综述:天然提取物的免疫增强作用:机制及在流感疫苗佐剂开发中的应用

时间:2026年5月24日
来源:Food Science & Nutrition

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尽管季节性流感疫苗已广泛应用,但其效力仍有限,尤其在老年人群、免疫功能低下个体中,以及面对抗原漂移或转变的病毒株时表现不佳。传统佐剂虽可提升疫苗效力,但在安全性、耐受性或免疫激活范围方面存在局限。来源于植物、海洋生物、真菌和藻类的天然提取物因能以低毒性调节固有

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尽管季节性流感疫苗已广泛应用,但其效力仍有限,尤其在老年人群、免疫功能低下个体中,以及面对抗原漂移或转变的病毒株时表现不佳。传统佐剂虽可提升疫苗效力,但在安全性、耐受性或免疫激活范围方面存在局限。来源于植物、海洋生物、真菌和藻类的天然提取物因能以低毒性调节固有免疫与适应性免疫,正成为新型佐剂的研究热点。本综述重点介绍了岩藻多糖(fucoidan)、壳聚糖(chitosan)、Advax等多糖,QS-21、Matrix-M等皂苷,以及柚皮素(naringenin)等黄酮类化合物及其作用机制,包括树突状细胞活化、细胞因子诱导以及T细胞和B细胞应答增强。这些提取物可促进Th1/Th2平衡极化、记忆细胞形成,并改善黏膜免疫与全身免疫。研究人员还总结了用于佐剂筛选的体外与体内方法,包括免疫细胞活化检测、T/B细胞共培养体系和小鼠疫苗接种模型。基于天然提取物的佐剂在多种疫苗平台和给药途径(包括鼻内和肌肉注射)中具有配方灵活性。其良好的安全性、免疫刺激效力以及增强交叉保护免疫的能力,使其成为下一代流感疫苗佐剂的强有力候选者。持续研究有望推动其在更广泛人群中提升疫苗表现的应用。
1 引言
流感病毒属于正黏病毒科,分为A、B、C三型,其中A型和B型是人类疾病的主要病原体。流感A病毒因易发生抗原漂移和转变而产生新毒株,逃避免疫识别,对公共卫生构成重大挑战。疫苗接种是预防感染并减轻疾病负担的最有效策略,但现有疫苗效力在老年人、免疫功能低下者等脆弱人群中并不理想,主要受病毒抗原变异、部分疫苗免疫原性不足及免疫力随时间衰减等因素影响。为克服这些局限,研究人员开发了佐剂疫苗、高剂量制剂和替代递送平台等策略。近年来,来源于药用植物、海藻、真菌和微生物代谢产物的天然提取物因其广泛的免疫调节能力受到关注。这些物质可通过活化抗原呈递细胞、增强细胞因子产生以及调节T细胞和B细胞功能,同时刺激固有免疫与适应性免疫。许多天然提取物安全性良好且具有多重免疫调节特性,尤其适合免疫功能受损人群,为提升流感疫苗的效力与持久性提供了潜在路径。
2 流感疫苗及其佐剂
2.1 流感疫苗
流感是全球关注的呼吸道传染病,每年导致约300万至500万重症病例和65万人死亡。除季节性流行外,高致病性禽流感H5N1自2020年以来演变为持续泛动物流行,并向哺乳动物甚至人类溢出。现有流感疫苗主要包括灭活流感疫苗(IIVs)、减毒活流感疫苗(LAIVs)、重组流感疫苗(RIVs)、病毒样颗粒(VLP)疫苗、纳米颗粒疫苗以及处于研发阶段的通用流感疫苗。IIVs主要通过肌肉注射诱导以Th2偏倚为主的体液免疫,产生针对特定毒株的中和抗体,但细胞免疫和黏膜免疫较弱,效力随时间下降。