研究发现新的疫苗策略可预防腹泻疾病

全球每年因腹泻疾病导致脱水和营养不良而死亡的人数超过一百万。然而，目前还没有针对这些由细菌引起的疾病的疫苗。不过，塞尔克生物科学研究所的科学家们最新的一项研究在小鼠中揭示了一种潜在的疫苗策略，即特定饮食与致病细菌的结合可以在不引起疾病的情况下产生持久的免疫力。这一发现为腹泻疾病以及可能的其他感染的疫苗开发铺平了道路。

“我们发现，如果我们允许细菌保留一些致病性，那么免疫腹泻感染是可能的”，塞尔克生物科学研究所分子与系统生理学实验室的贾内尔·艾尔斯教授（Janelle Ayres）博士说道。“这一发现可能为减轻症状和死亡、预防未来感染的疫苗的开发提供帮助。”艾尔斯是该团队发表在《科学进展》杂志上的论文的高级作者，该论文名为“生理防御与免疫抗性之间的合作导致致命细菌病原体的无症状携带”。

研究人员解释说，对许多感染病而言，宿主易感性存在很大差异。易感个体在感染后会发展出疾病，然后在一段时间内康复，或最终死亡。相反，某些被感染的人在不出现症状的情况下可以携带致病病原体，但仍然能将病原体传播给其他人。“对于无症状携带者来说，病原体可以在主要宿主中感染、复制和传播，而不引起临床上的病征或疾病症状，”研究人员指出。“我们对无症状感染在机械上如何发生以及它们如何对宿主防御和易感性对未来感染起作用相对了解甚少。”

From left: Janelle Ayres and Natalia Thorup. [Salk Institute]

2018年，艾尔斯的实验室研究了饮食干预如何导致无症状感染，即细菌与感染的人类或动物宿主之间建立了一种合作关系。他们发现富含铁的饮食使小鼠能够在正常情况下致命的细菌感染中存活下来，而从未出现任何生病或疾病的迹象。高铁饮食增加了动物肠道中未被吸收的糖（葡萄糖）含量，细菌可以依赖这些糖进行生长。这种多余的糖成为细菌的“贿赂”，使其保持不攻击宿主的动力。

这个过程产生了与细菌的长期无症状感染，使研究人员认为适应性免疫系统（细胞和“记忆”感染的蛋白质）可能参与其中。在他们最新发表的《科学进展》论文中，该团队评论道：“合作或生理防御机制介导宿主对感染状态的适应，限制生理损伤和疾病，而不杀死病原体，并已显示出引起致命病原体的无症状携带和传播。”

该论文的第一作者Grischa Chen博士，曾在艾尔斯实验室担任博士后研究员，他补充道：“使用现有的疫苗策略迄今为止无法产生对C. rodentium或E. coli等细菌的持久免疫。我们希望找出维持这种持久免疫的机制，以便利用该机制开发解决这些腹泻疾病的有效方法。”

研究人员开始调查身体是如何抑制感染症状的，并确定是否无症状感染可以产生长期免疫力。如果是这样，他们想知道这种免疫力是否可以作为疫苗策略的重复应用。

Grischa Chen [Salk Institute]

该团队将接受了C. rodentium感染后的小鼠分为富含铁或正常饮食组，以确定饮食是否会影响无症状感染。他们发现，在感染后立即，饮用富含铁的饮食的小鼠没有症状，而饮用正常饮食的小鼠有症状。然后，所有小鼠都被换回正常饮食，以观察无症状感染是否持续存在。

科学家们表明，无论是否曾饮用富含铁的饮食，具有非功能性适应性免疫系统（SCID-/-动物）的小鼠都无法继续与细菌保持合作关系。尽管富含铁的饮食在感染后立即抑制了症状，但持久的合作需要适应性免疫系统的参与。

重要的是，被感染的具有功能性适应性免疫系统（SCID+/-或SCID+/+小鼠）的动物没有症状。“给予富铁饮食2周的SCID−/−小鼠与给予对照饲料饮食的SCID+/+或+/−小鼠相比，在感染后的最初生存优势是明显的，”研究人员指出。“然而，100％饮食富含铁的SCID−/−小鼠最终在感染后约3周死亡（在停止铁饮食1周后），而具有功能性适应性免疫系统的饮食富含铁的SCID+/+或+/−小鼠在感染引起的体重损失方面存活并得到保护。”这些动物的免疫力是持久的，经过一个月的再感染，它们仍然存活。

艾尔斯和团队得出结论，富含铁的饮食单独可以阻止细菌在活动感染期间产生致命症状，但在没有膳食补充的情况下，功能性适应性免疫系统对未来感染的免疫力是必需的。“因此，适应性免疫反应对于铁介导的感染保护并不是必需的，但在独立于铁的阶段，它对长期存活是必需的，”他们指出。

研究人员还重复了富铁饮食与正常饮食实验，但这次分别使用能引起疾病和不能引起疾病的细菌感染小鼠。结果显示，只有接受能引起疾病且未经突变的细菌感染的小鼠才能在再感染时支持免疫保护。

这项研究为腹泻疾病的疫苗开发提供了新的线索。通过了解适应性免疫系统与无症状感染之间的关系，科学家们可以探索使用特定饮食或其他方法来引发类似的免疫保护，以预防细菌引起的疾病。然而，更多的研究仍然需要进行，以进一步了解这种策略的可行性和适用范围。

这一研究的结果有望为全球范围内腹泻疾病的预防和控制提供新的方向，并为其他感染疾病的疫苗开发带来启示。这项发现可能有助于挽救数以百万计的生命，并在未来减少与腹泻相关的病痛和死亡。

编辑：王洪

排版：李丽