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关于儿童免疫系统的认知存在诸多误区,包括其对感染性疾病易感性的影响,以及在工业化社会中免疫介导疾病发病率快速上升中的作用。本小型综述将围绕受训人员与执业儿科医生关注的临床相关议题,梳理常见观点及支持或反驳这些观点的现有证据,侧重人类研究数据而非简化的小鼠模型结
关于儿童免疫系统的认知存在诸多误区,包括其对感染性疾病易感性的影响,以及在工业化社会中免疫介导疾病发病率快速上升中的作用。本小型综述将围绕受训人员与执业儿科医生关注的临床相关议题,梳理常见观点及支持或反驳这些观点的现有证据,侧重人类研究数据而非简化的小鼠模型结果。文中同时指出仍需深入探索的开放性问题,并最后讨论儿科医生在临床实践中需特别关注的临床观察要点。免疫系统发育正被越来越多地认为是健康的重要决定因素,不仅影响生命早期,也对长期健康具有深远作用,所有从事儿童医疗工作的专业人员都应加深对这一领域的了解。
1 引言
新生儿从基本无菌的子宫环境过渡到外界后,会立即暴露于大量环境因素中。出生后数秒,婴儿便开始吸入含有环境化学物质、不同程度污染物及刺激物的空气;皮肤、肠道与气道上皮也会在出生后的数小时、数天至数周内被微生物定植。组织中特化的免疫细胞或在胎儿期已存在,或在出生后浸润,它们会感知穿越屏障的各类环境因素,并决定是否对其耐受或排斥。尽管这一过程的重要性已被公认,其具体机制仍未被充分阐明。目前尚不清楚哪些因素最为关键,初始接触如何导致不同的免疫反应,以及这种早期接触如何长期影响免疫功能。这一认知缺口主要源于难以获得健康新生儿的纵向样本,因此现有知识大多来自几乎无菌环境下饲养的实验室小鼠,无法充分反映人类新生儿所经历的多种环境暴露。
人类基因组在祖先微生物的强选择压力下演化而来,而现代世界的环境背景与祖先时期截然不同。得益于疫苗与抗生素,婴儿死亡率大幅下降,预期寿命延长,但免疫相关疾病已成为儿童发病与死亡的主要原因之一。一个常见的误解是认为新生儿存在免疫缺陷,实际上他们具备完整的免疫能力,例如能够对感染产生强烈的炎症反应,并在出生当日接种疫苗(如乙型肝炎疫苗、卡介苗)后形成有效的免疫记忆反应。新生儿还通过母体抗体获得被动免疫保护,近期研究显示母体抗体的特异性是决定新生儿对大肠杆菌所致败血症易感性的重要因素。生命早期缺乏新的免疫记忆是因为尚未经历足够的抗原暴露,但在出生后的头几个月,记忆B细胞与T细胞的频率会稳步上升。最新观察表明,先天免疫反应在出生后的前3个月内迅速成熟,达到接近成人的水平。
1.1 感染性疾病易感性
生命早期的侵袭性感染防护依赖于被动机制,如屏障组织完整性将微生物与内部组织隔离,以及定位于屏障表面的主动先天与适应性防御,此外母体抗体的滴度与特异性也至关重要。早产儿的屏障保护结构发育尚不完善,加之重症监护环境中侵入性操作(如静脉置管、机械通气)和环境暴露,足以解释其侵袭性感染风险升高。同样,成人重症监护患者的医院获得性感染发生率也高于普通病房患者。
先天免疫细胞的功能会在出生后的累积暴露过程中逐渐成熟,例如接种卡介苗(Bacille Calmette-Guérin, BCG)可通过表观遗传与免疫代谢适应加速这一成熟过程,即训练免疫(trained immunity),从而在感染负担高的地区为儿童提供针对多种病原体(不仅限于结核分枝杆菌)的异源保护。在感染风险较低的工业化社会,BCG诱导的训练免疫效应尚不明确,但有报告显示在高危婴儿中,早期接种BCG可轻度降低特应性皮炎等免疫介导疾病的发生风险。因此,优化免疫-微生物互作及免疫细胞成熟需要深入理解不同环境背景下的最佳策略,这需要跨人群的大规模研究。
1.2 建立终身共生关系
健康的免疫-微生物互作对于宿主与皮肤、肺及胃肠道微生物群建立长期共生关系至关重要。这些微生物参与食物代谢、通过竞争抑制病原体入侵,并以平衡方式“训练”发育中的免疫系统,使其具备反应性但不引发炎症性疾病。驱动先天免疫细胞成熟的具体暴露因素及人类新生儿微生物感知的时间窗仍不明确。小鼠中存在断奶反应,伴随短暂的微生物感知过程;而人类的断奶更为渐进,微生物多样性逐渐增加,约在2岁时粪便菌群组成接近成人水平。早于3个月停止母乳喂养似乎会对这一适应过程产生不利影响,并与后期免疫介导疾病风险增加相关。
