氧乙?;鶎?xì)菌多糖免疫原性的影響,免疫學(xué)論文_第1頁
氧乙?;鶎?xì)菌多糖免疫原性的影響,免疫學(xué)論文_第2頁
氧乙酰基對細(xì)菌多糖免疫原性的影響,免疫學(xué)論文_第3頁
氧乙?;鶎?xì)菌多糖免疫原性的影響,免疫學(xué)論文_第4頁
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文檔簡介

氧乙?;鶎?xì)菌多糖免疫原性的影響,免疫學(xué)論文很多細(xì)菌外表多糖,如莢膜多糖、胞外多糖、肽聚糖以及脂寡糖等都被不同程度的氧乙?;揎?。以莢膜多糖為例,它是一種重要的毒力因子,也是細(xì)菌性多糖疫苗和結(jié)合疫苗的主要成分。有研究表示清楚在腦膜炎球菌A、C、Y、W135、H、I、K以及29E群莢膜多糖,大腸桿菌K1型莢膜多糖,金黃色葡萄球菌5型和8型莢膜多糖,腸道沙門菌傷寒Vi多糖,肺炎球菌1、7F、9V、11A、15B、17F、18C、20、22F和33F型莢膜多糖,B群鏈球菌Ia、Ib、II、III、V和VI型莢膜多糖中都存在不同程度的氧乙酰化修飾[1].以莢膜多糖為主要成分的疫苗,在莢膜多糖的純化、衍生、結(jié)合經(jīng)過中,氧乙酰基易受中性或堿性pH環(huán)境的影響而缺失,導(dǎo)致不同批次疫苗多糖中氧乙?;看嬖诓町?。對細(xì)菌多糖中氧乙?;匦缘难芯坑兄诶斫庋跻阴;揎棇?xì)菌功能和多糖免疫原性的影響。1細(xì)菌多糖合成機(jī)制及氧乙?;揎椂嗵菣C(jī)理1.1細(xì)菌多糖合成機(jī)制細(xì)菌莢膜多糖、胞外多糖以及脂多糖O抗原有著類似的合成途徑,根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制和糖基轉(zhuǎn)移酶的差異,能夠分為3種機(jī)制:Wzy依靠途徑,合成酶依靠途徑和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體依靠途徑。華而不實(shí)Wzy和合成酶是指相應(yīng)合成機(jī)制的聚合酶,這兩種多糖合成機(jī)制廣泛存在于革蘭陰性菌和陽性菌中,而ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體依靠途徑當(dāng)前只發(fā)現(xiàn)存在于革蘭陰性菌中[2].1.1.1Wzy依靠途徑這一途徑主要發(fā)生在脂多糖O抗原的合成經(jīng)過中[3].除3型和37型外,其他血清型的肺炎球菌莢膜多糖也都以此機(jī)制合成。以2型肺炎球菌莢膜多糖為例[2],其合成途徑分為三個(gè)階段。起始階段以胞質(zhì)中糖核苷酸為供體,脂載體十一異戊烯磷酸〔Und-P〕為糖受體,糖基轉(zhuǎn)移酶Cps2E催化反響。接下來單糖單元通過翻轉(zhuǎn)酶Wzx從細(xì)胞內(nèi)膜外表翻轉(zhuǎn)到外周質(zhì)空間,以非漸進(jìn)性聚合酶Wzy聚合構(gòu)成長鏈的重復(fù)單位。最后共價(jià)鏈接到肽聚糖或者細(xì)胞膜外表。脂多糖O抗原的合成經(jīng)過和上述途徑類似,但是最后鏈接的是外膜脂質(zhì)A的核心區(qū)域[3].1.1.2合成酶依靠途徑與Wzy途徑不同,該途徑最顯著的特點(diǎn)是在多糖合成的起始階段、聚合階段以及轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)過中只要一種酶介入。3型和37型肺炎球菌莢膜多糖[4]、透明質(zhì)酸以及纖維素均由該途徑合成。