的标签,置于-20℃冰箱内保存。所有血液样本采集后统一送至广州市疾病预防控制中心实验室检测。产妇麻疹疫苗接种情况与新生儿性别信息通过问卷调查获得。

1.2.2 抗体检测方法 采用ELISA法检测麻疹特异性抗体;采用微中和试验检测针对CoxA16、EV71、PVⅠ、PVⅡ、PVⅢ的抗体应答,具体操作方法与前期研究报道一致[8-10]。流行性脑脊髓膜炎抗体的检测采用北京绿竹生物技术有限公司的两种ELSIA试剂盒,分别定量测定血浆样本中A、C群脑膜炎球菌特异性IgG含量,按说明书操作[11]。

1.3 统计学分析 通过计算新生儿与产妇血浆中病原体特异性抗体滴度的比例(新生儿/产妇抗体滴度比值)来反映抗体的胎盘转运效率,比值越高代表抗体的胎盘转运效率越高,反之则提示转运效率越低。数据的统计分析与作图采用GraphPad(version 8.0.1)软件完成。麻疹病毒、柯萨奇病毒A16型、肠道病毒71型以及脊髓灰质炎病毒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型的进化分析采用MEGA X软件完成。

2 结果

2.1 不同病原体特异性抗体胎盘转运效率之间的比较 采用ELISA或微中和方法对237对母婴血浆标本中的不同病原体特异性抗体进行检测,包括:A群、C群脑膜炎球菌、麻疹病毒、柯萨奇病毒A16型、肠道病毒71型以及脊髓灰质炎病毒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,分别获得有效数据237对、236对、227对、223对、223对、222对、221对和219对。首先对不同病原体特异性抗体的胎盘转运效率(新生儿/产妇抗体滴度比值)进行了比较,结果显示:麻疹、柯萨奇病毒A16、肠道病毒71、脊髓灰质炎Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型以及A群、C群脑膜炎球菌抗体胎盘转运效率的中位数分别为1.398 0、0.750 0、1.000 0、1.000 0、0.750 0、0.500 0、0.472 2和0.333 0。统计分析结果显示,病毒(麻疹、柯萨奇病毒A16、肠道病毒71、脊髓灰质炎Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)特异性抗体的胎盘转运效率总体上显著高于细菌(A群、C群脑膜炎球菌)特异性抗体,其中转运效率最高是麻疹抗体(P<0.000 1,图1)。

图1 不同病原特异性抗体之间胎盘转运效率的比较Fig.1 Comparison of placenta transfer efficiencies among different pathogen specific antibodies

2.2 新生儿性别以及抗体来源对胎盘转运效率的影响分析 在前期研究中,分析了新生儿体重、母亲血浆中特异性抗体滴度等因素对抗体胎盘转运效率的影响[10]。本研究继续观察新生儿性别以及抗体来源(疫苗接种vs自然感染)对抗体胎盘转运效率的影响。结果显示如图2所示,男性新生儿体内麻疹、柯萨奇病毒A16、肠道病毒71、脊髓灰质炎Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型以及A群、C群脑膜炎球菌抗体胎盘转运效率的中位数分别为1.338 0、0.667 0、1.000 0、1.000 0、0.750 0、0.500 0、0.500 0和0.308 0;女性新生儿体内相应抗体的胎盘转运效率中位数分别为1.492 0、0.750 0、1.000 0、1.000 0、0.750 0、0.500 0、0.449 0和0.362 0。尽管以麻疹为代表的个别病原体特异性抗体的胎盘转运效率中位数在男、女新生儿间略有差别,但统计学分析结果显示两者之间无显著性差异(P>0.05,图2)。此外,根据问卷调查,将来源清楚的麻疹抗体胎盘转运效率数据分为感染组与疫苗组。感染组麻疹抗体胎盘转运效率的中位数为1.296 0,疫苗组麻疹抗体胎盘转运效率的中位数为1.422 0,两者无显著性差异(P>0.05,图3)。

图2 新生儿性别对不同病原体特异性抗体的胎盘转运效率的影响Fig.2 Placenta transfer efficiencies of different antibodies were similar between male and female newborns

图3 麻疹特异性抗体的来源对其胎盘转运效率的影响Fig.3 Effect of source of measles specific antibody on placenta transfer efficiencies

2.3 不同病原体特异性抗体胎盘转运效率之间的相关性分析 分析结果显示(表1、图4),尽管部分病原体特异性抗体的胎盘转运效率之间(例如,Anti-IPVⅡvs Anti-MenA)呈现负相关趋势,但无显著性差异(P>0.05)。部分病原体特异性抗体的胎盘转运效率之间呈显著正相关,并且总体来看,病原体进化距离越接近,则其相应的特异性IgG抗体的胎盘转运效率之间的正相关程度越高。例如,脊髓灰质炎Ⅱ型、Ⅲ型病毒遗传距离接近,相应的特异性抗体胎盘转运效率相关性强;而脑膜炎球菌A群、C群特异性抗体与多数病毒(麻疹病毒例外)特异性抗体之间并无相关性。

