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针对呼吸道疾病的口服疫苗:激活共同黏膜免疫系统

猪的口服疫苗接种此前仅限于针对肠道病原体,如今正成为一种对抗呼吸道疾病的创新策略。通过挖掘共同黏膜免疫系统(CMIS)的潜力,新的制剂可以从肠道开始,在远处的黏膜部位引发免疫反应。

介绍

‍猪的免疫接种对于提高生产效率和保障动物福利至关重要。尽管注射疫苗更为常见,但口服疫苗已成为一种颇具前景的替代方案,这不仅是因为其便于大规模免疫且能减少应激,还因为它能够调节黏膜免疫系统,而黏膜免疫系统是抵御许多肠道和呼吸道病原体的关键屏障。

‍历史背景与挑战

猪的口服疫苗接种并非新鲜事物。一种针对猪瘟(CSF)的减毒活口服疫苗在猪和野猪身上进行了试验,该疫苗能在不排出疫苗毒的情况下为动物提供针对感染的保护。使用适口的诱饵剂型增强了通过这种途径对包括野生动物在内的大量动物群体进行免疫接种的可行性,这可能是一种用于控制养猪场疾病的策略(Chenut等人,1999 年)。

另一方面,口服疫苗免疫仍面临挑战。虽然口服免疫在诱导肠道免疫球蛋白 A(IgA)方面更具优势,但其实际应用效果可能不稳定,原因在于不稳定成分的降解,如暴露于胃肠道环境(酸碱度、酶以及母源抗体)中的抗原。为克服这一问题,需要采用能够确保抗原稳定性和保护性的技术创新,如下文示例所示。

‍本文探讨了猪黏膜免疫的基本原理、共同黏膜免疫系统(CMIS)、口服免疫针对呼吸道和肠道病原体的潜力,以及有助于克服其局限性的技术进展。

‍黏膜免疫与共同黏膜免疫系统(CMIS)

共同黏膜免疫系统(CMIS)描述了不同黏膜部位之间的功能互联。黏膜(胃肠道、呼吸道和生殖道)是猪体内病原体的主要入侵部位。黏膜相关淋巴组织(MALT)及其特殊组成部分(肠道中的 GALT 和支气管中的 BALT)启动局部免疫反应。抗原呈递细胞(APCs)激活 T 和 B 淋巴细胞导致效应细胞和记忆细胞的增殖 。免疫细胞迁移到其他黏膜部位是由淋巴细胞归巢机制引导的(图 1),这使得口服或鼻内给药的抗原能够在远处的黏膜,如鼻腔、气管、肠道、口腔和阴道表面诱导免疫反应。分泌型免疫球蛋白 A(sIgA)是主要效应器之一,能够中和管腔中的病原体。然而,疫苗接种的效果取决于抗体反应的强度、位置、特异性和抗体反应的同种型(Guevarra 等人,2021;Wilson & Obradovic,2015)。一项关于 PRRSv 的研究表明,口服免疫可在口腔和阴道黏膜中诱导 IgA,这强化了口服疫苗对黏膜免疫的系统性影响(Hyland 等人,2004)。

‍一个黏膜部位的免疫细胞被激活后,可使它们迁移到其他黏膜表面。

‍口服疫苗激活共同黏膜免疫系统的示意图

针对呼吸道病原体的口服疫苗

‍就像市面上用于对抗大肠杆菌和细胞内劳森菌的疫苗那样,口服疫苗通常用于对抗胃肠道病原体,它模拟自然感染并刺激局部免疫。尽管过去口服疫苗主要针对肠道疾病,但在共同黏膜免疫系统(CMIS)和新技术的推动下,如今正在研发用于应对更复杂病症的口服疫苗。

‍一种针对猪肺炎支原体(Mhyo)的口服疫苗已研发成功,该疫苗使用 SBA - 15 二氧化硅作为佐剂,并包被了一种 pH 敏感聚合物,这种聚合物可保护抗原免受胃酸侵蚀,并使其在小肠中释放。与对照组相比,这种口服疫苗使肺部损伤减少了 90%,在呼吸道中诱导产生了 IgA,并降低了肺组织中白细胞介素 - 8(IL - 8)的水平(Mechler - Dreibi 等人,2021)。

另一种基于枯草芽孢杆菌孢子的针对猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSv)的创新口服疫苗可诱导体液免疫和细胞介导的免疫反应,这种疫苗能使猪体内干扰素 - γ(IFN - γ)和中和抗体水平升高,以及特异性抗体和细胞因子浓度增加(Min 等人,2024)。

‍同样地,一种针对猪圆环病毒 2 型(PCV2)的口服疫苗已研发出来,该疫苗使用的是表达 PCV2 衣壳蛋白的重组枯草芽孢杆菌。接种疫苗的仔猪在消化道和呼吸道的黏膜组织中 PCV2 特异性 IgA 水平升高,血清中 PCV2 特异性 IgG 水平也升高,同时白细胞介素 - 1β(IL - 1β)、白细胞介素 - 6(IL - 6)、干扰素 - γ(IFN - γ)和β - 防御素 2 的水平也有所增加(Zhang 等人,2020)。

‍结论

口服疫苗在猪的免疫预防领域展现出了广阔的前景,有望改变现代养猪生产中的预防策略。除了易于大规模免疫和减轻动物应激外,口服疫苗还因其能够刺激黏膜免疫而备受瞩目,黏膜免疫是对抗肠道和呼吸道病原体的重要组成部分。

‍越来越多的证据表明,在创新的制剂和递送技术的支持下,有可能克服口服免疫途径面临的挑战,例如抗原在胃肠道中的降解。通过正向调节免疫反应,甚至调节肠道微生物群,口服疫苗有望成为实现更高效、可持续养猪生产的战略工具,这与动物福利和生物安全的要求相契合。

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