以3型肺炎球菌莢膜多糖合成為例,介入反響的合成酶是一種漸進(jìn)性-糖基轉(zhuǎn)移酶,在多糖鏈的延伸經(jīng)過中伴隨著長鏈轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞膜。相比Wzy途徑,由該途徑合成的多糖重復(fù)單位都較為簡單,一般只含有一種或兩種單糖,糖鏈最后鏈接的是磷脂酰甘油而不是肽聚糖。1.1.3ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體依靠途徑該途徑主要發(fā)生在腦膜炎球菌莢膜多糖,部分型別的大腸桿菌O抗原的合成經(jīng)過中[5].與前兩種合成途徑不同,在該途徑中多糖鏈的合成是在細(xì)胞內(nèi)膜胞質(zhì)面完成的,通過ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體將合成的糖鏈轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜外表。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體有很多細(xì)胞學(xué)功能,包括運(yùn)送營養(yǎng)物質(zhì)、蛋白質(zhì)以及多糖。其構(gòu)造主要包括兩對跨膜構(gòu)造域TMs和NBDs以及兩對輔助蛋白KpsE和KpsD.NBDs結(jié)合的ATP水解后誘導(dǎo)TMs構(gòu)造改變,進(jìn)而將合成的多糖鏈運(yùn)送至胞外。KpsE和KpsD促進(jìn)多糖鏈從內(nèi)膜胞質(zhì)面翻轉(zhuǎn)到細(xì)胞膜外表。在多糖鏈的合成經(jīng)過中,不同型別的腦膜炎球菌莢膜多糖糖基轉(zhuǎn)移酶并不一樣。B群和C群腦膜炎球菌糖鏈的延伸是通過一種單一構(gòu)造域的多聚唾液酸轉(zhuǎn)移酶完成的,而Y群和W135群糖鏈的延伸是通過一種含有兩個(gè)構(gòu)造域的糖基轉(zhuǎn)移酶完成的,分別為氨基端的己糖基轉(zhuǎn)移酶和羧基端的唾液酸轉(zhuǎn)移酶[6].1.2氧乙?;揎椂嗵菣C(jī)理1.2.1細(xì)菌肽聚糖氧乙?;腛atA和PatA/PatB途徑肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分,也是宿主細(xì)胞固有免疫系統(tǒng)中溶菌酶的主要目的。肽聚糖氧乙?;軌虮Pl(wèi)細(xì)菌不被溶菌酶降解,進(jìn)而在宿主體內(nèi)誘導(dǎo)一系列病理生理學(xué)行為,如激活補(bǔ)體、發(fā)熱反響等[7].其氧乙?;稽c(diǎn)是N-乙酰胞壁酸殘基的C-6羥基。氧乙?;潭纫蚓N和培養(yǎng)條件不同而有差異,在20%~70%之間。細(xì)菌肽聚糖氧乙酰化是細(xì)菌成熟的標(biāo)志事件,兩種不同的酶系統(tǒng)都介入了這一事件。革蘭陽性菌通過一種跨膜的肽聚糖氧乙?;D(zhuǎn)移酶〔OatA或OatB〕,將乙酰基從胞質(zhì)內(nèi)乙酰輔酶A轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜外肽聚糖相應(yīng)的乙?;稽c(diǎn)上[8].