一类与抗原共用能增强动物机体免疫应答的物质。此类物质种类较多, 如铝盐类的明矾、氢氧化铝胶、磷酸铝; 轻矿物油与乳化剂;微生物及其亚细胞成分;人工合成双链多核苷酸;其他如左旋咪唑、皂角素、蜂胶等。
佐剂作用机理 佐剂在人工接种免疫制品中得到了广泛应用,主要是因它能使弱抗原性物质增强抗原性,提高免疫效果;制备抗血清时,抗原加佐剂免疫接种,可增加特异抗体产量;增强吞噬细胞的非特异杀伤功能和特异性细胞免疫刺激作用。可分对抗原与对机体两个方面的作用。
佐剂对抗原的作用 ①增加抗原的表面积。佐剂吸附抗原后增加抗原的表面积,并且改变活性基因的构型, 因而增强抗原的免疫原性。对小分子量可溶性抗原或半抗原,经胶体颗粒吸附后,可提高抗体产量。②增强T和B细胞的协同作用。佐剂和抗原被巨噬细胞吞噬,对抗原加工处理,赋予较强的免疫原性,促进T淋巴细胞免疫力,并加强T淋巴细胞与B淋巴细胞的协同作用。③延长抗原在组织内的贮存时间使抗原降解和释放缓慢。佐剂可引起局部肉芽肿,延长抗原在局部组织内的贮存时间,减慢抗原的降解速度,使抗原缓慢释放。例如短小棒状杆菌所造成的滞留观象远比可溶性抗原持久。前者可长达几星期,后者仅2~3天。接种此菌后局部可引起肉芽肿,但不发展为上皮样细胞与多核巨细胞,也不引起局部组织坏死。氢氧化铝胶与抗原混合后,抗原吸附在铝胶表面,能延长抗原在体内存在的时间,并缓慢释放抗原,提高血中抗体的浓度,并可减少免疫接种次数。
对机体的作用 ①引起细胞浸润。佐剂能引起细胞浸润,出现巨噬细胞、淋巴细胞及浆细胞聚集,促进这些细胞增殖,发挥更大的作用。例如注射FCA后,从组织切片可见,注射局部有巨噬细胞、上皮样细胞以及淋巴细胞和浆细胞聚集成团。②加速淋巴细胞的转化。佐剂能加速淋巴细胞转化成为效应细胞,生成更多的致敏淋巴细胞及转变成为浆细胞产生抗体。③膜和胞浆的变化。淋巴细胞被配体刺激后,膜上的磷脂被酶激活,使膜上或邻近的部位发生膜运动及合成新的膜。随之在胞浆和细胞核中也要出现相应的改变,胞内AMP和GMP浓度的升降,起着重要的调节作用和影响。巨噬细胞经佐剂作用后,也出现类似的改变,主要表现为膜活性增加和分泌辅助性因子。④细胞功能的改变。巨噬细胞被佐剂刺激和激活后,出现的主要变化,包括数量增多,膜表面积增大,产生大量辅助因子和前列腺素等调节因子。T和B细胞受佐剂作用后,最大的改变是细胞数目增多,进入细胞增殖周期,膜表面成分发生改变,产生大量辅助因子(LK)。B细胞则分化为浆细胞,并分泌大量的抗体。
佐剂制备与应用 不同佐剂的制备方法如下:
铝盐类佐剂 这一类在生物制品上应用广泛的有氢氧化铝胶,各种明矾和磷酸铝等,与抗原混合注射可显著地增高抗体滴度,这是由于液体的蛋白质抗原与此类佐剂混合后成为凝胶状态,可较长期存留在体内,持续性地释放抗原起刺激作用。此外,用乙二胺四乙酸(EDTA)、藻胶酸钠与抗原混合,亦可在注射局部形成凝胶状,发挥佐剂效应。
另外,有把抗原与不溶性粒子结合成胶体状态,以提高佐剂效应的各种方法,如把蛋白抗原吸附于聚丙烯酰胺凝胶或皂土上,或者把抗原混合于胶体二氧化硅、铍、聚乙烯吡咯烷酮等同时注射,均能获得佐剂效应。通常使用的主要是氢氧化铝胶,其次是明矾及磷酸三钙等。
氢氧化铝胶Al(OH)3(简称铝胶)的质量与佐剂活性有极为重要的关系,质量好的铝胶应是分子细腻、胶体性良好、稳定、吸附力强的。大量制备铝胶,采用不同的合成方法,各有其优点。
明矾(alum)为一种无色结晶状物质,溶于水,不溶于酒精,有钾明矾〔KAl(SO4)2·12H2O〕和铵明矾〔AlNH2(SO4)2·12H2O〕两种,作为佐剂用于生物制品主要是钾明矾(即硫酸铝钾),应用较广泛,历史亦较早,如破伤风明矾沉淀类毒素、气肿疽明矾苗等。佐剂作用与氢氧化铝胶吸附沉淀近似。但用法较简便。钾明矾是无色透明坚硬的大结晶块,或白色结晶状粉末,无臭微甜,无黑点异物,溶于水其液透明,不带任何颜色。
