百日咳的免疫及预防
中国计划免疫 2000年第2期第6卷 综述
作者：刘保奎 迮文远
单位：北京生物制品研究所，北京 100024
中图分类号：r516.6 文献标识码：a
文章编号：1006－916x（2000）－02－0113－04
自然感染百日咳和百日咳菌体疫苗（wpv）免疫后，都主要诱生抗凝集原（agg）的抗体，而百日咳无细胞疫苗（apv）免疫后主要诱生抗百日咳毒素（pt）、丝状血凝素（fha）、69kd蛋白（prn）、菌毛蛋白（fim）2／3的抗体，但其保护机制及免疫持久性仍是疑问。近年来国外对自然感染和百日咳疫苗免疫后体液免疫和细胞免疫的免疫保护作用进行了广泛研究。
1 百日咳的免疫反应
1.1 体液免疫 自然感染和接种wpv后血清中均可产生抗agg抗体，血清抗体凝集效价≥1：320可以保护儿童不患百日咳，其抗体滴度与流行病学保护效果一致。
isacson等报道，在瑞典195名未免疫的儿童中，有百日咳病史和无百日咳病史的儿童分别有91％和64％有pt的igg抗体；192名儿童有fha的igg抗体，所有儿童都有prn的igg抗体；患百日咳的儿童大多数均有抗pt、fha的igg抗体的增长，而抗prn的igg则增长较少〔1〕。sato等用酶联免疫吸附试验（elisa）比较了百日咳患者和接种apv者血清中抗pt、抗fha igg抗体的水平，195名百日咳婴儿患者发病时抗pt、fha抗体都很低，恢复期上升到每毫升30elisa单位（30eu／ml），所有恢复期血清均含有高滴度的抗pt igg抗体。685名婴儿在第2次接种apv前血清中抗pt和fha的igg水平分别为＜1.0eu／ml和1.8eu／ml；接种后4周分别上升到22eu／ml和66eu／ml，估计20eu／ml～30eu／ml的抗pt、抗fha抗体可以保护儿童免患百日咳〔2〕。
早期无细胞百白破混合制剂（dtap）临床效果的考察结果，未能证实临床保护效果与血清抗体水平之间的相关关系〔3〕。最近storsaeter等报导，dpat预防家庭暴露后的典型百日咳的效果，含pt、fha、prn、fim2／3的多组分apv为75.4％，含pt、fha两组分的apv为42.4％，美国的wpv只有28.5％。疫苗保护效果与暴露前血清中的prn、fim2／3的igg抗体显著相关〔4〕。cherry等对德国现场接受第3、4针dtap免疫后血清抗体的动态进行了监测。结果表明，在家庭暴露时针对pt、prn、fim2的抗体几何平均滴度非病例高于病例，pt和prn的抗体保护作用显著。不考虑pt抗体，prn抗体＜7eu／ml，感染的机会为67％。如果prn抗体≥7eu／ml，pt抗体≥66eu／ml，所有接种疫苗者都可得到保护。如果prn抗体≥7eu／ml，pt抗体＜66eu／ml，成为预期病例的可能性为31％。在pt、prn、fim2抗体存在下，fha抗体不起保护作用。此研究结果表明，凝集抗体与保护作用相关，与历史研究结果一致〔5〕。
1.2 细胞免疫 zepp等对多组分apv在3～6月龄婴儿基础免疫、15～24月龄加强免疫前后诱导的百日咳特异性细胞免疫（cmi）的研究表明，疫苗诱导的pt、fha、prn特异性t细胞反应随免疫程序的进行而增加。与抗体下降相反，cmi在基础免疫后和加强免疫前是稳定的。细胞介素分泌图谱表明，apv接种诱导的主要是产生白介素－2（il－2）和γ－干扰素（ifn－γ）的th1细胞以及低水平il－10。apv免疫后诱导的cmi反应程度与自然感染后相同，持续存在的cmi可能与百日咳免疫接种诱导的保护作用有关〔6，7〕。ausiello等描述了婴儿接种wpv和apv后1个月的细胞介素分泌图谱。