综述：疫苗在沙门氏菌控制中的作用——综述

《Journal of Applied Poultry Research》：Role of vaccines in Salmonella control — A review

　　

沙门氏菌（Salmonella）在家禽生产中持续构成威胁，由于其在食品传播中的潜力及对家禽的临床疾病风险，给公共卫生和经济带来重大挑战。疫苗接种是一种关键的收获前控制策略，旨在减少主要沙门氏菌血清型（尤其是肠炎沙门氏菌（Salmonella Enteritidis）和鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium））以及宿主适应性血清型（如鸡沙门氏菌（Salmonella Gallinarum）和雏鸡沙门氏菌（Salmonella Pullorum））的定植、排菌和传播。本综述基于安全性、免疫原性、实用性及在商业化家禽生产中的应用，评估了用于肉鸡生产系统的多种疫苗平台，包括减毒活疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗和幽灵疫苗。减毒活疫苗虽能有效诱导强大的黏膜和系统免疫，但存在持续存在和毒力返祖的风险。灭活疫苗更安全且被广泛接受，但通常刺激的免疫反应较弱，需要多次接种。亚单位疫苗，尤其是通过纳米颗粒或胚内递送时，与减毒活疫苗或灭活疫苗相比，在提供靶向保护的同时更安全，但免疫原性仍是其限制因素。幽灵疫苗由空的细菌包膜组成，代表了一种创新平台，在消除感染性的同时保留了抗原性，显示出有希望的交叉保护潜力。各种研究和现场应用强调，尽管每种疫苗类型具有不同的优势和局限性，但通过战略部署，常与生物安全和监测措施结合使用，可显著降低家禽中的沙门氏菌负担。最终，根据血清型流行情况、生产规模和宿主特异性反应量身定制的疫苗使用，为实现更安全的禽产品及改善公共卫生成果提供了可行途径。

**问题描述**
家禽已成为全球主要肉类来源，预计在未来十年内将保持最交易的畜产品（按体积计）。在美国，肉鸡有望保持首要消费的动物蛋白，人均消费量预计到2026年达到46.5公斤（102.6磅）。这种日益增长的需求主要由可负担性、营养益处及在不同菜系中的多功能性驱动。国内家禽生产显著扩大并持续上升，使美国成为世界顶级生产商和第二大肉鸡出口国。家禽生产涵盖产品到达消费者之前的多个阶段。在肉鸡生产中，过程从雏鸡孵化开始，经过育雏和生长，再到加工成各种禽产品供消费或副产品利用。在美国，家禽产业作为垂直整合系统运作，包括孵化场、饲料厂、种禽场、肉鸡养殖场、加工（去骨、切割、包装）和分销。这种整合方法提高了供应链的效率和质量控制。美国家禽生产包括商业和小规模运营，具有不同的生产实践和管理。商业部门涵盖肉鸡、火鸡和蛋鸡，使用控制育种计划来调控遗传学并最大化生产力，鸟类通常直接从孵化场转移到养殖场。小规模运营，包括后院鸡群和特色类型（牧场饲养、自由放养、非笼养、有机），通常从多个地点采购鸟类，可能不遵循商业企业典型的全进全出管理。这种管理多样性可能使疾病控制和生物安全复杂化。特别令人担忧的是食源性病原体（如沙门氏菌（Salmonella））的持续存在和传播，沙门氏菌是与家禽及家禽产品相关的食源性疾病的主要原因。
**家禽沙门氏菌疫苗接种**
疫苗是含有病原体抗原或成分的制剂，当引入宿主时，会刺激免疫反应以保护免受同种病原体的未来感染。通过模仿自然感染而不引起严重疾病，疫苗帮助身体建立对疾病的免疫力，预防感染、减轻疾病严重性，并降低并发症和传播给他人的风险。在家禽健康管理策略中，疫苗接种被认为是减少临床疾病影响、维持群体免疫力、降低细菌脱落和限制沙门氏菌水平及垂直传播的最有效和经济的方法之一。重要的是，通过降低人类沙门氏菌相关食源性疾病的风险，给家禽接种疫苗也有助于食品安全。使用疫苗保护种鸡和蛋鸡群免受沙门氏菌感染可追溯到20世纪初，当时首次引入了源自鸡沙门氏菌（Salmonella Gallinarum）培养物的灭活疫苗。在当今的家禽生产中，大多数商业沙门氏菌疫苗是使用鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）和肠炎沙门氏菌（Salmonella Enteritidis）菌株开发的，这些血清型与家禽和人类疾病最为常见相关。
