摘要: 口蹄疫(Foot-and-mouth disease,FMD)是由口蹄疫病毒(Foot-and-mouth disease virus,FMDV)引起的急性烈性传染病,在我国列为一类传染病之首。目前疫苗强制免疫是我国防控口蹄疫的主要手段。现有商品化口蹄疫疫苗存在抗体产生慢,抗体水平不足,抗体持续期短等问题,而《国家中长期动物疫病防治规划》中要求,在2020年,口蹄疫基本达到免疫无疫,这就迫切要求改进现有疫苗的免疫效力。免疫增强剂是当前免疫学领域研究的热点,是快速提高疫苗免疫效力的手段,从化学本质上看,免疫增强剂包括多肽、脂质、核酸、多糖、糖脂、脂多肽和糖多肽等。与先天免疫相关的关键分子,能够有效的激活天然免疫反应和获得性免疫,是免疫增强剂研究的候选。在人用疫苗中已有商品化产品问世,目前在兽用疫苗上也是研究热点,但无商品化产品问世,因此本研究以先天免疫相关分子为研究对象,研制针对猪用口蹄疫灭活疫苗的高效免疫增强剂。本研究将先天免疫相关分子单独或组合后与灭活口蹄疫抗原混合制成疫苗,免疫仔猪,通过免疫后血清中的液相阻断ELISA(liquid phase block ELISA,LPB-ELISA)滴度来评价免疫效力,确定组方、免疫剂量和使用方式,研制出针对口蹄疫灭活疫苗的最优组方,命名为CVC1302。以猪体免疫试验(监测抗体持续期、细胞免疫和体液免疫)和攻毒保护效果为指标,全面评价了 CVC1302对FMD灭活疫苗的免疫增强效力;同时,测定了 CVC1302对仔猪的一般安全性、急性毒性和蓄积毒性;规模化的应用试验验证了 CVC1302的安全性和对大群免疫后的免疫增强效力;建立了小鼠PCV2感染模型,观察了在免疫应激条件下CVC1302对FMD灭活疫苗的免疫效力和对机体免疫应激的影响,最后,以注射部位和引流淋巴结抗原递呈细胞的活化、B细胞及Tfh细胞的活化及相关转录因子水平、骨髓中长寿浆细胞的比例等为指标,探讨了 CVC1302提高抗体效价和延长抗体水平的机制,为CVC1302的应用提供理论依据。试验分为以下四个部分:试验I.猪用FMD灭活疫苗免疫增强剂CVC1302的制备和效力评价为了提高现有灭活疫苗的免疫效果,将几种先天免疫相关分子单独或组合后配合FMD灭活疫苗免疫仔猪,进行最佳使用组方的研制,免疫后28天采血分离血清,评价血清中LPB-ELISA抗体水平,进一步通过猪体实验确定最佳免疫剂量和最佳使用方式;对最佳使用剂量下免疫增强剂对FMD灭活疫苗的免疫增强效力的系统评价:分别将添加免疫增强剂的FMD疫苗(FMD-CVC1302)和单独的FMD灭活疫苗(FMD-vaccine)免疫仔猪,进行效力试验(检测细胞免疫、体液免疫及抗体持续期)和攻毒保护试验。结果表明,通过猪体实验获得一种可以显著提高FMD灭活疫苗LPB-ELISA抗体的免疫增强剂即含有单磷酰脂质A、胞壁酰二肽和β-葡聚糖,进一步的剂量优化试验确定了最佳的使用剂量,命名为CVC1302。同时免疫增强剂即可以与抗原做为水相添加也可以制备为伴侣疫苗与商品化疫苗联合使用,配合FMD灭活疫苗免疫后LPB-ELISA水平可提高2~4倍,抗体合格率提高20~60%。与对照疫苗相比,添加CVC1302的FMD灭活疫苗组,LPB-ELISA抗体滴度显著提高(p<0.001),抗体持续期可达6个月以上,显著提高免疫后血清中IgG1和IgG2水平和相应细胞因子水平均显著提高(p<0.01),攻毒保护试验结果显示,显著提高攻毒前猪体LPB-ELISA抗体滴度和中和抗体滴度,并显著提高攻毒保护率至100%,使PD50从10.96提高到15.85,同时显著降低攻毒后猪体的排毒量和排毒时间。