不同免疫状态下恶性疟原虫感染对人类B细胞亚群的影响研究揭示长期暴露与疫苗诱导免疫的差异

　　本研究针对长期疟疾暴露引发的B细胞功能改变这一关键问题，通过对照人体疟疾感染模型（CHMI），系统分析了无免疫个体、PfSPZ-CVac疫苗免疫个体和半免疫人群的B细胞表型动态变化。研究发现终身暴露人群呈现CD1c+B细胞扩增和IgG+B细胞减少的特征性表型，且单个感染事件可诱导静息经典记忆B细胞（rcMBCs）扩增。镰状细胞特质和疫苗接种状态显著调控感染后的B细胞应答模式，为理解疟疾免疫机制和疫苗设计提供了重要依据。

　　

在全球范围内，疟疾仍然是严重的公共卫生威胁，2023年估计有2.63亿病例和59.7万人死亡。其中恶性疟原虫（Plasmodium falciparum, Pf）是导致高死亡率的主要病原体。尽管世界卫生组织推荐使用RTS,S/AS01E和R21/Matrix-M?两种疫苗，但其保护持续时间和水平仍不理想，亟需开发新一代疫苗。Sanaria公司开发的PfSPZ-CVac疫苗通过静脉注射Pf子孢子（PfSPZ）联合氯喹化学预防，在临床试验中显示出对对照人体疟疾感染（CHMI）的完全保护效果，成为第二代减毒活疫苗的重要概念验证。

自然获得的疟疾免疫需要经过多次感染才能缓慢形成，但很少能实现完全免疫。在高度流行地区，成年人常表现为无症状和亚显微感染。值得注意的是，与许多病毒疫苗诱导的持久抗体反应不同，疟疾特异性抗体在感染后数周至数月内就会迅速下降。这种免疫记忆的短暂性背后机制尚不明确，但研究表明与B细胞群体的改变密切相关。

既往研究发现，急性和慢性疟疾感染均与B细胞亚群的显著改变相关。儿童急性疟疾发作时，未成熟B细胞（CD19⁺CD10⁺）可占CD19⁺B淋巴细胞群体的25%。此外，一种称为"非典型"记忆B细胞（atypical memory B cells, MBCs）的CD21^-CD27^-群体在疟疾、HIV和其他感染中扩增，并与抗疟疾抗体水平相关。这些非典型MBCs具有独特的转录特征，BCR信号通路相关基因表达减少，表面IgG水平降低，但其功能状态存在争议——既有研究提示其存在功能耗竭，也有证据表明它们具有增殖活性和抗体分泌能力。

关于这些B细胞改变是需要多次暴露还是单次感染即可诱导的问题，目前认识有限。大多数研究在疟疾流行区进行，但有一项研究报道荷兰无免疫个体在单次CHMI后也出现了非典型MBCs的扩增。此外，细胞因子CCL11（嗜酸细胞活化趋化因子，eotaxin）水平与非典型MBCs呈负相关，也与间日疟原虫感染和Pf寄生虫血症相关。

在此背景下，Pilar Requena等研究人员在《Medical Microbiology and Immunology》上发表的研究旨在解决两个关键问题：一是比较不同Pf免疫状态个体（无免疫、PfSPZ-CVac免疫和终身暴露的半免疫个体）的B细胞谱差异；二是评估单次Pf感染（通过CHMI）对这些群体B细胞的影响。

本研究主要采用了三种关键技术方法：一是利用三个独立的CHMI临床试验（LACHMI-001、TCHMI-001和TCHMI-002）建立的不同免疫状态人群队列，包括半免疫的加蓬个体、无免疫德国个体和PfSPZ-CVac疫苗免疫个体；二是通过11色流式细胞术panel对B细胞亚群进行精细免疫表型分析，检测包括CD19、CD10、IgD、CD27、CD21、CD38、CD1c、IgG和PD-1等关键表面标志物；三是采用xMAP?技术平台同时定量检测21种Pf抗原特异性抗体和30种血浆细胞因子/趋化因子水平。

研究结果

基线B细胞频率在暴露组间的差异

与无免疫个体相比，半免疫参与者基线时具有更高比例的未成熟B细胞、活性非典型MBCs（aaMBCs）、活性经典MBCs（acMBCs）和活性初始B细胞，以及更低比例的血浆母细胞和生发中心细胞（PCGCs）。更重要的是，对于所有B细胞亚群，半免疫供体的CD1c表达细胞频率均高于无免疫个体。与CD1c表达模式相反，半免疫个体大多数B细胞亚群的IgG⁺细胞百分比低于无免疫和疫苗接种者，但aaMBCs除外——半免疫个体的IgG⁺ aaMBCs比例更高。在PD-1表达方面，只有aaMBCs在暴露组间显示差异，半免疫供体的PD-1⁺ aaMBCs细胞多于无免疫个体。

CHMI对每个疟疾暴露组和B细胞亚群的影响

在所有队列中，CHMI均与静息经典MBCs（rcMBCs）的扩增相关，在疫苗接种和半免疫组中发生更早（第11天）。在半免疫队列中，这还伴随着PCGCs的扩增和初始B细胞的减少。在标志物表达方面，无免疫和疫苗接种组分别观察到静息非典型MBCs-PD1⁺和活性初始-PD1⁺ B细胞的扩增。最后，在半免疫组中，从第0天到第11天，几个产生IgG⁺的MBCs百分比增加。

