疫苗中铝佐剂的危害性研究进展

作者:杜娟、胡天天、王静华、陈科达

摘要:铝佐剂疫苗被长期广泛应用干全球儿童计划免疫中,但疫苗中铝佐剂所致的毒副反应尤其是神经系统毒副反应尚未引起学术界的普遍重视。此文对疫苗中铝佐剂与巨噬细胞肌筋膜炎及慢性疲劳认知功能障碍、海湾战争综合征、自闭症、克罗恩病、皮肤淋巴组织增生症、急性类肉瘤状病及其他局部病变等的相关性进行综述。

【关键词】疫苗;铝佐剂;不良反应;毒性

自1926年Glenny等发现铝佐剂沉淀的白喉类毒素悬液较不含铝的白喉类毒素具有更强的免疫原性以来,各种铝佐剂已被广泛应用于人类及动物疫苗的制备,氢氧化铝佐剂也因其较高的有效性及安全性被美国食品和药品管理局(FDA)首先批准作为人用疫苗佐剂,而且长期被广泛应用于全球儿童的计划免疫疫苗中。但直至今日,人类对铝佐剂的确切危害尚不明了。近年来,随着铝佐剂疫苗应用时间的延伸,特别是金属铝对人类神经系统的毒性作用及其机制逐渐被揭示之后,国内外对铝佐剂的毒性作用的报道也日益增加,有学者进行的相关实验研究也发现了铝佐剂的局限性及存在的一些不良反应,近期甚至出现了铝佐剂严重危害人类健康的报道,更有学者质疑人类是否在将这种神经毒素注射到了体内?

鉴于此,我们对国内外有关铝佐剂(主要为氢氧化铝佐剂)的毒副反应研究文献进行了回顾性分析,以提醒人们对相关疫苗接种风险的警惕。
一、铝疫苗佐剂对机体的不良反应、毒性及机制制苗用的铝佐剂主要有氢氧化铝、磷酸铝、明矾或硫酸铝钾三种,在使用过程中氢氧化铝以其本身的特点而使用更加广泛。目前国内外也已有数百篇相关铝佐剂不良反应的研究报道。

1.铝佐剂致巨噬细胞肌筋膜炎(MMF)及慢性疲劳

铝佐剂引起的组织学实体MMF最早是由法国肌病研究协会下属的获得性和免疫缺失相关肌肉疾病研究组在中年人中发现的,并于1998年第一次发表文献进行描述,单法国就已有超千例的MMF病例被确诊。该病以独特的肌肉病变类型为特征,临床主要表现为弥漫性肌痛、慢性肌无力、关节痛和慢性疲劳、认知障碍,但通常缺乏明确的肌纤维压痛点。患者疫苗接种部位的三角肌活组织检查显示,肌纤维周围存在广泛的巨噬细胞浸润,还有少量CD8*T细胞,但巨噬细胞不进入肌纤维内部;同时伴有镜下可见的肌肉坏死。许多巨噬细胞含PAS阳性晶体结构,已确认为氢氧化铝结晶。这些铝可长期留存在MMF患者的肌肉接种部位。长的已达12年以上。而炎症的实验室证据不一,半数患者存在某些血清自身抗体,清IL-1受体拮抗物和IL6水平似有明显增加。发病人群主要是中年人,男女发病率相等,平均接受过45次的疫苗接种,其中92%为抗乙肝疫苗[56;94%的MMF患者肌痛平均在接种后11个月出现;与其他神经肌肉病变对照组相比,疲劳和相应的功能受限在MMF患者中更为常见也更明显,疲劳尤其多见于疾病初始阶段;有10%还并发明显的中枢神经系统脱髓鞘,其病征类似于多发性侧束硬化症。另外几乎所有患者都有认知功能的改变以及氧化应激指标的改变。在实验大鼠身上可复制出MMF表现,而且氢氧化铝佐剂疫苗造成的损伤持续时间较磷酸铝佐剂疫苗长。

2003年,WHO全球疫苗安全咨询委员会怀疑接种含铝疫苗后会引起多发性硬化症、慢性疲劳综合征等,提出尚无足够的科学和临床依据来建议对全球免疫接种计划进行修改。但随时间的推移与对MMF患者相关研究的深人,铝佐剂与MMF及更严重的脑损害关系似更密不可分。
其他国家也陆续有一些铝佐剂相关MMF的个例报告,但儿童中有关MMF的报道较少到2007年,大概仅报道22例儿童MMF病例。Israeli等提出含氢氧化铝佐剂疫苗的广泛应用与MMF病例报道的极少量反差很大,研究提示含氢氧化铝佐剂疫苗促发MMF发生可能与个体携带HLA-DRB1*01基因对铝易感有关,这样,MMF可被定义为疫苗中的铝佐剂促发的针对特异性遗传背景患者的一种新型疾病,其暂时的相关性可能存在数月到10余年

