广东畜牧兽医科技２０１１年（第３６卷）第２期 专题综述 ・９・ 壳聚糖黏膜佐剂促进黏膜免疫的研究进展 师秀敏，，赵忠鹏・一，闫芳 ，王希良。 （１．山西农业大学动物科技学院，山西太谷０３０８０１；２．军事医学科学院微生物与流行病研究所，病原 微生物生物安全国家重点实验室，北京１０００７１） 摘要：近年来通过黏膜部位释放抗原物质的新型免疫方法受到了越来越多的关注，其中鼻腔免疫被 认为是最有前景的给药途径，佐剂可以提高或优化对通过黏膜或系统途径接种抗原的免疫应答，新的黏 膜佐弃ｊ和传递系统是疫苗领域的研究热点。本丈就纳米载体一壳聚糖作为特殊的黏膜免疫佐剂和ＰＥＧ交 联壳聚糖季铵盐智能水凝胶体系作为新型的鼻腔免疫传递系统作一综述。 关键词：黏膜佐剂；免疫 中图分类号：￥８５２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—８５６７（２０ｌ１）０２—０００９—０２ 目前，疫苗的研究主要集中在如何提高接种 的效率、简化免疫途径、保证疫苗的安全性及稳定 性等方面。传统的免疫方式操作较复杂，抗原用量 大，且要使用针头这一潜在的感染源，容易引起局 后并不会影响其生物相容性和可降解性。此外，壳 聚糖还具有良好凝结能力和免疫刺激活性。壳聚 糖制剂可以是粉末、溶液、水凝胶或胶体颗粒（微 粒和纳米粒）。壳聚糖纳米粒比溶液制剂更有效地 促进黏膜对疫苗吸收，增强机体对疫苗的免疫反 应。研究者已证明含有可溶性壳聚糖流感疫苗与 普通的水溶性流感疫苗相比，该制剂能促进小鼠 体内血凝抑制抗体的产生。基于上述生物特性，壳 聚糖在黏膜免疫中得到了广泛应用。它作为黏膜 疫苗佐剂有如下优点： 部的炎症反应。鼻腔免疫简单方便，无痛，能避免 针头感染，适合大量人群的免疫以及新生婴儿的 免疫接种。但现有鼻黏膜免疫体系免疫效果较差、 疫苗生物利用度低。因此，黏膜佐剂和传递系统被 认为是疫苗的重要组成部分，佐剂的合理应用是 鼻腔免疫策略成功的关键。研究者们已采用各种 各样的疫苗载体或加入佐剂以提高疫苗在鼻腔处 的吸收率，如粉末制剂、微球制剂、溶液制剂或加 入表面活性剂、黏膜渗透促进剂以及粘附剂等。其 中凝胶制剂是较新的一类剂型。与常用的溶液剂 型或粉末剂型相比，它的黏度较高，能有效延长疫 苗在鼻腔中的停留时问，同时实现疫苗的缓慢持 续释放［ 。 １．１ 黏膜吸附特性壳聚糖是由葡萄糖胺和Ｎ一 乙酰基葡萄糖胺共聚物组成的一种天然多糖，是 甲壳素Ｎ一脱乙酰基后的衍生物。其分子中的羟 基、氨基可与黏膜粘液中带负电荷的糖蛋白形成 氢键而产生粘附作用，这样可以延缓抗原的清除， 使其有更多的时间与黏膜接触，使抗原易穿过黏 膜屏障与黏膜下的淋巴组织发生作用。壳聚糖黏 膜吸附性微球能诱导黏膜和系统免疫反应。微球 １ 多糖类纳米载体——壳聚糖作为黏膜 疫苗佐剂的优越性 壳聚糖是一种阳离子多聚糖，来源于甲壳类 动物外壳中的甲壳质，是自然界中惟一含游离氨 基碱性基的可食性动物纤维，它具有良好的生物 相溶性和低毒性及促渗作用，在药学和医学领域 与小肠中下游黏膜之间的粘附性，能够加强它与 肠腔表面的紧密接触，有利于微球继续向集合淋 巴结（ＰＰ）转运，进而引起全身及黏膜免疫反应。另 外，最新报道指出，硫醇化壳聚糖由于具有更高的 ，卜物粘附性，可用于促进基因转染和传递。它能浓 缩ＤＮＡ，已有研究用绿色荧光蛋白包裹的质粒模 型证实了其体内外的基因表达。说明纳米复合物 在后期可产生更强的基因表达，这是由于基因的 缓慢释放和表达所致［３］。 倍受关注：它能与活体组织相容，被体内的溶菌 酶、胃蛋白酶降解后，降解产物能完全被人体吸 收，无毒、无副作用而且壳聚糖还具有降低血脂、 提高免疫力、抗肿瘤等特点，目前已作为一种新型 的保健品上市销售瞳］。对壳聚糖进行季铵化修饰 １．