两种疫苗免疫后婴儿外周血单核细胞（pbmc）的免疫应答，主要分泌th1细胞特征的ifn－γ、il－2和低水平il－5，不分泌il－4。接种apv者的pbmc还分泌th2细胞特征的il－4和il－5，其中prn是最有效的刺激原，pt最差。上述结果表明，疫苗在婴儿中诱导的主要是th1细胞反应，同时伴有th2细胞反应。接种apv的儿童有pt、prn、fha的cmi应答反应，免疫前、免疫后差异非常显著，而接种wpv的儿童反应很低，其中apv中pt的cmi反应明显高于wpv。上述差异在完成基础免疫后可维持24个月〔8，9〕。mills等报道，将用于ⅲ期临床效果考核的apv免疫小鼠，在呼吸道攻击后百日咳菌的清除率与其在儿童中的保护效果相关，细菌的清除必需b细胞及其产物，apv免疫后早期保护效果是由多种抗原的抗体介导的，而自然感染以及wpv免疫后的完全保护则依赖于产生ifn－γ的th1细胞〔10〕。
2 百日咳疫苗的保护效果
2.1 wpv的保护效果 guris等报道，1992～1994年在未接种或接种百白破混合制剂（dtp）的7～18月龄儿童中，864例百日咳病例中有637例（74％）接种过3针dtp，在未接种或接种dtp的772名19～47月龄儿童中，有474例（61％）接受的dtp≥4针。在7～18月龄儿童中接种3针dtp的保护效果为77％～90％，在19～47月龄儿童中接种≥4针dtp的保护效果为88％～95％。按照临床定义，接种≥4针dtp的保护效果为92％，3针为82％；按照经细菌培养证实的病例，接种≥4针dtp的保护效果为90％，3针为79％；按照住院病例接种≥4针dtp的保护效果为93％，3针为87％〔11〕。baron等用回顾性调查方法分析了1993～1995年发生在学校里的4次局限性百日咳暴发，在3次调查中，接种4针法国百日咳菌体疫苗的保护效果＞92％，第4次调查为84％（因很快用抗生素进行了预防）。接种1～3针的儿童疫苗保护率平均为60％〔12〕。我国缺少确切的wpv的临床保护资料。
2.2 apv的保护效果 1991～1995年由美国国立变态反应传染病研究所主持，在不同的国家对不同厂家生产的含不同百日咳抗原组分的dtap进行了临床保护效果的考核。结果表明，含pt、fha的两组分dtap的保护效果为58.9％和86％；含pt、fha、prn的三组分dtap为84％和88.7％；含pt、fha、prn、fim2／3多组分的dtap为83.9％～85.2％〔3〕。只含pt的dtap保护效果为71％〔3〕。salmaso最近报道，在意大利现场考核，2个三组分dtap全程免疫后2年，保护效果均为84％，免疫后3年分别为78％和89％〔13〕。上述资料表明，无论是wpv还是apv，以dtp的形式进行免疫接种，预防百日咳的流行是有效的。
3 对百日咳的预防策略
3.1 通过接种百日咳疫苗，降低百日咳的发病率和死亡率 百日咳是疫苗可预防疾病，在使用疫苗后百日咳发病率和死亡率大幅度下降，但流行周期仍未改变，美国、威尔士、英格兰的百日咳的流行周期仍为3～4年。fine和clorkson认为，百日咳疫苗预防百日咳病比预防百日咳感染有效，所以疫苗接种率的变化并不影响百日咳流行的频率。aoyama等在≤2岁儿童中对apv在一次百日咳流行中的效果进行了一次前瞻性研究，10名未免疫儿童中有7人证实了百日咳感染，其中6人有典型的临床症状；9名免疫儿童中有8人证实了百日咳的感染，其中1人有典型的临床症状。两组儿童之间的百日咳感染无显著性差异，但临床症状有显著性差异，百日咳菌的分离率分别为6／10和1／9。该研究结果表明，apv不能预防百日咳感染，但可防止大多数婴儿出现临床症状〔14〕。免疫接种的不完全保护，免疫儿童疾病的严重性降低，从无症状的免疫接触者中分离出百日咳菌均支持上述假设。血清学的证据提示，百日咳密切接触者的百日咳感染是常见的，但很少能分离出百日咳菌，成人百日咳由于没有典型症状只能靠血清学方法来诊断。所以，通过接种百日咳疫苗可以降低发病率和死亡率，从而控制百日咳的流行。
