腸道粘膜免疫應(yīng)答機(jī)制綜述

腸道粘膜免疫應(yīng)答機(jī)制摘要：人體腸道的黏膜是人體環(huán)境與外環(huán)境間直接交流的主要界面。腸道黏膜不僅是營養(yǎng)吸收及水分、礦物質(zhì)交換的主要場所，同時也是許多病原體感染或起始感染的主要位點(diǎn)。腸道粘膜免疫是機(jī)體免疫系統(tǒng)的重要部分，近年發(fā)現(xiàn)了病原體、脫道菌群、免疫疫苗、免疫載體在其免疫調(diào)節(jié)的機(jī)制發(fā)揮著極其的重要地位。腸道黏膜免疫系統(tǒng)是由腸相關(guān)淋巴組織組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，具有完善的免疫反應(yīng)機(jī)制和嚴(yán)格的免疫調(diào)控機(jī)制。可以說頂?shù)鲤つっ庖呦到y(tǒng)是機(jī)體抵御腸道病原體感染的第1道防線，同時,也在宿主與外環(huán)境間黏膜穩(wěn)態(tài)的建立和維持上發(fā)揮重要的作用。本文簡要綜述簡要介紹腸道黏膜免疫應(yīng)答機(jī)制的研究進(jìn)展以及介紹這些影響因素在腸道粘膜免疫的作用。關(guān)鍵詞：腸道黏膜免疫細(xì)胞應(yīng)答機(jī)制腸道粘膜免疫病原體腸道菌群免疫疫苗免疫載體研究進(jìn)展1腸道黏膜免疫系統(tǒng)簡介黏膜免疫系統(tǒng)由呼吸道、胃腸道、泌尿生殖道及某些外分泌腺（如唾液腺、泌乳的乳腺等）粘膜相關(guān)的淋巴組織共同構(gòu)成一個相對獨(dú)立的體系，由于其所處的解剖位置相分布部位的特殊性，粘膜免疫系統(tǒng)既是機(jī)體系統(tǒng)免疫的重要組成部分，同時又具有其相對獨(dú)立性。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為淋巴細(xì)胞是來自骨髓或胸腺，在中樞淋巴器官巾分化、成熟后經(jīng)淋巴循環(huán)定居于周圍淋巴器官，擔(dān)負(fù)免疫監(jiān)視功能。近年來大量的資料⑶］顯示臟器巾的淋巴細(xì)胞不完全由淋巴器官移入，存在著固有淋巴細(xì)胞，并統(tǒng)稱為組織相關(guān)性淋巴細(xì)胞。胃腸道黏膜不僅是消化、吸收營養(yǎng)物質(zhì)的場所，而且還是重要的免疫器官，具有重要的免疫功能，與呼吸道的淋巴組織共同構(gòu)成免疫系統(tǒng)的第一道防線。2腸道黏膜免疫系統(tǒng)組成腸道黏膜免疫系統(tǒng)，也稱之為腸道相關(guān)淋巴組織（GALT）,直接參與和調(diào)控腸道黏膜免疫調(diào)節(jié)，也是機(jī)體免疫系統(tǒng)的重要組成部分。腸道黏膜免疫系統(tǒng)有以下部分組成：腸上皮細(xì)胞（IEC）,腸上皮細(xì)胞間淋巴細(xì)胞（IEL）,黏膜固有層淋巴細(xì)胞（LPL）,腸粘膜下集合淋巴結(jié)（PP）,以及黏膜組織各種單核淋巴細(xì)胞，如T細(xì)胞、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞（DC）等［35］。2.1腸上皮細(xì)胞（IEC）腸上皮細(xì)胞之間以緊密連接為主，刷狀緣表面分布致密的堿性磷酸酶，與sIgA、杯狀上皮細(xì)胞分泌的黏液組成機(jī)體與外界的一層屏障，阻止絕大部分外來致病原侵入。腸上皮細(xì)胞可以表達(dá)HLA分子和CD1發(fā)揮抗原提成功能，并有效轉(zhuǎn)運(yùn)sIgA從黏膜固有層進(jìn)入脫腔，參與sIgA的分泌［33］。另外研究發(fā)現(xiàn)，腸上皮細(xì)胞還產(chǎn)生大量參與黏膜免疫調(diào)節(jié)的細(xì)胞因子如IL-4、IL-10。2.2腸黏膜下集合淋巴結(jié)（PP）腸集合淋巴結(jié)（PP結(jié)）是分布于腸系膜緣對側(cè)脫壁黏膜或黏膜下，由多個淋巴濾泡聚集成高度器官化的黏膜相關(guān)淋巴組織（O-MALT）,具有典型的二級淋巴器官結(jié)構(gòu)，有確定的B細(xì)胞和丁細(xì)胞依賴區(qū)。