２促渗作用 壳聚糖可使黏膜上皮细胞紧密结 收稿日期：２０１卜０１—１ ０ ．１０． 专题综述 壳聚糖黏膜佐剂促进黏膜免疫的研究进展一师秀敏，等 合蛋白的结构发生改变，从而开放跨膜通道，提高 黏膜通透性，促进肽类等水溶性大分子的跨黏膜吸 收。用壳聚糖及其衍生物作用Ｃａｃｏ一２细胞单层，可 引起跨上皮细胞电阻降低，表明壳聚糖能打开细胞 旁紧密连接，因此它能促进大分子药物尤其是蛋白 质类药物和抗原顺利通过细胞旁路进入体内，增强 药物的渗透吸收，提高药物的生物利用度。 １．３免疫活性壳聚糖可有效促进局部（特别是 黏膜局部）的免疫反应，增强抗原传递系统功能， 具有免疫佐剂和免疫调节效应。它能够提高巨噬 细胞、Ｔ细胞、浆细胞、Ｂ细胞、嗜酸性粒细胞及多 形核细胞的活性和积聚能力，阻止病原微生物的 侵入和定居，诱导细胞因子如ＩＦＮ—Ｙ、ＩＬ－４等的 产生，激发有效的Ｔ细胞免疫应答，中和细菌毒素， 增强迟发型变态反应和细胞毒性Ｔ细胞反应 。用 不含蛋白质抗原的壳聚糖口服研究，发现壳聚糖 可引起ＩＬ一１０释放及粘膜ＩＬ一４的表达，并激活脾 脏的ＣＤ。 Ｔ细胞，明显上调黏膜Ｔｈ２免疫反应，巨 噬细胞摄取壳聚糖后即可活化。壳聚糖的这种非 特异免疫佐剂作用与其脱乙酰化程度和剂型有 关，脱乙酰化程度高的可溶性壳聚糖剂活性较弱， 而颗粒状壳聚糖更易诱导巨噬细胞的吞噬作用。 ２壳聚糖在黏膜免疫中的佐剂效应 疫苗经鼻黏膜免疫产生的免疫反应常不能 达到理想的免疫效果，故需依赖一些有效的黏膜 免疫佐剂和载体系统。壳聚糖具有生物粘附性， 可以延缓抗原的清除，还可开放跨膜通道，这种 强助渗作用使抗原易穿过黏膜屏障与黏膜下的 淋巴组织发生作用。将破伤风类毒素抗原包裹在 壳聚糖－ＴＰＰ载体中，经滴鼻免疫小鼠后可诱导 产生较高水平的特异性抗体，增加血浆Ｉｇ６、粘膜 ＩｇＡ的产生及诱导细胞免疫，且免疫应答与没加 佐剂的相比可持续更长时间，这说明该佐剂促进 了包裹的抗原到达鼻淋巴结（ＮＡＬＴ）和引流淋巴 结，并实现了其缓慢释放。将流感病毒与壳聚糖 共同接种于Ｂａｌｂ／ｃ小鼠的鼻腔内，血清ＴｇＧ抗 体明显升高并且还产生了局限性ｓＩｇＡ反应，说 明壳聚糖可作为佐剂诱导局部粘膜免疫。用壳聚 糖包裹脑膜炎双球菌疫苗（ＭＣＰ—ＣＲＭ１９７）免疫 Ｂａｌｂ／ｃ小鼠，血清和粘膜产生很高的抗ＭＣＩ’特异 性抗体，两次鼻免疫后血清杀菌效价升高１２倍， 明显增强了免疫保护水平。这表明壳聚糖可以促 进粘膜淋巴组织对抗原的吸收，从而诱导出强烈 的今身和粘膜免疫应答。有研究报道，用壳聚糖 衍生物ＴＭＣ包裹流感病毒亚单位疫苗，经鼻免疫 小鼠，血清产生较强的血凝抑制和特异性ＩｇＧ抗 体反应，高于肌肉注射疫苗组；第二次免疫效果 进一步提高，远高于单独用疫苗经鼻免疫产生的 抗体水平。进一步检测鼻肺冲洗液，单独抗原组 和肌注组ＩｇＡ分泌低或无，ＴＭＣ包裹抗原纳米粒 组显著提高了粘膜特异性ＩｇＡ分泌，表明壳聚糖 衍生物可明显提高其局部和血清抗体反应［５＿。这 些都显示出壳聚糖在鼻粘膜免疫中具有良好的 佐剂效应。 ３ ＰＥＧ交联壳聚糖季铵盐智能水凝胶作 为黏膜传递系统的研究 与传统的水凝胶不同，智能水凝胶是能够响 应外部刺激，其结构和特性 （主要是体积或相 态）能发生变化的一类水凝胶。多种物理和化学 刺激信号均可被用于引发智能水凝胶产生相应 改变。物理刺激信号包括温度、电场、溶剂组成、 光、压力、声和磁场等；化学或生化刺激信号包括 ｐＨ、离子强度、抗体和特定分子等，如当发生变化 或刺激时，水凝胶的体积会发生变化，呈现体积 相转变行为（溶胀相一一收缩相）；一旦外界刺 激消失时，凝胶系统有自动恢复到内能较低的稳 定状态趋势。以下主要讨论温度和ｐＨ及抗原敏 感ＰＥＧ交联壳聚糖季铵盐智能水凝胶作为黏膜 传递系统的优越性［６］。 抗原尤其是大分子抗原的透过率依然很低。