矿物油佐剂 矿物油佐剂是以符合药用标准的轻矿物油(商品名称白油),加乳化剂再与适当比例的水溶液抗原混合,经乳化而成的乳剂型疫苗。“乳剂”是将一种溶液分散成细小的微粒,混悬于另一种不相溶的液体中所成的分散体系。被分散的物质称为分散相(内相),承受分散相的液体称连续相(外相),两相间的界面活性物质称为乳化剂。当以水为分散相,以加有乳化剂的油为连续相时,制成的乳剂为油包水型乳剂(水/油型或W/O型),反之为水包油型乳剂(油/水型或O/W型)。W/O型乳剂疫苗佐剂活性较高,但性状较粘稠,注射于动物机体不易分散。O/W乳剂的性状虽较稀,但佐剂活性很低。为此可将W/O型乳剂疫苗,再加2%吐温-80生理盐水搅拌使成双相乳剂型,即水—油—水型或称多型乳剂。双相型乳剂疫苗粘度低,注射后易于分散,局部反应轻微,佐剂效应亦良好。
乳化剂的选择标准 制备注射用乳剂疫苗的乳化剂,应选活性高、无毒性的纯品。常用的为非离子型表面活性剂,如去水山梨醇单油酸酯及聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯。每种乳化剂都具有一定的亲水亲油平衡值(HLB),可以根据制乳剂的要求,运用HLB值这一性质,选择合适的乳化剂,按照乳化剂的HLB值,大致可以确定乳化剂的使用量与配合比例。凡是亲水性强的乳化剂,在水中溶解度大,HLB值高,容易形成水包油型乳剂。亲油性强的乳化剂,在水中溶解度小,HLB值也相应的低, 容易形成油包水型的乳剂。
试验证明当HLB值为4~6时适于制备W/O乳剂, HLB值为8~18的乳化剂宜于制O/W乳剂。因而为调整HLB值以达到制取稳定乳剂目的,以用混合乳化剂为好。但这种算法只适于某些非离子型乳化剂,特别是脂肪酸醇的聚氧乙烯衍生物及多元醇的脂肪酸酯类乳化剂。
油佐剂的配制与乳化方法 对免疫实验动物用的油佐剂,可以自行配制备用。也可用商品弗氏(Freund's)佐剂。使用时, 将含抗原的水相, 与上述任一佐剂等量混合, 用力振摇即可成为均匀的乳剂。也可用9份白油和1份司本-80混合后加2%吐温-80和1%硬脂酸铝, 经高压灭菌后备用, 注射前将配好的油佐剂与抗原水相1:1混合, 强力振摇也可配成良好性状的乳剂苗。
大量生产乳剂疫苗时, 可将94%白油与6%司本-80混合后加2%硬脂酸铝为油相; 将抗原溶液加2%吐温-80为水相, 按容量计算油与水的比1:1配制, 先缓速混合, 再通过胶体磨充分乳化, 可获得稳定的油包水乳剂苗。但这种配方制的乳剂苗一般较粘稠, 而且必须充分掌握混入抗原时的速度, 在慢速搅拌油相同时, 缓慢倾入油相混合, 然后再高速通过胶磨或匀浆机充分乳化,否则易于分层。如欲降低乳剂的粘稠度,可以增加油相的比例,例如以水与油之比达1:2或1:3,最高可达1:4时, 亦能获得良好的W/O乳剂疫苗。
乳剂测定方法 ①乳剂类型的测定。测定方法有Robertson染料法、冲淡或滴于冷水表面电导法等。②粘度测定。不同粘度的佐剂有不同的测定装置, 低粘度乳剂可用毛细管粘度计测定。粘度大的乳剂测定方法有坠球法和转筒法等。③乳剂稳定性测定。有加速老化法、离心加速分层法。④粒度大小及分布的测定。用显微镜直接观察, 或用光散射法和透射法或测微计测定。
微生物成分及其产物的佐剂 某些死菌的菌体成分同抗原在一起注射,具有明显的佐剂效应。这一类佐剂活性物质主要是阴性菌细胞壁中的脂多糖 (LPS),与分枝杆菌类细胞壁中的其他成分。
由于细胞壁成分复杂, 佐剂活性明显, 研究者得到多种具有佐剂活性的粘肽亚单位, 而且发现不一定高分子粘肽结构就是粘肽的单位, 就有很强的佐剂活性,证明细菌细胞壁粘肽佐剂活性的最小结构单位,是N-乙酰胞壁酸-L丙氨酸-D异谷氨酰胺。从微生物提取出来的核酸成分(DNA、RNA以及它们的多核苷酸)与抗原一起接种动物, 能显示出佐剂作用, 而单独给予核苷酸则否。
在疫苗与其他免疫预防制剂, 趋向对抗原更进一步纯化的情况下, 分子越小免疫原性相应减低, 需要佐剂的辅助作用越迫切, 而现有生物制品中使用的佐剂, 尚存在成分复杂等问题, 进一步研究和利用人工合成分子结构小活性高的佐剂, 是非常重要的。