濾泡表面覆有一層濾泡相關(guān)上皮（FAE）,FAE由該部位特有的抗原轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞即微皺褶細(xì)胞（microfoldcell,簡稱M細(xì)胞）、腸上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等組成。PP結(jié)含有大量的免疫細(xì)胞，其中B細(xì)胞主要分布在淋巴濾泡，淋巴濾泡受抗原剌激形成生發(fā)中心，含大量增殖淋巴母細(xì)胞，多數(shù)為IgA+細(xì)胞，少數(shù)IgM+、IgD+細(xì)胞位于濾泡間區(qū)°T細(xì)胞主要位于濾泡間區(qū)，包括6。4+和6。8+T細(xì)胞，95%以上的T細(xì)胞表達(dá)aBTCR，而一小部分表達(dá)y6TCR,在PP結(jié)中50%~60%aPTCRT細(xì)胞是CD4+（輔助）T細(xì)胞，剩下的是CD8+（細(xì)胞毒/抑制）丁細(xì)胞。抗原遞呈細(xì)胞（APC）主要是樹突狀細(xì)胞（DC）、巨噬細(xì)胞（M①）和B細(xì)胞。濾泡間區(qū)有高皮靜脈（HEV）,是淋巴細(xì)胞進(jìn)入PP結(jié)的通道。PP結(jié)有傳出淋巴管，但沒有傳入淋巴管，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在淋巴組織中是獨(dú)特的［35］。由于PP結(jié)含有各種必需的免疫活性細(xì)胞，一般認(rèn)為PP結(jié)是黏膜免疫反應(yīng)的主要誘導(dǎo)部位。孤立淋巴濾泡在腸黏膜免疫反應(yīng)中的作用尚存在爭議，研究發(fā)現(xiàn)人和小鼠小腸的孤立淋巴濾泡類似于PP結(jié)，也有生發(fā)中心和覆蓋在濾泡上的濾泡相關(guān)上皮，推測其功能可能作為黏膜免疫反應(yīng)誘導(dǎo)部位逾］。腸系膜淋巴結(jié)也作為黏膜免疫誘導(dǎo)部位產(chǎn)生IgA擠體以利于脫黏膜吞噬細(xì)胞對共生菌的毀損［37］。2.3腸上皮細(xì)胞間淋巴細(xì)胞（IEL）腸上皮細(xì)胞間淋巴細(xì)胞主要是CD8+T細(xì)胞。在小鼠大多數(shù)IEL是ySTCRCD8+,20%~40%的IEL表達(dá)a^TCR,aPTCR的表達(dá)取決于脫腔中擠原剌激水平，成年鼠的aBTCR表達(dá)可高達(dá)75%。在人絕大多數(shù)IEL是aBTCRCD8+T細(xì)胞，ySTCRT細(xì)胞只占人類IEL的一小部分（5%~30%）［36］OIEL具有自然殺傷活性，能以非MHC限制的方式直接識別未加工的抗原，產(chǎn)生落細(xì)胞活性，能殺死和清除病毒感染或損傷的上皮細(xì)胞，對病毒感染有免疫監(jiān)視作用2.4黏膜固有層淋巴細(xì)胞（LPL）黏膜固有層淋巴細(xì)胞主要由8淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞組成。腸IgA+漿細(xì)胞分別來源于腸PP結(jié)、孤立淋巴結(jié)的B2細(xì)胞和腹膜腔的81細(xì)胞⑹。根據(jù)細(xì)胞來源、表面標(biāo)志、抗體產(chǎn)生及自身分裂的特點(diǎn)，B細(xì)胞可分為B1和B2細(xì)胞兩個亞群，B1細(xì)胞分布于胸、腹膜腔，表達(dá)CD5+和MAC-1+分子，屬于IgMhi/IgDlo、B220lo和FceR（-），在小鼠胚胎期，B1細(xì)胞前體在肝和網(wǎng)膜中發(fā)育，在成年小鼠，B1細(xì)胞位于腹膜腔和胸膜腔，具有自我更新能力,B1細(xì)胞不進(jìn)入淋巴結(jié)和牌的淋巴濾泡，部分腹腔中的B1細(xì)胞可發(fā)生轉(zhuǎn)化，移行到腸黏膜固有層，分化成熟為漿細(xì)胞，參與腸道IgA免疫應(yīng)答；B2細(xì)胞來源于PP結(jié)和孤立淋巴濾泡，不表達(dá)CD5+和MAC-1分子，屬于IgMlo/IgDhi和B220inttohi，由成年小鼠骨髓干細(xì)胞持續(xù)產(chǎn)生。