针 对这些缺点，研究者将疫苗制备成以ＰＥＧ交联壳聚 糖季铵盐智能水凝胶作为鼻黏膜传递系统的鼻用 原位凝胶，ＪＪ￣Ｊ，以液体形式给药，滴入鼻腔后转变 为具有适宜生物粘附性的凝胶粘附于鼻粘膜上，可 以延长疫苗在鼻腔内的滞留时间，降低纤毛对疫苗 的清除率，减少流失和对咽部的刺激，因而具有生 物利用度高、提高免疫保护、降低副反应等优点。 以ＰＥｇ交联壳聚糖季铵盐水凝胶为传递系统 与布鲁氏菌１０４Ｍ活疫苗等体积混合，滴鼻免疫 Ｂａｌｂ／ｃ小鼠后，诱导血清中ＩｇＧ、ＩｇＡ抗体比单活 菌苗组显著升高，同时诱导鼻咽、肺特异性粘膜抗 体ＩｇＡ升高，尤其是肺灌洗液内抗体升高极为显 著。该滴鼻免疫组的小鼠血清中细胞因子ＩＦＮ—Ｙ、 ＩＬ一４的分泌量显著高于单活菌组。流式仪检测显 示以ＰＥＧ交联壳聚糖季铵盐水凝胶加１ ０４Ｍ活菌苗 （下转第１４页） ．１４． 畜牧技术 吲 ｍ 发酵抑制剂对紫花苜蓿青贮发酵品质的影响一陈卢亮，等 ｏｆ ｇｒａｓｓ ｓｉｌａｇｅ ＩＩ．Ｔｈｅ ｌａｃｔｏｂａｃｉ１１ｉ［Ｊ］．Ａｐｐｌ Ｍｉｒｏ— ｂｉｏｌ，１９６０，８：２２３—２３４． ｄｒｙ ＣＯＷＳ［Ｊ］．Ｇｒａｓｓｌａｎｄ Ｓｃ ｉ ｅｎｃｅ，２００２，４８（３）：２２７—２３５． ［４］Ｐｌａｙｎｅ Ｍ Ｊ，ＭｃＤｏｎａｌｄ Ｐ Ｔｈｅ ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ ｃ０ｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ Ｏｆ ｈｅｒｂａｇｅ ａｎｄ ｓ ｉ ｌａｇｅ［Ｊ］ Ｊ Ｓｃｉ Ｆｏｏｄ Ａｇｒｉｃ，１９６６，１７： ２６４—２６８ ［９］Ｌｉｎ Ｃ．Ｅｐｉｔｈｙｔｉｃ ｍｉｃｒｏ ｆｌｏｒａ ｏｎ ａｌｆａｌｆａ ａｎｄ ｃｏｒｎ： Ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅ——ｅｎ—— 王加启，于建国．饲料分析与检验［脚．北京：中国计量出版 ｓｉ１ ｉ ｎｇ ａｎｄ ｅｎｓｉ１ｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄｓ：ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｄｉ－ ｔｉｖｅｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｌａｇｅ ｆｅｒｍｅｎｔａ－ 社，２００４，４６—５１． 宁开桂．实用饲料分析手册［Ⅳ妇．北京：中国农业科技出版社 １９９３，３６—３７． ｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｐｈ Ｄ ｄｉｓｓ．Ｋａｎｓａｓ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｍａｎｈａｔ— ｔａｎ，ＫＳ：１９９２． Ｂｒｏｄｅｒｉｃａ Ｇ Ａ，Ｋａｎｇ Ｊ Ｈ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｄｅ— ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ ａｎｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｉｎ ｒｕｍｉｎａｌ ［１Ｏ］Ｃａｉ Ｙ Ｓ．