婴儿的免疫系统不是不成熟,只是不同而已

Baby Immune Systems Aren’t Immature, They’re Just Different

 

2024年9月17日

婴儿在很多方面都不成熟——但他们的免疫系统不在其中。

A baby sleeping.
婴儿出生时具有复杂的免疫系统,这些系统针对婴儿期进行了微调。

资料来源:iStock.com/Djavan·罗德里格兹

“我们一直知道,婴儿相对免疫抑制或易受感染,因为他们的免疫系统不成熟——这是一种教条,你可以半信半疑,”说凯伦·艾克,医学博士Weill Cornell Medicine的临床儿科助理教授,纽约长老会科曼斯基儿童医院的儿科传染病专家和医院流行病学家。”但是,在过去的十年里,已经有了一个范式的转变.”

研究人员发现,与其说新生儿免疫系统是成人免疫系统的初级版本,不如说它只是……不同而已。这是一个很好的澄清点,对我们如何看待早期免疫具有潜在的重要意义,特别是在感染易感性(和预防)的背景下。

婴儿的免疫系统针对婴儿期进行了微调

出生是我们所有人都经历过的最突然的转变(只有我们不可避免地要离开这个叫做生命的东西,才能与之相比)。新生儿免疫防御都是内行处理作为一个新人意味着什么,包括面对微生物的漩涡和环境中几乎所有事物的分子新奇性。

虽然这是一项壮举,但婴儿的免疫力通常是根据其低于成人的程度来评估的:某种凶猛事物的温顺版本。但是这种框架会分散人们对这个系统难以置信的复杂性的注意力,并且模糊它在它所存在的生命状态中是如何运作的。

“值得考虑新生儿免疫的进化起源,”说埃里克·哈维尔博士他是佐治亚大学兽医学院的医学微生物学教授,研究细菌和免疫系统之间的相互作用。“在糟糕的一天,一个成年人可能会遇到1、2或3种新的病原体,但每个新生儿在出生的那一刻,都会从一种近乎无菌的环境我们这个微生物丰富的世界。[虽然]成人免疫系统可以抵御这1或2种病原体,但新生儿免疫系统的作用是介导这种转变。”

Acker同意了。“这并不是说婴儿的细胞功能不如成人。他们的细胞只是受到不同的调节,以做一些事情,比如能够对他们出生后接触的所有这些免疫抗原产生免疫耐受。”

新生儿的免疫细胞不同于成人

t细胞这是适应性免疫系统的基石。当T细胞受体识别特定的微生物成分(抗原)时,这些细胞通常被激活。根据T细胞的不同,它要么破坏感染了致病微生物的宿主细胞,要么协调更广泛的免疫反应来对抗它。然而,新兴的研究表明,在新生儿中,T细胞表现得更像先天细胞—第一道防线。它们引发快速、广泛的反应,这与针对各种微生物触发的冲击的即时保护的需要相一致。

Diagram of T cell maturation and function in infancy
新生的T细胞在功能上更像先天的。随着时间的推移,记忆反应开始形成。

来源:Pieren,D.K.J .等人/通过CC BY 4.0许可证的免疫学前沿。

“我们必须思考‘对婴儿的适应性反应有什么用?’”解释道科琳·赛德尼他强调适应性免疫的意义在于为随后的病原体感染做好准备。然而,“如果你不能对第一次感染做出反应,为第二次感染做准备又有什么用呢?这就是为什么婴儿需要这些更像先天的因素,而不是为以后的适应功能提供帮助。”

婴儿T细胞反应的一般特点也是较少发炎比成年人多。事实上,婴儿具有强大的调节反应,可以抑制具有破坏性的炎症,并确保对一些微生物的耐受性——毕竟,这也是微生物群建立的时期。另一方面,这些反应可能会削弱免疫系统有效应对病原体的能力。

不仅仅是T细胞在存在的早期表现不同,几乎所有免疫细胞都是如此:中性粒细胞、树突细胞、B细胞,不胜枚举。Sedney指出,成年人确实有一些免疫细胞与婴儿的免疫细胞具有相同的形式和功能,只是它们的浓度不同。

但是婴儿也有成人所没有的免疫系统。举个例子,抗体通过从怀孕的父母到怀孕和哺乳期间的婴儿/胸部喂养,对保护婴儿免受感染是不可或缺的。他们也可以塑造婴儿疫苗反应积极的和消极的(例如,阻止婴儿产生抗体)。婴儿是否对病原体产生了足够的反应,可能部分取决于他们所使用的抗体库。

对某些传染病高度敏感,对其他传染病不太敏感

考虑到这一点,人们通常认为婴儿免疫系统脆弱,容易受到多种感染。这种想法并非没有价值;Acker强调了微生物,如呼吸道合胞体病毒(RSV),大肠杆菌,B组链球菌和肠道病毒对新生儿威胁尤其大。