2.铝佐剂的神经系统毒性

1978年,Lancet上已有研究表明人类的透析性脑病与透析液中的铝致脑内铝水平过高有关12]近年来关于铝与神经系统疾病的相关性研究越来越多,其中令人注目的是疫苗中的铝佐剂所引起的袖经系统毒性作用。Redhead等研究表明小鼠腹腔注射铝佐剂疫苗可使小鼠脑组织中铝含量短暂升高,并在注射后2~3d达到峰值;而在生理盐水和不含铝佐剂疫苗对照组则未出现类似现象。推测疫苗中所含铝佐剂可通过铁结合蛋白转运进入大脑。

另有研究将含铝佐剂炭疽疫苗接种于小鼠,20周后发现38%的小鼠出现明显焦虑,实验组出现记忆障碍的小鼠是对照组的41倍,还有20%出现了过敏性皮肤反应。脑组织切片示神经细胞死亡,特别是在控制运动的大脑区有35%的细胞已被摧毁。
有研究表明,几乎所有的铝佐剂疫苗相关MMF患者均存在神经生理功能障碍,较其他病因的相同水平疼痛、疲劳抑郁患者有更严重的特异性认知功能障碍,主要表现为视觉记忆和语言记忆下降,执行能力包括障碍,大脑半球右侧听力区内部的神经连接异常或改变,患者存在脑器质性损伤。其认知功能改变类似于在铝粉尘吸人场所作业工人的神经病变,与关节炎患者比,多数MMF患者的认知已达痴呆阈值。这些患者在肌肉活检时(距最后一次疫苗注射平均67.6月)尚无中枢神经病变征象。脑部的MRI表现也与患者的认知损伤无明显的相关性。认为进一步采用MR弥散张量成像、3DMRI等有可能揭示患者弥漫性轴索损伤或脑白质超微结构的改变、坏死。但这些神经认知病变最后究竟是病毒感染还是与铝相关尚不明确。

3铝佐剂与海湾战争综合征(GWS)的相关性

GWS是指一些曾于1991年参加海湾战争的老兵战后出现的诸如精神压抑、疲劳、头痛、失眠、腹泻、记忆力衰退、注意力分散、肌肉和关节疼痛、呼吸障碍等各种身体不适的症状。尽管各国科学家已就此进行了很多研究,包括GWS与疫苗铝佐剂及角鲨烯、核武器、毒气等的相关性,至今尚未明确其发病机制。但就目前所公布的GWS与疫苗铝佐剂的相关性研究结果来看,铝佐剂的相关神经毒性已引起医学界的重视。
法国Gherardi的调查研究表明,出现GWS的士兵都接种过含有氢氧化铝佐剂的疫苗,不管最后是否被派遣参与到海湾战争中,GWS的发病率和发病速度无差异。Shaw等还观察到小鼠皮下注射与参战士兵接种氢氧化铝佐剂剂量等值的氢氧化铝凝胶2次后,脊髓及皮质中的运动神经元凋亡明显增加,反应性星形胶质细胞增加,小胶质细胞增殖增加;运动神经元胞浆中可检测到铝的存在,其中一些神经元中还存在反映多种神经病变(如肌侧束硬化症等)标志物的高磷酰化tau蛋白。随后他们又进行了6次上述剂量的氢氧化铝注射研究,这些实验小鼠的许多神经运动功能明显受损,空间记忆能力下降。现有的研究已证实,铝具有神经毒性,并导致肌体疲劳和认知障碍,这恰好与GWS的大部分表现相符。
Petrik等观察了疫苗佐剂中的氢氧化铝、角鲨烯与GWI神经病变的潜在相关性,其中实验小鼠的相关注射剂量与参战美国士兵的接种剂量等值。研究显示,铝注射组运动功能受损并进行性加重,20周后铝与角鲨烯复合组水迷宫学习认知能力明显变差。铝注射组有神经元凋亡,腰段脊髓及运动皮质 caspase-3激活明显增加;腰脊髓运动神经元减少,星形胶质细胞数量增加。表明铝佐剂可能与GWI神经病变有关,而它复合其他佐剂更加剧了病变。