腸黏膜固有層T細(xì)胞主要是6。4+T細(xì)胞（60%~70%）,其中絕大多數(shù)（95%）表達(dá)aBTCR,CD8+T細(xì)胞占大約30%~40%，是落細(xì)胞效應(yīng)細(xì)胞^。另外10%的巨噬細(xì)胞、5%的粒細(xì)胞、1%~3%黏膜肥大細(xì)胞也是黏膜固有層中主要細(xì)胞類型。3、腸道粘膜免疫與微生物3.1、腸粘膜與病原體腸粘膜表面存在大量的微生物。通常外環(huán)境中的相當(dāng)大一部分病原體進(jìn)入胃腸道后會被粘膜天然免疫成分形成的屏障阻止在體外。非特異免疫成分包括牯液、溶菌酶、乳鐵蛋白、三葉蛋白、防御素、分泌型自細(xì)胞蛋白酶抑制因子以及胃酸和胃腸蠕動等，將腸道腔病原物質(zhì)清除到體外［門。急性感染期GALT中T淋巴細(xì)胞大鼉快速耗損的第一個令人信服的，見于SIV感染恒河猴A1D6動物模型的研究報道中［2］。大約經(jīng)過6年之后，有關(guān)于HIv_l感染者粘膜中T淋巴細(xì)胞選擇件顯著地耗損的研究報道［3,4］。由于脫腔中存在大量的微牛物和食物攜帶的抗原，腸粘膜中的大部分淋巴細(xì)胞都是曾經(jīng)被激活過的效應(yīng)細(xì)胞和記憶細(xì)胞。其中免疫記憶細(xì)胞或被激活過的T細(xì)胞主要大量存在于周有膜中。Matta1拷指出，大多數(shù)T細(xì)胞丟失是由于記憶細(xì)胞的大部分被感染直接造成的。另一方面，F(xiàn)as和「2,配體的高水平表達(dá)可能是導(dǎo)致末被感染的記憶性，如T細(xì)胞死亡的原因。息之，腸粘膜中有許多易感細(xì)胞和大量病毒復(fù)制，直接的病毒細(xì)胞致病作用和幾種潛在的其它機(jī)制，導(dǎo)致T細(xì)胞數(shù)在感染早期就急劇下降。3.2、腸粘膜與腸道菌群在人和動物腸道中棲息著大約1014個細(xì)菌，達(dá)500余種［5］,但并未弓|起不正?；蛑虏‖F(xiàn)象，這一微生物生態(tài)構(gòu)成了腸道正常菌群。腸道菌群間互相保持著共生或拮擠關(guān)系，它們以宿主攝取的食物以及分泌于消化道的各種成分作為營養(yǎng),從而不斷地增殖和被排泄，它們與宿主的健康、疾病有著極其密切的聯(lián)系［6］。在正常狀態(tài)下，脫道菌群的組成、種類都是較為穩(wěn)定的。腸道菌群不僅和腸粘膜共同構(gòu)成一道保護(hù)屏障，阻止細(xì)菌、病毒和食物擠原的入侵，還可以剌激脫道的免疫器官發(fā)揮更強(qiáng)的免疫功能。益生菌是腸道正常菌群的優(yōu)勢菌群，與腸粘膜緊密結(jié)合構(gòu)成腸道的生物屏障，能通過占位效應(yīng)、營養(yǎng)競爭及其分泌的各種代產(chǎn)物及細(xì)菌素等抑制條件致病菌的過度生長及外來致病菌的入侵，維持腸道的微生態(tài)平衡［7］。早在1989年Yasui等給小鼠飼喂短雙歧桿菌發(fā)酵奶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠的腸粘膜下淋巴結(jié)增生［8］。1999年躍杰等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)短雙歧桿菌促進(jìn)小腸粘膜下淋巴結(jié)細(xì)胞增殖，增殖的細(xì)胞有B細(xì)胞和貼壁細(xì)胞，短雙歧桿菌同貼壁細(xì)胞一起培養(yǎng)，其上清作為添加物，也可促進(jìn)B細(xì)胞的增殖［9］。益生菌對腸上皮淋巴細(xì)胞具有激活作用，IEL位于小腸和結(jié)腸具有吸收功能的上皮細(xì)胞之間，主要為T細(xì)胞和NK細(xì)胞，T細(xì)胞中以Y、6T細(xì)胞最多，且75%以上為CD8+T細(xì)胞，研究認(rèn)為上皮T細(xì)胞主要功能是細(xì)胞殺傷作用［10］。