在革蘭陰性菌中也發(fā)現(xiàn)了類似的由兩種蛋白構(gòu)成的酶系統(tǒng),跨膜的肽聚糖氧乙?;D(zhuǎn)移酶A〔PatA〕作為乙酰基的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,周質(zhì)的肽聚糖氧乙酰基轉(zhuǎn)移酶B〔PatB〕則負(fù)責(zé)將乙?;鶑腜atA轉(zhuǎn)移至肽聚糖相應(yīng)的乙?;稽c(diǎn)上[9].1.2.2腦膜炎球菌莢膜多糖乙?;D(zhuǎn)移酶特性乙?;D(zhuǎn)移酶能夠?qū)⒁阴;鶑囊阴]o酶A轉(zhuǎn)移至很多原核和真核系統(tǒng)的相應(yīng)乙?;孜锷?。不同的細(xì)菌,其乙?;D(zhuǎn)移酶大多數(shù)分屬兩類蛋白質(zhì)家族,一類是內(nèi)在膜蛋白家族,另一類是NodL-LacA-CysE蛋白質(zhì)家族。W135群和Y群腦膜炎球菌莢膜多糖的乙?;D(zhuǎn)移酶OatWY和NodL-LacA-CysE蛋白質(zhì)家族存在序列同源性,而C群腦膜炎球菌莢膜多糖的乙?;D(zhuǎn)移酶OatC和任何已經(jīng)知道的蛋白質(zhì)之間沒有序列同源性[10].A群腦膜炎球菌莢膜多糖的乙?;D(zhuǎn)移酶My-nC不同于OatWY和OatC,是一種新型的乙酰基轉(zhuǎn)移酶。其利用乙酰輔酶A作為乙?;w,修飾莢膜多糖的氮乙酰甘露糖胺殘基〔ManNAc〕C-3和C-4的氧乙?;?,MynC對C群腦膜炎球菌莢膜多糖沒有作用[11].1.2.3wcjE基因調(diào)控肺炎球菌莢膜多糖氧乙?;痺cjE基因是一個(gè)高度保守的調(diào)控肺炎球菌莢膜多糖氧乙?;幕?,當(dāng)前已在14種血清型的肺炎球菌莢膜多糖中發(fā)現(xiàn),包括9V、11A、11D、11F、15F、20、31、33A、35A、35C、42、43、47A和47F型血清型[4].wcjE基因編碼的氧乙酰基轉(zhuǎn)移酶和肽聚糖、脂多糖的氧乙酰基轉(zhuǎn)移酶同屬于蛋白質(zhì)家族PF01757[12].9V型肺炎球菌莢膜多糖有6個(gè)氧乙?;稽c(diǎn),華而不實(shí)-N-乙酰甘露糖胺基上C-6和-糖醛酸上C-3存在氧乙?;揎棥Q芯勘硎厩宄?,去除wcjE基因的9V型肺炎球菌突變菌株,其莢膜多糖-N-乙酰甘露糖胺基上的C-6不存在氧乙?;v明wcjE基因表示出的氧乙?;D(zhuǎn)移酶在華而不實(shí)發(fā)揮了重要的作用[13].2氧乙?;鶎?xì)菌多糖免疫原性的影響2.1氧乙?;鶎Ψ窝浊蚓v膜多糖免疫原性的影響肺炎球菌是肺炎、中耳炎、腦膜炎、菌血癥等侵襲性疾病的主要致病菌。當(dāng)前已發(fā)現(xiàn)超過90種的肺炎球菌血清型,莢膜多糖是其分型根據(jù),華而不實(shí)1、7F、9V、11A、15B、17F、18C、20、22F和33F型肺炎球菌莢膜多糖存在氧乙酰化修飾。11A型肺炎球菌莢膜多糖平均每個(gè)重復(fù)單位上存在2.6個(gè)氧乙酰基,研究表示清楚去除氧乙?;?1A型肺炎球菌莢膜多糖免疫原性降低[14].去除氧乙?;矔?dǎo)致15B型肺炎球菌莢膜多糖抗原構(gòu)造改變,誘導(dǎo)的功能性抗體活性損失[15].對18C型肺炎球菌的研究表示清楚,氧乙?;コ那v膜多糖,誘導(dǎo)的免疫原性并沒有變化[16].2.2氧乙酰基對腦膜炎球菌莢膜多糖免疫原性的影響腦膜炎球菌是腦膜炎和腦膜炎球菌血癥等侵襲性細(xì)菌感染的主要致病菌。根據(jù)莢膜多糖生物組分的不同能夠分為13個(gè)血清型,A、B、C、W135、Y、和X是主要的致病血清型。