Ｋｕｍａｉ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｃｔａｔｅ ｉｓｏｍｅｒｓ ｉｎ ｆａｒｍ ｓｉｌａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｆｌｕｉｄ ａｎｄ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｍｅｄｉａ［Ｈ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄａｉｒｙ Ｓｃｉ ｅｎｃｅ，１９８０，６３（１）：６４—７５． Ｌｏｎｇｓｔｏｎ Ｃ ｗ，Ｂｏｕｍａ Ｃ．Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉ ｓｍ ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ｏＮ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ Ｌ－ｌａｃ— ｔａｔｅ ｉｎ ｓｉｌａｇｅ［Ｊ］．Ａｎｉｔａ Ｓｃｉ ＴｅｃｈｎＯ１（Ｊｐｎ），１９９４， ６５：】４－２】． ●◆●●“ ●”●●●●●●●◆●◆◆●●●◆●◆●●●◆◆●●◆●●◆●◆●●◆．●－◆ｉ●，ｌ ｌ（上接第１０页） 组的小鼠ＣＤ 和ＣＤ 细胞数量显著升高，这显示 ｓｐｈｅｒｅｓ ａｓ ａ ｎａｓａｌ ｄｅｌ ｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐｅｐｔｉｄｅ ｄｒｕｇｓ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｒｅｌｅａｓｅ ａｎｄ ｉｎ ｖｉｖｏ ＰＥＧ交联壳聚糖季铵盐水凝胶作为黏膜传递系统 能使疫苗增强脾脏的细胞免疫水平。 以上说明以ＰＥＧ交联壳聚糖季铵盐水凝胶为 传递系统制备的疫苗不仅能提高疫苗的全身免疫 应答，还能促进诱导呼吸道等局部黏膜ｓＩｇＡ抗 体，增强局部免疫应答，提高细胞免疫水平，为高 效黏膜疫苗的免疫保护奠定了基础。 ｉｎｓｕｌｉｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｒａｔｓ［Ｊ］．Ｊ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｅｌｅａｓｅ， ２００６．１１３：３１—３７． ［５］魏雕，陆丽芳，钟高仁，等．温度敏感型原凝胶用于蛋白类药 物缓释注射给药系统的初步研究［Ｊ］．中国医药工业杂志， ２００６，３７（９）：５９７—６０１． ［６］张永振，徐建国．粘膜免疫系统与粘膜免疫应答的诱导［Ｊ］． 细胞生物学杂志，２００１，２３（１）：９－１６． ［７］岳斌，吴承训．聚丙烯酰胺水凝胶的ＰＨ敏感性研究［Ｊ］．合成 技术及应用，２００６，２ｌ（１）：８－１１． ５结束语 壳聚糖纳米载体和ＰＥＧ交联壳聚糖季铵盐水 凝胶作为疫苗载体的研究尚处于起步阶段。它们 作为一种新兴的非病毒基因载体材料，具有与机 体生物相容性好、可生物降解等优点，体内外实验 ［８］杨倩，周广礼．动物粘膜免疫新进展［Ｊ］．畜牧与兽医，２００１， ３３（５）：３８—３９． １９ｊ Ｍａｒｔｉｎ Ｆ，Ｋａｇｎｏｆｆ．Ｍｕｃｏｓａｌ ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ：Ｎｅｗ ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ ［Ｊ］．１ｍｍｕｎｏｌ Ｔｏｄａｙ，１９９６，１７（２）：５７—５９． ［１０］Ｈａｃｋｅｒ Ｇ，Ｒｅｄｅｃｋｅ Ｖ，Ｈａｃｋｅｒ Ｈ．Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｍｕｎｅ ｓｙｓｔｅｍｂａｃ ｔｅｒｉａｌ Ｃ ｐＧＤＮＡ［Ｊ］．Ｉｍｍｕｎｏｌ，２００２，１０５（３）：２４５— ２５１＿ 已初步显示出良好的应用前景。