生命最初3个月是免疫发育与免疫-微生物互作建立的关键窗口。例如,此阶段使用抗生素可能通过破坏共生关系的建立而产生长期不良影响,而在1岁后使用则无类似风险。母乳喂养通过提供利于有益菌生长的营养成分,使其在竞争中优于病原体,并通过分泌特异性IgA抗体保护黏膜表面,进一步支持这一过程。儿科医生需在尊重母亲因医学或社会原因无法哺乳的现实的同时,积极推广母乳喂养益处,并继续研究如何优化配方奶与补充剂,以利用早期免疫-微生物互作的保护效应。
1.3 早产分娩
从足月到早产的过渡带来独特的免疫学挑战。早产儿(甚至妊娠22周出生)面临更高的并发症与死亡风险,主要死因为感染与坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocolitis, NEC)等炎症性疾病,但其易感机制十分复杂。许多研究试图将感染死亡率与免疫细胞数量或功能差异关联,但往往难以区分早产的诱因(如绒毛膜羊膜炎或全身炎症)与孕龄本身的影响。早产儿被认为存在的“免疫缺陷”还与母体抗体转移不足有关,因为大部分IgG在妊娠晚期经胎盘转移,不过即便极早产儿也可在早期获得部分选择性保护性中和抗体。总体而言,早产儿感染风险升高更多可由非免疫因素解释,包括重症监护中的侵入性操作、物理屏障的不成熟等。因此,并无充分证据表明早产儿缺乏动员免疫防御的能力,其脆弱性更多源于早产的炎症背景、重症监护环境暴露及生理不成熟。
1.4 男孩与女孩的差异
在幼儿尤其是早产儿中,男孩死于感染性疾病及出现长期后遗症的风险更高,性别差异的机制尚不明确,但免疫学差异可能是重要原因。已知男女免疫系统存在显著差异,这与疾病表现及风险不同相关:女性在大多数自身免疫病中比例更高,但在多数感染性疾病中预后更佳,且对疫苗的免疫反应更强。最新研究显示,成人特定免疫功能受性激素动态调节,可能与优化生殖、肌肉生长等性别特异性特征有关。由于存在此类权衡,感染性疾病的表现与风险也会随性别不同而异。虽然幼童性激素调节免疫功能的作用较弱,但在2~3月龄会出现一次性类固醇升高。性染色体对免疫细胞的调控在男女之间存在广泛差异,近期研究揭示了Y染色体与失活X染色体对常染色体基因的顺式与反式调控效应。这些发现提示,需进一步研究幼童期男女免疫细胞调控差异及其在儿童期免疫成熟过程中的作用。
1.5 何时需警惕
临床医生常询问哪些儿童需怀疑先天性免疫缺陷或异常炎症反应(如对感染、疫苗或其他免疫刺激的过度反应)。国际组织如欧洲免疫缺陷学会(European Society for Immunodeficiency, ESID)已发布警示信号,包括感染频率高于预期、感染表现重于预期,以及生长发育迟缓等非特异性表现。
所有儿童在早期都会被微生物定植,这是人类进化中完善的过程,因此对定植微生物的过度反应是免疫回路失调的首个可能信号。大多数新生儿在皮肤微生物定植后会出现自限性炎症反应,如毒性红斑,由内源性调节机制(如IL-1结合蛋白IL1RA)控制;若缺乏IL1RA(DIRA, OMIM: 147679),则可能出现需进一步检查的严重炎症性皮损。同样,肠道定植时常伴轻度炎症反应,但若出现便血与因营养吸收不良导致的体重增长缓慢,应考虑免疫缺陷或免疫失调(如IPEX病)。儿童期常规疫苗的严重不良反应也是需咨询儿科免疫专家的警示信号。对已知感染的异常严重表现是先天性免疫缺陷的典型特征,机会性感染(健康儿童中不致病的微生物引起)亦属高危情况。部分先天性免疫缺陷仅表现为狭窄的病原易感性,在未遇到相应病原体前可能被忽视。对于有家族聚集或已知遗传倾向的可疑病例,应在进一步检查前咨询免疫学专家。总体而言,绝大多数幼儿的免疫系统功能完善,会随环境暴露逐步演化并适应生长需求。未来需在不同人群与环境背景下深入研究,以更好地预防免疫介导疾病,让所有儿童获得最佳的生命开端。