華而不實(shí)A群莢膜多糖的C-3和C-4,C群莢膜多糖的C-7和C-8,Y群莢膜多糖的C-7和C-9以及W135群莢膜多糖的C-7和C-9都存在氧乙?;揎梉17].在英國,對腦膜炎球菌感染的攜帶者和臨床診斷患者的研究發(fā)現(xiàn),從患者體內(nèi)分離出的腦膜炎球菌的莢膜多糖中Y群有79%被氧乙?;?,C群有88%被氧乙?;?,而W135群只要8%被氧乙酰化[18].在小鼠中試驗(yàn)的研究表示清楚,氧乙酰化修飾的A群腦膜炎球菌結(jié)合疫苗和去氧乙?;慕Y(jié)合疫苗相比,其殺菌抗體滴度增長了32倍。抑制ELISA檢測抗原性的結(jié)果同樣表示清楚,大多數(shù)抗體特異性辨別含有氧乙?;那v膜多糖,表示清楚完全去除氧乙?;鶗p弱A群腦膜炎球菌莢膜多糖的免疫原性和抗原性[19].但在2018年對一種四價(jià)腦膜炎球菌結(jié)合疫苗的三期臨床試驗(yàn)結(jié)果表示清楚,3種A群腦膜炎球菌莢膜多糖氧乙?;揎棾潭炔煌?8%、82%、92%〕的結(jié)合疫苗的免疫原性沒有變化,表示清楚A群腦膜炎球菌莢膜多糖的氧乙?;潭炔粫绊懡Y(jié)合疫苗的免疫原性[20].早在上世紀(jì)70年代和80年代,就有臨床試驗(yàn)表示清楚氧乙?;鶎群腦膜炎球菌多糖疫苗的免疫原性并非必須,并且建議在所有年齡組的接種人群中,以去除氧乙?;那v膜多糖替代氧乙?;揎椀那v膜多糖作為疫苗的有效成分[21].這一觀點(diǎn)在C群腦膜炎球菌結(jié)合疫苗的臨床前小鼠研究中得到再次確認(rèn)。研究比照了由不同氧乙?;康那v膜多糖和去除氧乙?;那v膜多糖分別制備的結(jié)合疫苗,結(jié)果表示清楚,疫苗的免疫原性和莢膜多糖的氧乙酰基的水平具有負(fù)相關(guān)性關(guān)系,血清殺菌滴度與去除氧乙酰基莢膜多糖特異性IgG抗體水平相關(guān)[22].隨后在英國對這種去除氧乙?;慕Y(jié)合疫苗進(jìn)行了一系列臨床研究,研究結(jié)果表示清楚,該去除氧乙?;慕Y(jié)合疫苗具有良好的耐受性,在成人、兒童、嬰兒體內(nèi)的免疫原性均較高。NeisVac-C疫苗〔百特醫(yī)療保健公司生產(chǎn)〕作為唯一被許可的去除氧乙?;苽涞腃群腦膜炎球菌結(jié)合疫苗,在全世界32個(gè)國家得到應(yīng)用。不同的氧乙酰化位點(diǎn)也會導(dǎo)致C群腦膜炎球菌莢膜多糖免疫原性的差異。有研究表示清楚,C-7和C-8氧乙?;那v膜多糖的免疫原性并不一樣。血清殺菌試驗(yàn)的結(jié)果表示清楚,C-7氧乙?;那v膜多糖的免疫原性要高于C-8氧乙?;那v膜多糖[1],這可能是由于C-7氧乙?;亩嗵呛腿パ跻阴;亩嗵怯蓄愃频臉?gòu)象〔去氧乙酰化的C群腦膜炎球菌莢膜多糖的免疫原性更強(qiáng),二者免疫原性類似〕.不同的氧乙?;稽c(diǎn)也會影響Y群腦膜炎球菌莢膜多糖的構(gòu)象。C-9氧乙?;腨群腦膜炎球菌莢膜多糖和去除氧乙酰基的莢膜多糖糖苷鍵鏈接的構(gòu)象類似,而C-7氧乙酰化的莢膜多糖則在糖苷鍵鏈接上展現(xiàn)出明顯的構(gòu)象差異[23].有假設(shè)以為這可能是由于C-7氧乙?;那v膜多糖可能會影響唾液酸糖苷鍵的扭轉(zhuǎn),而C-9氧乙?;那v膜多糖氧乙酰化位點(diǎn)遠(yuǎn)離糖苷鍵,不會影響糖苷鍵扭轉(zhuǎn),對莢膜多糖構(gòu)象沒有影響。氧乙?;鶎群腦膜炎球菌莢膜多糖免疫原性的影響并不明顯,氧乙?;鶗腃-7向C-9遷移,而C-9氧乙?;那v膜多糖和去除氧乙酰基的莢膜多糖相比,二者糖苷鍵鏈接的構(gòu)象類似,因而免疫原性差異不同不大。