LAIVs通过鼻内接种模拟自然感染,可诱导黏膜IgA与全身免疫,包括Th1应答和细胞毒性CD8+T细胞反应,但禁用于婴幼儿、孕妇及免疫功能低下者。RIVs利用杆状病毒载体在昆虫细胞中表达血凝素(HA),避免了卵适应导致的抗原改变,生产速度快且适用于鸡蛋过敏者。VLP疫苗和纳米颗粒疫苗则通过模拟病毒结构提高抗原稳定性与免疫可见性,已在临床试验中显示出诱导交叉反应性抗体与T细胞应答的潜力。通用流感疫苗聚焦于HA茎区、M2e、核蛋白(NP)和基质蛋白(M1)等保守表位,旨在实现跨亚型、跨毒株的长效保护。
疫苗接种后,抗原由抗原呈递细胞摄取并通过主要组织相容性复合体(MHC)分子呈递给T细胞:CD4+T细胞辅助B细胞活化并产生抗体,CD8+T细胞分化为细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)清除感染细胞,并形成记忆T细胞与记忆B细胞,共同构建即时与长期免疫防御。
2.2 佐剂
当前流感疫苗存在对部分人群效力不足、对漂移毒株保护有限等问题,这与病毒抗原变异、年龄相关免疫功能衰退及靶抗原选择有关。铝盐(Alum)是最早使用的佐剂,安全性好但主要促进Th2型应答,细胞免疫较弱。MF59与AS03为角鲨烯油包水乳剂,可增强体液与细胞免疫,其中MF59已用于老年人流感疫苗Fluad,AS03曾用于甲型H1N1大流行疫苗。AF03同为角鲨烯乳剂,在大流行期间评估过,但商业化应用有限。病毒体(virosomes)作为天然佐剂平台,保留了HA和NA但不含遗传物质,可在所有年龄段安全使用,促进平衡的Th1/Th2应答并诱导CTL反应。尽管现有佐剂已取得显著成效,但仍存在局部不良反应及免疫原性随年龄变化的问题,因此开发耐受性更好、免疫激活更广的下一代佐剂成为研究重点,天然来源免疫刺激化合物因可同时作用于固有与适应性免疫且安全性佳而备受关注。
3 天然提取物作为潜在佐剂
天然提取物包括皂苷、多糖、黄酮/多酚及菊粉衍生物等,能够通过活化抗原呈递细胞、促进细胞因子分泌及调节T、B细胞功能来增强免疫。其作用优势在于兼顾免疫效力与安全性,支持交叉毒株保护,配方灵活且原料来源经济。
3.1 增强固有免疫与适应性免疫
天然提取物通过上调MHC I/II及共刺激分子(CD40、CD80、CD86)的表达,促进树突状细胞和巨噬细胞成熟,并诱导IL-12、TNF-α、IL-6等促炎细胞因子分泌。例如,红藻Peyssonnelia caulifera提取物通过TLR4信号通路活化骨髓来源树突状细胞与巨噬细胞;Cladophora wrightiana var. minor提取物增强自然杀伤细胞与树突状细胞、CD8+T细胞的相互作用;Artemisia rupestris L.提取物通过TLR4依赖的NF-κB和MAPK通路促进树突状细胞活化。皂苷类如QS-21可与单磷酰脂质A(MPL)联合使用,诱导强Th1型应答与CD8+CTL活化,在流感中可显著提升IgG2a/c水平和IFN-γ产生,提供同源与异亚型保护。岩藻多糖(fucoidan)可在老年人中提升流感疫苗抗体滴度并维持自然杀伤细胞活性,同时在小鼠模型中促进树突状细胞成熟与Th1/Tc1极化。多糖佐剂如黄芪多糖、香菇多糖通过TLR4途径活化抗原呈递细胞,增强IgG与黏膜IgA应答,并诱导平衡的Th1/Th2细胞因子谱。Advax(δ-菊粉微粒制剂)在动物模型中显著提升IgG、IgG2a、IgA水平及IFN-γ等细胞因子,并改善H5N1疫苗接种后的存活率与发病情况。壳聚糖作为黏膜递送佐剂,可提高抗原在鼻腔的吸收效率,增强体液与细胞免疫,并诱导交叉保护抗体。