2005年Scharek等人通過用益生菌對母豬和仔豬的灌喂來研究對免疫系統(tǒng)的影響，他們發(fā)現(xiàn)益生菌能夠增強(qiáng)腸道上皮細(xì)胞的功能及活性并且對CD8+T細(xì)胞數(shù)量的增多有一定的影響，這些都表明益生菌增強(qiáng)了免疫系統(tǒng)的免疫功能［11］4、腸道粘膜免疫調(diào)節(jié)的機(jī)制腸粘膜表面的抗原引發(fā)腸道中的粘膜反應(yīng)，腸道粘膜中的淋巴結(jié)將捕獲的抗原移到巨噬細(xì)胞，然后其對抗原進(jìn)行加工，并轉(zhuǎn)移給輔助性T細(xì)胞，然后激活B淋巴細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞分化增強(qiáng)，產(chǎn)生大量分泌型IgA(SIgA),在這過程中受1」10、TGF-D和1」4等細(xì)胞因子以及PP中的樹突狀細(xì)胞(Dc)和丁細(xì)胞攜帶的細(xì)胞信號的影響，sIgA+B細(xì)胞能合成IgA二聚體，穿過上皮細(xì)胞進(jìn)入脫腔，在這過程中，IgA二聚體和分泌成分結(jié)合形成可抵抗蛋白酶水解的sIgA,slgA是粘膜免疫反應(yīng)中的主要的效應(yīng)因子，slgA可與病原微生物、毒素和抗原物質(zhì)結(jié)合，阻止病原菌的入侵和抗原物質(zhì)的滲透，而不激活強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞毒反應(yīng)。［12,14］腸道粘膜免疫反應(yīng)主要依靠分泌至粘膜表面及腸腔中的免疫球蛋白(以sIgA為主)和腸道粘膜以淋巴細(xì)胞為主體的免疫活性細(xì)胞，共同完成腸道的局部免疫功能［15-17］，其主要功能有［18-20］：①阻斷細(xì)菌對粘膜的吸附，使其不能形成集落，從而達(dá)到排菌的目的；②中和病毒的作用；③中和毒素的作用；④對有異物攝入和空氣吸入的某些抗原物質(zhì)具有封閉作用，使這些抗原游離于粘膜表面，不致進(jìn)入機(jī)體，從而避免全身的免疫反應(yīng)；⑤激活補(bǔ)體的C-3旁路途徑，并參與補(bǔ)體和溶菌酶協(xié)同抗菌作用；⑥阻止機(jī)體對腸腔共棲的正常菌群產(chǎn)生免疫應(yīng)答。因此，腸粘膜免疫屏障的損害可能與腸外細(xì)菌、毒素移位及誘導(dǎo)全身過度、失控、自毀的炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。近年來，關(guān)于分泌成分(SC)在粘膜防御和穩(wěn)態(tài)平衡中作用的新發(fā)現(xiàn)，為它的前體形式(pigR)的獻(xiàn)身行為提供了一個合理的解釋.除了特異性轉(zhuǎn)運(yùn)免疫球蛋白通過上皮細(xì)胞，pIgR還具有獨(dú)特的生物化學(xué)特性?例如，高度的IV一糖基化、可以與IgA穩(wěn)固結(jié)合、對維持pigA性質(zhì)穩(wěn)定和錨定到粘膜的特定部位起作用等.上述特性使得pigR與，。能夠單獨(dú)而出色地行使其功能.有研究發(fā)現(xiàn)，SigA可以與人末段回脫和小鼠小腸中派爾氏結(jié)的M細(xì)胞特異性結(jié)合［21］.上述發(fā)現(xiàn)提示，這種類型的擠體還有某些功能未被發(fā)現(xiàn)，其分子機(jī)制的復(fù)雜性尚需要進(jìn)一步研究對pigR的功能及分子機(jī)制的深入探討，可能會對粘膜免疫的研究以及相關(guān)疫苗和藥物的開發(fā)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.5、腸道粘膜免疫疫苗對于腸道粘膜免疫，多以DNA疫苗為主°TangL.H.