**减毒活疫苗**
减毒活疫苗由经过认真修饰以降低毒力，同时保留刺激保护性免疫反应所必需的关键免疫原性特征的活细菌菌株组成。这些疫苗旨在维持免疫原性与反应原性之间的内在平衡。几种减毒活疫苗广泛用于商业家禽生产，因为它们比灭活疫苗更便宜、易于制造且易于接种。它们通常通过口服或肠胃外途径递送。这些疫苗通过定植于鸡的胃肠道、附着于粘膜表面并与粘膜相关淋巴组织相互作用来模拟自然感染，从而激活强烈的细胞介导和体液免疫反应。由于能够定植于肠道，减毒活疫苗通常在幼禽免疫系统发育时立即在孵化后施用。这种时间安排支持竞争性排斥，即疫苗株的早期定植阻止了随后异源沙门氏菌菌株在胃肠道的建立，从而形成有效的疫苗接种策略。此外，减毒活疫苗还能够通过诱导针对疫苗配方中使用的一种以上沙门氏菌血清型的免疫力来提供交叉保护，与灭活疫苗相比提供更广泛的保护。沙门氏菌进入动物宿主的最有效方式是细菌粘附并侵入粘膜相关淋巴组织。减毒活疫苗通过雾化粗雾或口服氯-free饮用水进入宿主，触发粘膜和系统免疫反应。安全有效的减毒活疫苗必须侵入粘膜相关淋巴组织入口点，并以与完全毒力的亲本沙门氏菌菌株相当的水平定植于内部效应淋巴组织。疫苗株必须能够侵入所有这些组织，并理想地持续至少两周以在粘膜和系统免疫区室中诱导最佳记忆反应。然而，许多候选疫苗即使被提出、评估甚至商业批准，也未能满足一个或多个必需特性。因此，负责减毒的遗传特性必须在发酵罐中细菌生长的多代以及通过目标宿主动物的连续传代中保持稳定。此外，开发的疫苗株应与大规模生产过程兼容，包括在高体积发酵罐中培养，随后浓缩和冻干。同样重要的是，疫苗在储存期间保持活力和遗传稳定性，并在重建后保留其在禽类物种中感染并引发强大保护性免疫反应的能力。
**灭活疫苗**
灭活疫苗通常由与佐剂混合的完整细菌细胞组成，其中培养的病原体在用于免疫之前通过辐射、加热或化学试剂处理而失去感染性。由于含有杀死的细菌，这些疫苗可以刺激免疫反应而不会带来感染风险。通常养禽业选择沙门氏菌灭活疫苗而非活疫苗，因为其非复制特性降低了感染风险。这些灭活沙门氏菌疫苗通常是血清型特异性的，意味着其有效性依赖于疫苗株与流行田间株之间的抗原相似性。因此，目前可用灭活疫苗的主要限制是其提供针对异源沙门氏菌血清型的交叉保护能力有限，特别是在多种血清型共同流行或新血清型出现的区域。为应对沙门氏菌血清型多样性的挑战，研究人员配制了多价灭活疫苗，可保护更广泛的血清型谱，包括新出现的类型如婴儿沙门氏菌（Salmonella Infantis）。接种灭活沙门氏菌疫苗的鸡产生保护性免疫，有助于限制器官中的沙门氏菌定植并减少粪便中的细菌脱落。然而，由于灭活疫苗不复制，与减毒活疫苗相比缺乏持续抗原刺激，可能导致较低的免疫原性。为实现最优保护，疫苗接种程序通常涉及先施用减毒活疫苗，后接灭活疫苗。这种方法促进强大且一致的抗体反应，产生持久免疫并减少沙门氏菌爆发的可能性。尽管如此，灭活疫苗主要诱导体液免疫反应，对粘膜和细胞介导免疫的刺激有限，而这两者对于控制细胞内病原体至关重要。这种限制可能会降低这些疫苗对沙门氏菌的整体有效性。此外，大多数灭活疫苗需要通过肌肉或皮下注射施用，通常至少需要两剂，增加了商业家禽运营中的劳动力和生产成本。
**亚单位疫苗**
亚单位疫苗含有一个或多个来自目标病原体结构的重组蛋白、多糖或肽，而不是整个病原体，当与合适的佐剂结合时，可刺激适当的体液免疫反应。因此，亚单位疫苗被认为具有更明确的安全性特征，因为它们仅包含特定抗原成分，从而降低了与全细胞灭活或减毒活疫苗相关的不良反应风险，同时引发靶向免疫反应。大多数亚单位沙门氏菌疫苗通过皮下或肌肉途径施用。近期研究表明，沙门氏菌外膜泡、外膜蛋白和鞭毛蛋白（FliC）在鸡中表现出强免疫原性。基于纳米颗粒的递送系统进一步增强了亚单位疫苗的免疫原性潜力。壳聚糖纳米颗粒因其生物相容性、生物可降解性以及刺激家禽系统和粘膜免疫的能力而受到关注。替代递送方法，如凝胶喷雾，也已被探索以改善基于壳聚糖纳米颗粒的疫苗的分散和吸收。基于可生物降解聚合物纳米颗粒的疫苗在家禽免疫中也日益受到重视。这些纳米平台使得能够创建口服亚单位疫苗，将抗原直接靶向肠道相关淋巴组织，从而引发体液、细胞介导和粘膜免疫反应。