疫苗接种和镰状细胞特质对CHMI效应的调节作用

在TUCHMI-002队列中评估既往疫苗接种与随访期间平均B细胞变化的交互作用。疫苗接种对第11天的rcMBCs（β=0.190, 95% CI 0.011-0.368, p=0.037）和第84天的活性初始-PD1⁺（β=0.637, 95% CI 0.058-1.217, p=0.031）频率有显著（或边界显著）正向效应。此外，对第84天的CD1c⁺静息非典型MBCs（β=-0.328, 95% CI -0.621至-0.032, p=0.030）和CD1c⁺初始B细胞（β=-0.201, 95% CI -0.408-0.006, p=0.058）观察到负向效应。

在LACHMI-001队列中评估镰状细胞特质（HbAS）与CHMI后平均B细胞变化的交互作用。在随访期间，与正常血红蛋白（HbAA）参与者相比，具有镰状细胞特质的半免疫个体在第5天有更多aaMBCs（β=1.244, 95% CI 0.041-2.446, p=0.043）和raMBCs（β=0.752, 95% CI 0.036-1.467, p=0.039）。相反，镰状细胞特质对acMBC-PD1⁺（β=-0.853, 95% CI -1.395至-0.310, p=0.002）、raMBC-PD1⁺（β=-0.926, 95% CI -1.445至-0.406, p<0.001）和rcMBC-PD1⁺（β=-0.962, 95% CI -1.679至-0.245, p=0.009）频率有负向效应。

B细胞与Pf抗体水平及细胞因子浓度的关系

在所有个体中，基线时抗Pf抗原IgG（特别是PfMSP-1₁₉、PfMSP-1₄₂、PfAMA-1等暴露标志物）与静息非典型MBCs或静息经典MBCs频率呈负相关（rho范围-0.61至-0.25），而与活性初始B细胞比例呈正相关（rho范围0.4-0.24）。此外，Pf抗体水平（主要是PfMSP-1和PfAMA-1）与IgG⁺ B细胞频率呈中度负相关，而与CD1c⁺ B细胞频率呈正相关。

Pf暴露标志物（PfMSP-1₁₉、PfMSP-1₄₂、PfAMA-1、PfEXP-1、PfEBA-175）也与嗜酸细胞活化趋化因子、MCP-1、IP-10、IFN-γ等细胞因子浓度负相关。反过来，这些细胞因子/趋化因子（主要是嗜酸细胞活化趋化因子）与CD1c⁺ B细胞频率中度负相关，与IgG⁺ B细胞正相关。

在半免疫个体中，IgG⁺活性经典MBC与促炎细胞因子（IL-1、IL-6、IL-12、IL-15、IL-17、FGF）正相关，与调节性细胞因子（IL-10、IL-13）负相关。CD1c⁺活性非典型MBC与抗PfMSP1₁₉和抗PfMSP1₄₂ IgG水平强正相关。PD1⁺活性经典MBC也与几种促炎细胞因子包括IFN-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-17和IL-2正相关。

研究结论与意义

本研究通过精细的免疫表型分析揭示了累积性疟疾暴露（而非单次疫苗暴露）与多个B淋巴细胞亚群频率增加相关，表现为CD1c表达细胞百分比升高和IgG表达细胞百分比降低的特征性模式，同时伴随与异常MBC表型相关的循环细胞因子（主要是嗜酸细胞活化趋化因子）减少，总体提示一种耐受性免疫状态。

CHMI与所有三组中静息经典MBCs的早期扩增相关，且在疫苗接受者中比安慰剂接受者更明显，表明疫苗接种者中B细胞记忆得到加强。在半免疫个体中，CHMI对B细胞表型的影响还受到镰状细胞特质的调节，携带者表现为非典型MBCs增加和PD1⁺ MBCs减少，这可能与其对临床疟疾的保护作用相关。

这些B细胞亚群与抗Pf抗体的相关性表明，这些变化确实是由Pf寄生虫暴露强度驱动的，支持进一步研究评估这些变化对体液应答和自然获得性疟疾免疫的影响。研究结果对理解疟疾免疫机制、开发有效疫苗和制定针对性干预策略具有重要意义，特别是揭示了长期自然暴露与疫苗诱导免疫在B细胞应答层面的根本差异。

研究的局限性包括队列样本量较小、需要在首次检测到寄生虫时治疗个体（可能影响自然免疫应答）以及缺乏抗原特异性B细胞数据。然而，研究的重要优势包括其新颖性——首次分析CHMI作为对具有不同免疫和血红蛋白状态个体的反应中的B细胞表型动态，以及分析了先前在疟疾背景下未研究的B细胞表面标志物如CD1c。

总之，这项研究为我们理解疟疾感染如何塑造B细胞免疫提供了重要见解，揭示了长期暴露与疫苗诱导免疫的差异特征，为未来疟疾疫苗设计和免疫干预策略提供了理论基础。