W135群腦膜炎球菌莢膜多糖由半乳糖和唾液酸的二糖重復(fù)單位構(gòu)成。研究表示清楚,去除氧乙?;鶎135群腦膜炎球菌莢膜多糖的免疫原性沒有影響。相比氧乙?;那v膜多糖〔OAc+PS〕,不存在氧乙酰基的莢膜多糖〔OAc-PS〕以及用化學(xué)方式方法部分去除氧乙?;那v膜多糖〔de-OAcPS〕制備的結(jié)合疫苗有更高層次的多糖蛋白比,結(jié)合效率更高層次。在結(jié)合經(jīng)過中,OAc+的莢膜多糖相比OAc-或de-OAc的莢膜多糖,其半乳糖殘基更易受高碘酸鈉活化步驟的毀壞[24].2.3氧乙?;鶎甐i多糖免疫原性的影響氧乙?;鶚?gòu)成了傷寒Vi多糖的部分免疫顯性表位,其氧乙?;稽c(diǎn)是多糖骨架上N-乙酰半乳糖胺醛酸的C-3.Rijpkema等[25]的研究發(fā)現(xiàn),氧乙酰化程度低于25%的傷寒Vi多糖疫苗,其免疫原性明顯降低,表示清楚疫苗的保衛(wèi)性依靠于Vi多糖上存在的氧乙?;?氧乙?;?0世紀(jì)90年代,有研究報(bào)道[23]C群、Y群和W135群腦膜炎球菌莢膜多糖在溶液中儲存時(shí)會發(fā)生氧乙酰基的漂移。C群腦膜炎球菌莢膜多糖最初溶解時(shí),其多糖構(gòu)造中N-乙酰神經(jīng)氨酸殘基中C-7和C-8氧乙?;壤秊?∶1,多糖溶解液在22℃放置數(shù)天后,這一比值為1∶3.和C群莢膜多糖類似,Y群和W135群腦膜炎球菌莢膜多糖在儲存經(jīng)過中也會發(fā)生氧乙?;?。最初溶解的莢膜多糖和在室溫下放置數(shù)天后的莢膜多糖溶解液相比,氧乙?;鶑腘-乙酰神經(jīng)氨酸殘基中C-7遷移到C-9.N-乙酰神經(jīng)氨酸的C-7和C-9上也存在氧乙?;芠26].C-7氧乙?;腘-乙酰神經(jīng)氨酸溶解液在pH5.0環(huán)境下相對穩(wěn)定,而在pH7.5環(huán)境下幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镃-9氧乙?;?,pH4~6之間的環(huán)境能夠避免C-7氧乙?;?,同時(shí)能夠保衛(wèi)氧乙酰基不被水解。在50mmol/LTris/HC1緩沖液,pH8.0條件下,當(dāng)儲存溫度由0℃上升到37℃時(shí),超過70%氧乙?;鶑腃-7漂移到C-9.4WHO和(歐洲藥典〕對細(xì)菌性多糖疫苗氧乙酰基含量質(zhì)控要求WHO生物制品標(biāo)準(zhǔn)化專家委員會建議A群腦膜炎球菌結(jié)合疫苗中莢膜多糖氧乙?;痆27],并建議使用由國家監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的已驗(yàn)證方式方法,如比色法,核磁共振氫譜法〔1HNMR〕,高效陰離子交換色譜-電導(dǎo)測定法〔HPAEC-CD〕等來測定結(jié)合疫苗中氧乙酰基的含量。氧乙?;馁|(zhì)量摩爾濃度應(yīng)不低于2mmol/g莢膜多糖〔或每一多糖重復(fù)單位中氧乙?;哪柗?jǐn)?shù)61.5%〕,以保證生產(chǎn)經(jīng)過中批間的一致性。同時(shí)建議,假如C群腦膜炎球菌結(jié)合疫苗中莢膜多糖含有氧乙酰基,那么氧乙?;馁|(zhì)量摩爾濃度應(yīng)不低于1.5mmol/g莢膜多糖[28].專家委員會也建議對肺炎球菌結(jié)合疫苗中1、7F、9V、11A

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