4.铝佐剂与自闭症(ASD)的相关性

ASD是广泛性发育障碍的代表性疾病。从全球范围来看,ASD患病个体有增长的趋向。最近有研
究表明含铝佐剂疫苗的接种与ASD的发生存在着
相关性,而且与接种年龄有关。2011 年,Tomljenovic和Shaw8]应用Hills标准对调查的数据进行了铝佐剂接触与西方儿童ASD发生的相关性研究,结果显示,接种含铝佐剂疫苗最多的国家其儿童的ASD发生率最高:含铝佐剂疫苗接种增加与过去20年美国儿童ASD发生率增加明显相关;学龄前儿童铝佐剂的接触量与7个西方国家目前ASD的发生率明显相关,尤其是3~4个月龄的。表明铝佐剂可能与儿童ASD的发生存在着因果关系,有必要对铝佐剂的安全性进行更严谨的评价。

5.铝佐剂与克罗恩病的相关性

还有研究提出,克罗恩病作为一种慢性反复发作的与个体易感性有关的肠道炎症性疾病,其环境作用因素尚不能确定,而铝是潜在的诱导克罗恩病的炎症相关因子,它对机体免疫功能的激活与克罗恩病的免疫病理有许多共同点,包括金属表面会吸附很多肠道细菌或食物中的化合物、诱导Th1型细胞因子具有相同的细胞因子/趋化物复合刺激分子、细胞内路径及应激相关分子表达增强、肠道菌群改变、穿透肠壁的肉芽肿形成、在克罗恩病动物模型中诱导肠炎等。铝对机体的作用模式及克罗恩病病理生理学中,炎性体均扮演主要角色。这些都提示铝佐剂的作用恰好符合克罗恩病发生中的天然及被动免疫反应的改变。如果这种相互关系成立,将明显影响对公众健康与克罗恩病的预防和管理。

6.铝佐剂所致的局部组织刺激反应及轻微全身反应

多数研究显示,接种者报告含铝佐剂疫苗引起的局部不良反应相对不含铝疫苗多一些,但多为轻中度反应,而且女性多于男性,表现为局部肉芽肿性炎症反应,主要症状为局部肿胀、红斑、硬结、瘀斑、疼痛、局部发热发痒等。少数也可出现轻微的全身反应,包括发热、疲劳、头痛、恶心、咳嗽等,尚无铝过敏者接种含铝佐剂疫苗后发生严重全身过敏反应的报道。局部结节通常可持续数月甚至数年之后才自行消退,与结节相关的局部疼痛、痒和皮肤改变等也可逐步减少。对铝迟发性过敏的患者还可能出现复发性无菌性脓肿。目前已有较多的动物实验和临床研究关注了氢氧化铝作为疫苗佐剂时的局部和全身不良反应。当然,铝佐剂对局部组织的刺激反应也通常与过敏反应有关。铝可诱导IgE产生,这是否是导致铝佐剂易致机体高过敏发生的原因?有研究表明使用铝佐剂疫苗的人群在10年后再接触铝佐剂疫苗引起的局部不良反应比原先用不含铝佐剂的同类疫苗的人群更多,这可能与迟发过敏有关;而个体差异、疫苗种类以及佐剂中不同的氢氧化铝剂型、剂量及疫苗不同的接种方式也与局部炎症及过敏反应有关。另外疫苗制备工艺、疫苗中的其他物质等也可能影响了不良反应发生中的某些环节。

7.铝佐剂引起的皮肤淋巴组织增生症

已报道的铝佐剂疫苗注射位点所致的局部病变除了巨噬细胞、嗜酸性细胞等积聚为主的病变外,还有以淋巴细胞浸润增生为主的病变。如 Maubec等报告了9例由含氢氧化铝疫苗接种所引起的皮肤假性淋巴瘤也称作皮肤淋巴组织增生(CLH)病例,他们在含氢氧化铝吸附剂的疫苗(8例为乙型肝炎疫苗1例为甲型肝炎疫苗)接种部位出现迟发的持续存在的CLH,发生的中位时间为复种后3个月。皮肤活检显示皮肤和皮下组织存在伴生发中心形成的淋巴滤泡浸润,但增生的淋巴细胞形态正常,符合CLH诊断。电镜及免疫组化染色显示所有患者皮肤浸润病变中均存在氢氧化铝。