3D render of B. pertussis bacteria.
新生儿易受百日咳杆菌的严重感染。

来源:美国疾病预防控制中心

塞德尼,谁研究百日咳博德特氏菌指出,婴儿更容易受到细菌的严重呼吸道感染,可能是因为它专门攻击新生儿系统的某些部分,或者如Harvill所建议的,因为它针对的反应在婴儿中相对于成人来说更为突出/重要。在任一情况下,博德特氏菌对婴儿来说是个坏消息。

然而,也有一些病原体不会对新生儿造成大问题。一个令人心酸的例子:婴儿处理急性新冠肺炎相当好(对于像Acker这样的医生来说是一个惊喜,他们在疫情开始的时候已经准备好了很多不可思议的患病婴儿)。最近的研究表明,婴儿和幼儿产生的新型冠状病毒抗体可以持续4倍的时间就像成年人一样。为什么?这还不清楚。显而易见的是,新生儿的反应是微妙的。“婴儿比人们想象的要有弹性得多,”Acker说。

为婴儿制造疫苗

所以,婴儿不是免疫上的小大人——这有关系吗?当谈到临床护理时,这种概念框架的转变现在并没有太大的变化。然而,在等式的研究方面,远离试图通过成年人的镜头来理解新生儿免疫可能会影响这种临床护理的样子。

以疫苗为例,它是预防由微生物引起的严重疾病的最佳工具。婴儿免疫力的不成熟通常是基于这样一个事实,即尽管婴儿的快速免疫防御是牢固的,但他们的免疫系统是不稳定的免疫记忆对疫苗的有效反应和防止重复感染所必需的。结果是对疫苗接种的反应减弱,需要更多的剂量和更短期的保护。(尽管有疫苗,如卡介苗(BCG)疫苗结核分枝杆菌婴儿会对此产生强烈的反应,这进一步强调了早期免疫过程的细微差别。

可以说,满足新生儿免疫可以刺激疫苗的开发,“实际上调动免疫反应[婴儿]必须尽早开始保护,”Acker说。

A person preparing a vaccine needle with a baby laying in the background
了解新生儿免疫可以为疫苗的开发提供信息。

资料来源:iStock.com/golibtolibov

“在新生儿疫苗方面发生的许多事情[集中于]我们如何从本质上操纵免疫系统,以产生我们知道对成人有保护作用的那种反应,”Sedney说。“但是,如果我们认为新生儿的免疫系统不同于成人,那么我们将获得更多独特的策略,可能会更好地发挥作用。”

有佐剂吗(疫苗中增强免疫反应的物质)对婴儿效果更好?机械论观点如何影响疫苗接种的时机?科学家能否利用新生儿反应的独特方面达到预防目的?已经有疫苗利用孕妇的反应来对抗感染威胁(例如,辉瑞公司的RSV疫苗诱导孕妇产生抗RSV抗体,然后孕妇将抗体传给婴儿以预防严重疾病)。但是,即使是这些疫苗如何工作的来龙去脉也有些神秘。

“我们知道抗体是从母亲传给后代的,这通常被认为是全部情况,”部分原因是抗体很容易测量,Harvill说。“但是,虽然他们几乎肯定会有所贡献,但我们有一些好的数据表明,这并不是故事的全部。因此,了解(怀孕的父母如何将保护传递给后代)目前是一个大黑匣子。”

不同的生物学,同样的卫生保健困境

阐明这一点以及散布在婴儿免疫系统中的许多其他黑匣子,可能是推进新生儿护理的一大步。但是Acker强调,除了免疫系统之外,还有更多因素影响感染的易感性。新生儿的免疫反应可能与成人不同,但婴儿仍然与其他人一样受到相同的卫生保健差异的影响。种族偏见、社会经济障碍、保险路障和语言障碍许多因素中的一些潜在的不平等感染风险在乎.

这很重要,因为它影响着生物学研究如何转化为可操作的成果,以及谁将从中受益。如果科学家知道新生儿T细胞是如何工作的,那就太好了;如果这些见解能带来预防或治疗疾病的新方法,那就更好了。但是,如果一个婴儿不能系统地接受最佳的感染护理,所有这些工作真的会有所不同吗?

“我认为,对于孩子,我们试图让他们平等。我们试图(给他们)同样的照顾,”Acker说。然而,由于一系列原因,包括婴儿在临床试验中没有被优先考虑的事实,他们可能会被遗漏。“总的来说,他们是弱势群体,因为他们还是孩子,再加上社会中的所有其他因素。”

保护最小的人类免受更小的微生物侵害意味着了解他们的免疫系统是什么——一个专门适应婴儿需求的复杂反应星座。这意味着从这个系统中了解婴儿对感染的易感性,包括哪些和为什么,以及如何应对。

这也意味着认识到婴儿的免疫系统可能不是问题所在。也许成年人——我们思考免疫的方式,我们创造的不公平的医疗保健系统——有一些工作要做。


免疫记忆是怎么养成的?该领域当前的挑战是什么,以及为增强对病原感染的长期免疫力而提出的进展是什么?在下一篇文章中找出答案。


作者:玛德琳·巴伦博士

Madeline Barron, Ph.D.

Madeline Barron博士是ASM的科学传播专家。她在密歇根大学微生物和免疫学系获得了博士学位。

 

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