图4 麻疹病毒、柯萨奇病毒A16、肠道病毒71及脊髓灰质炎Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间的进化和遗传距离分析Fig.4 Phylogenetic analysis of measles,CA16,EV71,PVⅠ,PVⅡand PVⅢ

表1 不同病原体特异性抗体胎盘转运效率之间的相关性分析Tab.1 Correlation analysis among placenta transfer efficiencies of different pathogen specific antibodies

3 讨论

通过胎盘转运获得母传IgG抗体是生命初期获取免疫保护的主要途径。以往研究表明,在孕期通过免疫接种提高孕妇体内的特异性抗体滴度能显著增强新生儿对抵御破伤风的抵抗力,提示母亲体内特异性抗体的滴度与其胎盘转运效率密切相关[12-13]。但是在前期研究中发现了相反的趋势:随着母亲血清抗体滴度的升高,麻疹等病毒特异性抗体的胎盘转运效率反而呈现下降趋势[8]。上述不一致的观察结果显示不同病原体特异性抗体的胎盘转运特征是不同的,而导致差异的可能机制是不同疫苗或病原体诱导产生的IgG(特别是Fc段)的分子特征不同,但确切机制仍有待进一步研究[4-6]。

对不同病原体特异性抗体之间胎盘转运效率差异早有研究,例如:以往研究显示百日咳特异性IgG的转运效率可高达200%,而链球菌特异性IgG的转运效率则仅有70%[14-15]。但是,在同一队列人群中平行对比不同抗体胎盘转运效率的研究报道较少。故此,在本研究中首先平行对比了A群、C群脑膜炎球菌,麻疹病毒,柯萨奇病毒A16型,肠道病毒71型以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型脊髓灰质炎病毒特异性抗体的胎盘转运效率。发现A群、C群脑膜炎球菌特异性抗体的胎盘转运效率显著低于病毒特异性抗体(图1)。脑膜炎球菌抗原属于多糖类抗原,与蛋白抗原不同,多糖类抗原主要通过非T细胞依赖的方式激发抗体应答,所产生的特异性抗体亲和力往往比较低,且免疫记忆维持时间短[3]。以上差别可能导致脑膜炎球菌诱导产生的IgG类型与病毒特异性IgG分子特征不同,继而造成了胎盘转运效率的差异。

本研究虽未理清导致不同病原体特异性抗体胎盘转运效率差异的确切机制,但是分析结果初步排除了新生儿性别(图2)和抗体来源(疫苗vs感染,图3)对抗体胎盘转运效率的影响。在抗体来源分析中,主要对比了麻疹疫苗接种与自然感染的差别,其中麻疹疫苗属于减毒活疫苗,其抗原成分和诱导免疫应答的机制都与自然感染十分接近。因此,尽管本研究在此处并未发现显著性差异,但并不能排除其他疫苗形式与自然感染在抗体胎盘转运效率方面的潜在差异。

为了深入了解不同病原特异性抗体在胎盘转运过程中的相互影响,进一步分析了不同病原特异性抗体胎盘转运效率之间的相关关系。结果显示:不同病原体特异性抗体在胎盘转运过程中没有相互竞争,相反的,部分特异性抗体的胎盘转运效率之间呈显著正相关(表1)。更有趣的是,通过进化分析发现:进化距离越接近的病原体,其相应的抗体胎盘转运效率之间的相关性一般也越高。这可能是由于进化距离接近的病毒,其所诱生的特异性IgG的分子特征也比较接近的缘故。此处值得注意的是,抗体应答的产生是一个由多因素共同参与的复杂过程,因而病原体之间的进化距离并不是决定其相应抗体胎盘转运效率是否相关的唯一因素。例如,发现Ⅰ、Ⅲ型脊髓灰质炎病毒的进化距离虽然接近,但其相应抗体的胎盘转运效率之间正相关趋势并不显著(P=0.067 6,表1)。此外,需要特别说明的是,在本研究中,未将A群、C群脑膜炎球菌与麻疹等病毒序列一起做进化分析,原因是两者基因组序列长度差距巨大,在进化起源上的差别显而易见。

本研究是一项基于队列人群的实验室检测研究,研究结果初步表明:虽然不同病原体(或疫苗)特异性IgG抗体的胎盘转运效率不同,但没有明显的相互干扰。相反的,发现病原体进化距离越接近,则其相应的特异性IgG抗体的胎盘转运效率之间的正相关程度越高。本研究系首次发现并报道病原体特异性抗体胎盘转运效率之间的正相关关系。解析该现象背后的机制将为深入阐述影响抗体胎盘转运的因素,进而为优化孕妇和新生儿的免疫接种方案提供依据。

致谢:感谢黑龙江省北药与功能食品优势特色学科建设项目资助。

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