等的研究表明，通過減毒鼠傷寒沙門氏菌為佐劑的DNA疫苗口服免疫后，可誘導(dǎo)較好的免疫應(yīng)答［22］。AmorijJ.P.應(yīng)用流感疫苗，以岍為佐劑消化道免疫小鼠后，增強(qiáng)細(xì)胞輔助性T細(xì)胞的免疫應(yīng)答［23］。另有研究表明。不同佐劑的消化道粘膜免疫.對疫苗的免疫作用有較大影響。以益生菌基因組DNA為消化道免疫佐劑，削弱了雞對禽流感病毒H5N1亞型滅活油乳苗的體液免疫應(yīng)答水平，推測可能與CpG—N、CpG的高度甲基化或者與抗原的分離免疫有關(guān)［24］。胡等以iL—2、iL—18、iFN-cDNA和CpGDNA為佐劑，減毒沙門氏菌運(yùn)送H5亞型禽流感DNA疫苗消化道和鼻腔聯(lián)合免疫，結(jié)果表明，CpG佐劑組攻毒保護(hù)指數(shù)最高［25］。不同的免疫途徑相結(jié)合.可誘導(dǎo)較好的粘膜免疫應(yīng)答，以前的研究也證明了這一點(diǎn)。6、腸道粘膜免疫載體脂質(zhì)體作為疫苗載體，具有免疫佐劑效應(yīng)°Locher等[26]研究表明，用脂質(zhì)體包裹編碼HIV-2ENVgpl40基因的DNA疫苗，免疫小鼠3次后，誘發(fā)了高水平的系統(tǒng)IgG和粘膜IgA抗體反應(yīng)。細(xì)菌栽體主要包括斯特桿菌、鼠傷寒桿菌、志賀菌、乳酸桿菌屬等減毒細(xì)菌用重組斯特桿菌作為HIVGag疫苗載體，經(jīng)直腸、靜脈、口服等途徑免疫小鼠，在牌和腸相關(guān)淋巴組織誘發(fā)HIVGag特異性CD8+T細(xì)胞[28]。疫苗以沙門氏菌為載體，表達(dá)SIVGag蛋白和沙門氏菌111型分泌性sopE蛋白融合體，口服初免獼猴，以嵌有SIVmac239Gag的重組痘苗病毒(MVAGag)皮注射加強(qiáng)免疫，可誘發(fā)SIV特異性CTL反應(yīng)。[29]聚乙烯亞胺PEI等陽離子聚合物載體與其他形式的基因載體相比具有下述優(yōu)點(diǎn)：無免疫原性，不會引起機(jī)體的免疫反應(yīng)；遺傳物質(zhì)的釋放可做到由聚合物基質(zhì)的降解速率決定。PEI已經(jīng)證明是有效的、毒性小、適用于許多免疫途徑的基因轉(zhuǎn)移載體，在基因治療和生物學(xué)研究領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。[30-32]參考文獻(xiàn)[l]RoyceRA,SenaA,CatesW,etalSexualtransmissionofHIV[JjNEnglJMed,1997,336：10721078.veazeyRS,DeMariaM,ChalifouxLV,etalGastrointestinaltramasamajorsiteofCD；I、celldepletionandviralreplicationinSIVinfection[JJscience,1998,280：427—43I.MehandruS,PolesMA,Fenner-RaezK,etalPrimaryH1V.1infec1ionisasmciatedwithpreferentialdepletionofCD；T[Falph(ycytesfromeffectorsitesinthegastrointestinaltract[J].JExpMed,2004,200：761770BrenchleyJM,SchackerI、v,RuffLE,etal.CD；TcelldepletionduringallstagesofH1Vdimaseoccurspredominantlyinthegastroin.lestinaltract[J].JExpMed,2004,200：749—759.軍霞,林德榮.腸道菌群與疾病[J].生物學(xué)通報,2004,39(3):26.聞玉梅.