综上所属,本研究获得一种可以显著提高现有口蹄疫疫苗免疫效力的免疫增强剂。试验Ⅱ.猪用FMD灭活疫苗免疫增强剂CVC1302的安全性试验和临床应用为了进一步评价CVC1302作为疫苗添加物的安全性,通过CVC1302与疫苗联合使用后不同剂量免疫实验猪,确定其单剂量接种,单剂量重复接种,和超剂量接种后实验猪注射部位肌肉组织学观察、平均日增重、注射部位大体病变与组织切片观察。同时为了进一步明确CVC1302的安全性,将其水溶液进行了急性毒性(1倍、10倍、100倍剂量注射)和蓄积毒性试验(1倍、10倍、50倍剂量每次间隔3天,连续免疫7次),通过评价相对日增重、剖检观察全身变化及免疫系统相关器官外观及组织学观察,并计算心肝脾肺肾的脏器系数,来进一步确定其使用的安全性。为了评价CVC1302在临床应用中对口蹄疫疫苗的免疫增强效果,选择6个大规模的猪场进行大群的免疫试验,评价在不同养殖条件,不同疫苗免疫使用前提下,CVC1302的免疫增强作用;选择2个集团化猪场进行了免疫方式的改进试验,随后在县域内进行普免,评价针对更大群体的整体免疫增强效果。结果显示,CVC1302做为口蹄疫疫苗的添加物免疫无论是单剂量,单剂量重复还是超剂量免疫,对仔猪均安全,不影响疫苗的吸收,且对仔猪的生产性能和组织脏器等均无影响。急性毒性试验结果表明,在免疫后初期,中高剂量对相对日增重有影响。组织学观察结果表明,低剂量完全安全,中剂量(10倍剂量)对仔猪有轻微毒性;高剂量(100倍)主要影响肠道和肾脏,并由急性死亡可能。蓄积毒性试验结果表明,使用剂量7次注射对仔猪生长性能、相对日增重、脏器外观和组织病理学观察均无影响。10倍剂量无明显的蓄积毒性,50倍剂量存在弱蓄积毒性反应。表明CVC1302对猪的安全范围很广。临床应用结果表明,CVC1302对不同类型的口蹄疫疫苗均有明显的免疫增强作用(显著提高各亚型抗体合格率和LPB-ELISA抗体滴度),且无明显副反应;规模化猪场可以根据自身情况优化免疫程序,CVC1302与1/3头份的口蹄疫疫苗联合使用效果不低于1头份口蹄疫疫苗,添加CVC1302的口蹄疫灭活疫苗免疫3针,效力不低于单独的口蹄疫疫苗免疫3针,有利于猪场减低成本,减少猪群应激;进一步的临床推广试验证明CVC1302对于各种免疫条件的的猪场均可使用,且安全有效,可以用于广泛推广。试验Ⅲ.PCV2感染条件下猪用FMD灭活疫苗免疫增强剂CVC1302的免疫增强作用为了研究氧化应激状态下CVC1302对FMD灭活苗的免疫增强作用,首先采用小鼠构建PCV2小鼠感染模型,筛选最佳攻毒剂量。再将80只小鼠随机均分为4组,除空白对照(PBS)组外,其余3组分别腹腔PCV2病毒液攻毒,诱发PCV2感染模型即氧化应激模型,攻毒后第7d,试验(PCV2-FMD-CVC1302)组和疫苗对照(PCV2-FMD)组分别免疫含CVC1302的FMD疫苗和FMD疫苗,攻毒对照组和空白对照组不免疫。分别于攻毒后和免疫后不同时间点采集脾脏检测PCV2病毒载量、脾脏淋巴细胞ROS水平、观察组织病理学变化,采血测定血清FMD抗体、血清细胞因子IFN-γ、IL-4的含量;于免疫后第3d采血,测定血清丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)的含量,计算GSH/GSSG比值。