**幽灵疫苗**
细菌幽灵疫苗代表了家禽沙门氏菌疫苗开发中的新兴方法。这些疫苗通过遗传修饰革兰氏阴性细菌以去除其细胞质内容物，留下完整的细胞膜而生成。最广泛使用的方法之一涉及表达噬菌体PhiX174裂解基因E，该基因诱导跨膜通道的形成，允许释放细胞内内容物。由此产生的空细胞包膜（称为“幽灵”）保留了细菌的天然抗原特征，使它们能够触发强免疫反应，同时最小化引起感染的风险。针对鸡沙门氏菌的幽灵疫苗是安全的，能够引发强大的细胞介导和抗体介导的免疫反应，有效保护接种家兔免受感染。近期对幽灵疫苗的研究集中在使用佐剂改善免疫原性。创新的细菌幽灵疫苗平台已被开发以增强抗原呈递并诱导针对家禽沙门氏菌的广泛体液和细胞介导免疫反应。
**免疫原性与免疫**
家禽沙门氏菌疫苗旨在调动先天和适应性免疫机制，以防止肠道定植和系统性传播。减毒活疫苗，包括使用遗传修饰菌株如aroA或cya/crp突变体的疫苗，通过模拟自然感染特别有效地启动保护性反应。它们通过模式识别受体检测病原体相关分子模式来刺激早期先天免疫反应，触发信号级联反应促进细胞因子产生和免疫细胞募集，为强大的适应性反应奠定基础。先天免疫系统在疫苗接种后立即发挥重要作用，帮助在适应性反应发展之前控制沙门氏菌。适应性免疫一旦被激活，通过抗体产生和细胞介导反应提供靶向且持久的保护。B细胞在粘膜部位产生免疫球蛋白A（IgA），在循环中产生免疫球蛋白Y（IgY），而T细胞协助病原体清除。活疫苗倾向于诱导平衡的反应，促进抗体介导和细胞毒性T细胞反应。免疫记忆的存在确保后续病原体暴露时产生更快更有效的反应，减少疾病严重性和传播。几种宿主因素影响沙门氏菌疫苗的效力。幼鸡因其免疫系统未成熟和微生物群不发达，可能表现出较弱的反应，特别是在胚内或孵化后立即接种时。蛋鸡的性成熟和开始产蛋与系统和粘膜免疫重塑相关，包括T细胞介导免疫的减少，导致对沙门氏菌感染的易感性增加和疫苗诱导保护减少。此外，鸡品系间的遗传差异，特别是主要组织相容性复合体单倍型和T细胞亚群分布的差异，也可能使免疫反应偏向体液或细胞免疫，突显了在家禽中制定疫苗接种策略的重要性。
**未来展望**
沙门氏菌收获前控制的新兴策略日益集中于通过创新疫苗技术改善食品安全。其中一项进展涉及使用螺旋体递送系统提高亚单位疫苗的免疫原性。螺旋体是由固体脂质双层形成的独特螺旋状结构。用螺旋体配制的疫苗增强系统和粘膜免疫反应，从而提高整体疫苗有效性。先进疫苗技术与当前控制策略的整合为更有效的家禽沙门氏菌管理提供了潜力。此外，快速诊断方法的最新进展改善了现场检测和监测，允许更快更有针对性的干预。与已建立的生物安全实践相结合，这些创新有助于更全面的方法降低家禽生产中的沙门氏菌风险。新兴概念如训练先天免疫表明，先天免疫细胞（曾被认为缺乏记忆）可以被重新编程以对甚至无关病原体产生更强的二次反应。这对疫苗设计具有重要意义。例如，佐剂如β-葡聚糖或细胞因子如白细胞介素-18可通过促进抗原呈递和细胞因子产生来增强先天和适应性反应。此类创新可提高疫苗效力、减少病原体脱落并增强交叉保护，为开发更具韧性的家禽健康管理系统提供新方向。
**结论与应用**
1. 在收获前水平控制沙门氏菌仍是家禽食品安全项目的关键组成部分，疫苗接种是有望减少群体定植的干预措施。
2. 已开发和评估了用于沙门氏菌控制的减毒活疫苗和灭活疫苗，但每种在免疫原性和递送方面都有局限性。减毒活疫苗免疫原性强，但需谨慎管理，因为可能存在残余毒力、环境脱落和疫苗株在接种群体中持续存在等潜在问题。
3. 新兴方法如细菌幽灵疫苗和含新型佐剂（如热不稳定肠毒素B亚基、螺旋体）的亚单位疫苗具有克服当前限制的潜力，通过增强免疫反应同时最小化安全风险。
4. 先进疫苗技术与生物安全实践及实时诊断工具的结合可提供减少农场沙门氏菌风险的综合策略。
5. 持续研究和投资于新型疫苗平台，结合实际现场验证，对于实现收获前沙门氏菌控制的可持续改善至关重要。