8.铝佐剂引起的急性类肉瘤状病

急性皮下类肉瘤状病是一种特异性的皮肤病变表现为多发性、无症状的皮下结节,多为局部一过性反应,这在含铝佐剂的疫苗接种引起的病变类型中罕有报道。Marcoval等报道1例49岁的女性患者因哮喘免疫治疗(注射含氢氧化铝疫苗)的患者在两上臂局部脱敏注射点发生2次(1994及1999年)急性皮下类肉瘤状病,并认为这可能与疫苗中的铝佐剂有关。

二、铝佐剂对人类健康影响的研究趋向

有学者在2011年提出,已有的研究清楚表明铝佐剂可潜在诱导人类严重免疫性疾病,各类铝佐剂中的铝是自身免疫性疾病、长期脑部炎症及相关神经系统并发症的一个危险因素,会持久而广泛影响人类健康。由此呼吁医学界的高度关注及更多的长期观察结果分析。

1铝佐剂肌注后的生物学分布及转移模式

动物实验证实注射后局部组织单核细胞中有铝微粒持久存在,小鼠肌肉注射含铝疫苗4d后肌肉内的铝含量减少50%,随后吞噬有铝的吞噬细胞在局部肉芽肿中保持稳定水平。用荧光铝代替,可观察到其首先通过引流淋巴结转移,然后通过吞噬细胞进人血液循环到达脾,最后在脑中缓慢累积。
无论是GWS,还是MMF它们都与硅胶植人后诱导的自身免疫性疾病的临床特征相类似,最近这类疾病被临床确定为佐剂诱导的自身免疫/炎症综合征(ASIA)。对于这些疾病中的局部肌肉注射颗粒的生物学分布模式尚不清楚。而铝佐剂的安全性与其局限于注射位点还是弥散到远距离器官有关。铝微粒的沉积与免疫细胞间的关系、究竟有多少比例的局部注射铝佐剂会通过巨噬细胞转移到远端器官以及铝颗粒的神经释放、神经炎症、神经退变的病理生理机制都需要进一步研究。

2.对儿童铝佐剂接触量及其相关危险的评价

WHO推荐每剂疫苗中铝含量最高不超过.25mgl,美国FDA要求为0.85mg,相当于5mg明矾。有资料表明,25g重的小鼠只能耐受 mg氢氧化铝,人用疫苗铝含量通常为0.5mg/剂量4。但人体接触铝的安全上限到底是多少至今尚未明确,尤其是处于认知发育快速关键期的婴幼儿。研究已证实铝能使早产儿神经发育受损,而出生后6个月婴儿所需要接种的疫苗中铝佐剂累积含量达3.75mg。我国儿童在新生儿期已普遍开始接受疫苗接种,1岁之内计划免疫的疫苗接种频次在14种以上,而且这些疫苗多为含铝佐剂疫苗。但迄今为止,尚无对接种儿童不同年龄、体重时接受的铝左剂频次、剂量对他们的认知、生长发育水平及其他疾病影响的深人研究。仅有的一些针对儿童的相关接种剂量研究已说明当前状况的严峻性。Keith等提出儿童自出生后即开始接种多种含铝佐剂的疫苗,他们评估了儿童出生后第一年的机体铝负荷,包括母乳喂养、饮食中摄人的以及标准疫苗接种程序所接受的,并依据最小危害水平进行分析。结果显示疫苗来源的铝积蓄超过了饮食来源量。
Tomljenovic和Shaw2012年提出,在一些发展中国家,4~6岁儿童在常规免疫接种中已接受总量大约126种抗原物质以及大量铝佐剂,迫切需要对儿童疫苗相关性副反应进行严谨的评估。因为生理学差异使得他们更易受毒性物质的损伤;疫苗铝佐剂与成人种种严重的自身免疫性及炎性疾病如ASLA有关,而儿童较成人接触铝佐剂的量明显更大且更多频次。铝佐剂大量靶向神经免疫轴中一些在脑发育及免疫功能中起关键作用的要素成分。而人类的神经免疫双向交叉效应已被证实在免疫调节以及脑功能改变中扮演重要角色,并已证实许多自身免疫性疾病包括ASIA通过过度免疫反应干扰了神经免疫轴的平衡。

三、结语

疫苗中的铝佐剂对人类的危害存在多重性,而这种仍在被全球广为应用的计划免疫疫苗中的佐剂对人类尤其是婴幼儿认知发育等的不良影响可能是十分长远的,必须对其神经毒性予以更多的关注与警觉,并迫切需要大样本的、长期的、严谨的深人研究。

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