近年来，国外对鼠 疫黏膜疫苗的研究日益受到重视，并取得了突破 性的研究结果，研制采用壳聚糖纳米载体为佐剂 的鼠疫Ｆ卜Ｖ重组蛋白黏膜疫苗以进入Ｉ期临床。 ［１１］Ｍｉｔｒａ Ｒ，Ｐｅｚｒｏｎ Ｉ，Ｃｈｕ Ｗ Ａ，Ｍｉｔｒａ Ａ Ｋ．Ｌｉｐｉｄ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ ａｓ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｎａｓａｌ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｏｆ ｉｎｓｕｌｉｎ ［Ｊ］．ｎｔ Ｊ Ｐｈａｒｍ，２０００，２０５（卜２）：１２７—１３４． ［１２］Ｃａｌｌｅｎｓ Ｃ，Ｐｒｉｎｇｅｌｓ Ｅ，Ｒｅｍｏｎ Ｊ Ｐ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉ— ｐｉｅ ｎａｓａｌ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂｉｏａｄｈｅｓｉｖｅ ｐｏｗｄｅｒｓ 随着研究的深入和新剂型的开发，壳聚糖纳米载 体和ＰＥＧ交联壳聚糖季铵盐水凝胶作为佐剂和载 体在黏膜免疫中将发挥重要作用。 参考文献： ［１］卓仁禧，张先正．温度及ｐＨ敏感聚（丙烯酸）／聚（Ｎ一异丙基 丙烯酰胺）互穿聚合物网络水凝胶的合成及性能研究［Ｊ］．高 分子学报，１９９８，（１）：３９—４２． ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌｉｎ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｉｎｔ Ｊ Ｐｈａｒｍ，２００３， ２５０（２）：４１５－４２２． ［１３］张艳艳，马启敏，江志华．壳聚糖季铵盐的合成及性质研究 ［Ｊ］．中国海洋大学学报，２００５，３５（３）：４５９—４６２． ［１４］Ｋｒｉｅｇ Ａ Ｍ。Ｙｉ Ａ Ｋ，Ｍａｔｓｏｎ Ｓ，ｅｔ ａ１．ＣｐＧ ｍｏｔｉｆｓ ｉｎ ｂａｃ— ｔｅｒｉａｌ ＤＮＡ ｔｒｉｇｇｅｒ ｄｉｒｅｃｔ Ｂ－ｃｅｌａ ｃｔｉｖａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｎａ— ｔｕｒｅ，１９９５，３７４（６５２２）：５４６—５４９． ［１ ５］Ｍｅｒｋｕｓ Ｆ Ｗ Ｈ Ｍ。Ｖｅｒｈｏｅｆ Ｊ Ｃ，Ｍａｒｔｔｉｎ Ｅ，ｅｔ ａ１．Ｃｙｃｌｏ— ［２］程东，韩晓英，冯宁，等．壳聚糖的毒性研究［Ｊ］．现代预防医 学 ２００６，３３（２）：１６２—１６４． ｄｅｘｔｒｉｎｓ ｉｎ ｎａｓａｌ ｄｒｕｇ ｄｅｌ ｉｖｅｒｙ［Ｊ］．ｈｄｖ Ｄｒｕｇ Ｄｅｌ ｉｖ Ｒｅｖ，１９９９，３６：４１—５７． ［３］王怡婷，沃恩康．载基因壳聚糖纳米粒的免疫增强效应［Ｊ］． ［１６］Ｌｒｒｕｓｕｎｏ ｎ Ｆ，Ｃａｌｖｏ Ｐ，Ｌ６ ｐｅｚ Ｃ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｓａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｓｕｌｉｎ ｕｓｉｎｇｃｈｉｔ０ｓａｎ 中国组织工程研究与临床康复，２００８，１２（４５）：８８３５ ８８３８． ［４］Ｗａｎｇ Ｊ，Ｔａｂａｔａ Ｙ，Ｍｏｒｉｍｏｔｏ Ｋ．Ａｍｉｎａｔｅｄ ｇｅｌａｔｉｎ ｍｉｃｒｏ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］ Ｐｈａｒｍ Ｒｅｓ，１９９９，１６：１５７６—１５８１．