3.2 降低疫苗反应原性与提升安全性
理想佐剂应在增强免疫的同时尽量减少不良反应。传统乳剂佐剂可能引起注射部位疼痛、肿胀、发热等炎症反应,而许多天然提取物具有更好的安全性。例如Advax在多项研究中未引起明显局部炎症或全身性疾病,其机制并非直接激活炎症通路,而是通过促进抗原摄取与呈递发挥作用。壳聚糖经鼻接种亦未见明显黏膜刺激。柚皮素(naringenin)在提升IL-1β、TNF-α等免疫介质的同时,还能上调抗炎因子IL-10,维持免疫稳态。由于天然提取物多为可生物降解的多糖或脂质,长期使用不易造成组织累积或慢性炎症,且许多成分在传统医学中已有长期安全应用历史。
3.3 改善交叉保护免疫
部分天然佐剂可增强对不同毒株的交叉保护。皂苷类免疫刺激复合物(ISCOMs)可显著提升H1N1疫苗诱导的血凝抑制(HI)滴度,并在小鼠中完全抵御异亚型H2N2攻击,该保护作用与针对HA保守表位的CTL应答相关。Matrix-M佐剂结合HA纳米颗粒可提升对漂移H3N2毒株的保护,并在小鼠、雪貂和人类试验中诱导针对高致病性H5N1和H7N7的交叉中和抗体。霍乱毒素(CT)及其B亚基(CTB)在鼻内免疫模型中亦可增强对异亚型病毒的抗体反应与完全保护。
3.4 配方灵活性
天然提取物因来源多样且安全性高,可兼容于亚单位、灭活、病毒载体及纳米颗粒等多种疫苗平台,并适用于肌肉注射、鼻内喷雾等不同给药途径,为无创免疫策略的开发提供了可能。
4 天然提取物佐剂的筛选方法
4.1 体外筛选
体外检测可快速评估天然化合物的免疫刺激特性。抗原呈递细胞活化实验检测共刺激分子及细胞因子表达;T细胞增殖与极化实验通过DC-T或巨噬细胞-T共培养体系评估Th1/Th2分化及混合淋巴细胞反应;B细胞活化实验检测抗体类别转换及记忆B细胞形成;报告基因实验利用NF-κB、AP-1、IRF3、STAT6等信号通路响应元件识别靶向TLR、RIG-I样受体或炎症小体的活性成分;细胞毒性与安全窗口测定采用MTT、LDH释放及Annexin V/PI染色等方法。人源类器官与无动物实验模型可模拟人体免疫微环境,预测临床反应原性并减少动物使用。
4.2 体内筛选
小鼠模型(如BALB/c、C57BL/6)用于验证体外结果,可通过肌肉、鼻内、腹腔、口服或皮下途径接种,评估抗原特异性IgG及其亚类、T细胞应答(ELISpot、胞内细胞因子染色)及攻毒保护效果(病毒载量、体重变化、生存率)。免疫后血清、肺泡灌洗液及组织中的细胞因子谱分析有助于理解免疫类型。毒理与组织病理学检查监测全身与局部安全性。
5 结论
天然提取物通过活化抗原呈递细胞、调节细胞因子及促进适应性免疫,可有效提升流感疫苗的体液与细胞免疫应答,诱导免疫球蛋白类别转换与T细胞活化,从而提高中和抗体滴度与攻毒存活率。其低反应原性、多平台兼容性及潜在交叉保护能力,使其成为开发高效广谱下一代流感疫苗的重要方向。
6 局限性与未来建议
天然提取物面临批次差异大、成分复杂难以确定单一活性标记及规模化高纯度生产的挑战。未来应结合高通量生物活性分析精准定位靶点,开发合成类似物以保证化学一致性,并推进至临床试验阶段验证其安全性与交叉保护效力。

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