结果显示,氧化应激模型诱发成功,PCV2感染明显引起小鼠的氧化应激反应,CVC1302能够降低PCV2感染小鼠脾脏中的病毒含量,减轻脾脏病理损伤;PCV2-FMD-CVC1302组的抗体水平和细胞因子水平显著高于 PCV2-FMD 组(p<0.01);PCV2-FMD-CVC1302 组 MDA 含量(p<0.05)和 GSSG显著低于PCV2和PCV2-FMD组(p<0.001);SOD活性、CAT浓度和GSH含量显著高于PCV2和PCV2-FMD组(p<0.001),与PBS对照组无显著性差异GSS/GSSG的比值也显著提高(p<0.01)。结果表明,在PCV2病毒感染状态下,CVC1302能显著提高FMD疫苗的免疫效果,其特异性抗体产生不受影响,且对机体的氧化应激有一定的抵抗作用。试验Ⅳ.CVC1302诱导猪用FMD灭活疫苗产生长效抗体的机理研究为了明确CVC1302提高口蹄疫灭活疫苗免疫效力的作用机制,将CVC1302分别以水溶液与抗原混合和伴侣疫苗与灭活疫苗共同免疫两种方式进行注射部位和效应部位的机制研究。首先取6~8周龄小鼠54只,随机均分为3组。分别后退肌肉注射PBS、FMD 灭活抗原(FMDV)、CVC1302 水溶液+FMD 灭活抗原(FMDV-CVC1302),分别于注射后第6h、1 d,每组抽取3只小鼠,取注射点肌肉检测趋化因子的转录、表达水平;于注射后第1、3、5、7、14d,每组抽取3只小鼠,取注射点肌肉及附近腹股沟淋巴结,进行抗原递呈细胞募集检测。结果显示,与FMDV组相比,FMDV-CVC1302组在注射部位抗原递呈细胞的活化和募集快速提高,在注射1天内,注射部位DC、单核细胞和单核巨噬细胞的趋化因子的mRNA和表达水平也显著提升,在注射后3天达到高峰,特别是DC细胞活化最为明显;在注射后第3天,各类抗原递呈细胞比例显著提高;腹股沟淋巴结的抗原递呈细胞活化情况与注射部位类似,但活化的最高点推迟到注射后5天,之后开始下降。其次取6-8周龄小鼠45只,随机分均为3组。分别后腿肌肉注射206佐剂(control)、FMD灭活疫苗(FMD-vaccine)和含CVC1302的FMD灭活疫苗(FMD-CVC1302)。于免疫后监测血清FMD LPB-ELISA抗体持续期,免疫后28天,检测FMDV特异性IgGl和IgG2a抗体、IFN-γ分泌型CD3+CD4+T细胞、腹股沟淋巴结淋巴细胞IFN-γ转录与表达、CD3+CD4+T细胞、GCB细胞和滤泡辅助性滤泡T细胞(Tfh)比例,生发中心数目、B细胞和辅助性滤泡T细胞趋化因子Bcl-6、IL-21mRNA水平、骨髓淋巴细胞中长寿浆细胞比例。结果显示,与FMD-vaccine组相比,FMD-CVC1302组的血清的LPB-ELISA抗体水平显著提高,抗体持续期显著延长,不短于5个月;血清中IgG1和IgG2a水平也显著提高,腹股沟淋巴结的IFN-γ的mRNA和表达水平,腹股沟淋巴结中的B细胞和Tfh细胞数目和相应趋化因子水平显著提升,生发中心数目、B细胞转化为浆细胞的各转录因子水平也变化显著(p<0.001);骨髓中长寿浆细胞的比例在免疫后1、3、5个月中都显著高于FMD-vaccine组(p<0.01)。以上结果表明,CVC1302可以显著提高注射部位和引流淋巴结的APC的活化进而启动高效的免疫反应,同时,在腹股沟淋巴结产生高亲和力的B细胞,提高抗体水平,提高生发中心数量,在各类转录因子的作用下,使B细胞高效的转化为浆母细胞,进而提高骨髓中长寿浆细胞的数目,维持长效的抗体持续期。 摘要译文