3.2 提高全程免疫接种率，适时进行加强免疫，预防儿童百日咳 百日咳的再现主要发生在未免疫或未全程免疫的＜1岁的婴儿，未免疫的学龄前和学龄儿童，以及免疫或未免疫的青少年及成人。对于未免疫儿童应进行适时的全程免疫和加强免疫，以获得完全保护。nkowane等对美国俄克拉马州1983年的百日咳报告病例分析表明，近1／4的病例只要加强1针就可以得到预防〔15〕。北京市卫生防疫站比较了在儿童4岁时实行加强免疫和不实行加强免疫程序wpv的血清学保护效果，研究结果显示，1986～1994年实行加强免疫程序的血清学保护效果为84.6％，抗体几何平均滴度（gmt）为1∶457；未实行加强免疫程序的血清学保护效果为69.9％，gmt为1∶386；免疫后3～6年有加强免疫程序的为75％，而无加强免疫程序则大幅度下降，表现为4岁年龄组的凝集抗体＜1∶320。北京市1991～1994年疫情资料分析，有84.21％的病例≥4岁，证实了上述研究结果。若适时进行加强免疫，即可预防该年龄组的百日咳病例〔16〕。
3.3 对青少年和成人实行加强免疫，消灭传染源 bogaerts等报道了在完成基础免疫后15～20月龄和3～7岁用dtap和dtwp进行加强免疫，两种疫苗加强免疫后局部反应和全身反应都比基础免疫大，但dtap仍比dtwp低，可用于儿童的加强免疫〔17〕。halperin等在432名婴儿中观察多组分apv和wpv的安全性和免疫原性，基础免疫在2、4、6月龄，加强免疫在17～19月龄。每次接种后的局部和全身反应wpv显著高于apv，而抗pt、fha、prn的抗体反应apv高于wpv。研究结果表明，apv在＜2岁儿童的前4个剂量是安全的，免疫原性好〔18〕。
ruuskanen等在2个临床试验中对45名健康成人用含pt、fha两种组分的apv进行加强免疫，接种后反应轻微，所有接种疫苗者都产生了良好的抗体反应〔19〕。shefer等报道，将半个剂量的dtap作为应急接种，证实了apv用于成人免疫的安全性〔20〕。最近tran minh等报道，用1／3剂量的dtap对235名10～12岁学生进行加强免疫。加强免疫前血清中可测及pt、prn、fha抗体的儿童分别有55％、80％、99％，加强免疫后抗体平均有20～30倍的增长。在加强免疫前有相应抗原cmi应答的儿童分别有35％、27％、50％，加强免疫后依次分别为88％、94％、100％；未见异常反应〔21〕。以上可见，用全量或半量apv对免疫儿童及成人进行免疫或加强免疫是安全有效的，通过对青少年和成人的免疫，可以达到消灭传染源控制百日咳流行的目的。
现有资料表明，百日咳的免疫保护需要体液免疫和细胞免疫的协同作用，wpv和apv接种后均可诱导保护性体液免疫和细胞免疫，apv效果更好。对百日咳的控制应考虑到小月龄婴儿的危险性，应采取适当免疫程序对婴儿、儿童适时进行基础免疫，对青少年和成人进行加强免疫，提高免疫接种率，以控制百日咳的再次暴发或流行。
作者简介：刘保奎（1954－），男，山西省阳城县人，北京生物制品研究所副研究员，1988～1990年赴美国国立卫生研究院研修，主要从事细菌性疫苗的研制开发和生物制品质量控制。
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收稿日期：1999－12－2