現(xiàn)代醫(yī)學(xué)微生物學(xué)叩].:醫(yī)科大學(xué),1999:197-1121.VINDEROLAG,MATARC,PERDIGONG.Roleofintestinalepithe-lialcellsinimmuneeffectsmediatedbygram-positiveprobioticbacteria:Involvementoftoll-likereceptors[J].ClinicalandDiagnosticLaboratoryImmunology,2005,12(9):1075-1084.YASUIH,MIKEA,OHWAKIM.ImmunognicityofBifidobacteriumbreveandchangeinantibodyproductioninpeyeispatchesafteroraladministration[J].JDairySci,1989,72(1)：30—57.躍杰，令嘉，葉桂安，等.雙歧桿菌對EPEC和￡丁￡6粘附的競爭抑制作用口]中國微生態(tài)學(xué)雜志，1999,11(6)：329—331.程波財(cái)，華.乳酸菌與腸粘膜免疫【J1_中國微生態(tài)學(xué)雜志，2001,13:302—303.[11]SCHAREKL,GUTHJ,REITERK,eta1.1nlnfluenceofaprobioticEnterococcusfaeciumstrainondevelopmentoftheimmunesystemofSOWSandpiglets[J].VeterinaryImmunologyandImmunopathology,2005,105：151—161.Lammers,BrigidiP,VitaliB,eta1.ImmunomodulatoryeffectsofprobioticbacteriaDNA:IL—landIL—l0responseinhumanperipheralbloodmononuclearcelis[J].FEMSImmunolMedMicrobiol,2003,38：165—172.TejadaSimonMV,PestkaJJ.Proinfammatorycytokineandnitricoxideinductioninmurinemacrophagesbycellwallandcytoplasmicextractsoflacticacidbacteria[J].FoodProt,1999,62：1435—1444.WertherJIThegastricmucosalbarrieal,J].MtSinaiJMed,2000,67(1)：41—53.NaglerAC.ManthebarrierStrategicdefencesintheintestinalmucosa[J].NatureRevImunol,2001,1(2)：59—67.JohanssonM,LyckeNY.ImmunologyofthehumangenitaltractCurtOpinInfectDis,2003,16(1)：43—49.EllenJM,LammelCJ,ShaferMA,eta1.CericalsecretoryimunoglobulinAinadolescentgirls[J].JAdoleacHealth,1999,25(2)：150—154.TylerBM。ColeMEffectofIgAproteaseontheabilityofsecretoryIgA1antibodiestoinhibit曲。adherenceofstreptococcusmutansI-J].MicrobiolImmunol,1998,42(7)：503-508.CebraJJ,PeriwalSB,LeeGD,etaLEvelotmaentandmaintemmeofthegut—as.sedatedlymphoidtissue(GALT)：therolesofentericI~：teriaandvinjses[J].DevIrmauml,1998,6(1—2)：13—18.MantisNJ,CheungMC,C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