迟发型超敏反应(DTH)试验:原理、方法与应用
摘要
迟发型超敏反应(Delayed-Type Hypersensitivity, DTH),亦称IV型超敏反应,是由抗原特异性T淋巴细胞介导的细胞免疫反应,通常在接触抗原后24-72小时达到高峰。DTH试验不仅是评估机体细胞免疫功能状态的重要窗口,也是诊断特定感染性疾病、监测疫苗免疫效果及评价药物潜在免疫毒性的关键工具。本文系统阐述了DTH试验的检测项目、方法原理、应用范围及所需仪器。
DTH试验的核心是体内皮试法,通过皮内注射抗原,观察局部由T细胞和巨噬细胞浸润引起的炎性反应。
1.1 标准皮内试验(如结核菌素试验,PPD试验)
原理:将已知抗原(如纯化蛋白衍生物,PPD)皮内注射至前臂掌侧。致敏个体中,抗原被局部抗原提呈细胞捕获并提呈给记忆性CD4+ Th1细胞和CD8+ T细胞。这些细胞被激活后,分泌干扰素-γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子(TNF)等细胞因子,募集并激活单核/巨噬细胞,导致注射部位出现以单核细胞浸润为主的渗出性炎症,表现为红斑、硬结。
结果判读:通常在注射后48-72小时测量硬结的平均直径(横径与纵径之和除以2)。硬结直径≥5mm(免疫抑制人群标准可能不同,如≥10mm)通常视为阳性,提示既往感染或成功免疫接种产生了特异性细胞免疫记忆。
1.2 斑贴试验
原理:主要用于诊断接触性皮炎。将可疑致敏原置于特制小室内,贴敷于患者背部皮肤。若患者对该物质致敏,致敏原穿透表皮角质层与朗格汉斯细胞结合,迁移至局部淋巴结,激活T细胞。活化的效应T细胞再循环至皮肤抗原接触部位,引发DTH反应。
结果判读:贴敷48小时后移除斑贴器,分别在移除后48小时及96小时观察皮肤反应。阳性反应表现为红斑、丘疹、水疱甚至坏死。根据反应强度进行分级(如±, +, ++, +++)。
1.3 淋巴细胞转化试验(LTT)与细胞因子检测(体外替代方法)
原理:作为体内皮试的体外补充或替代。将患者外周血单个核细胞(PBMCs)在体外与特定抗原共同培养。
LTT:特异性记忆T细胞识别抗原后被激活,发生母细胞化和增殖。通过检测增殖程度(常用方法:³H-胸腺嘧啶核苷掺入法或CFSE荧光稀释法)来间接反映机体对该抗原的细胞免疫记忆强度。
细胞因子检测:采用酶联免疫斑点法(ELISPOT)或流式细胞内细胞因子染色法,直接检测抗原刺激后T细胞分泌的效应细胞因子(特别是IFN-γ)。IFN-γ ELISPOT已成为评估结核感染(如结核感染T细胞斑点试验,T-SPOT.TB)等的重要体外DTH检测方法。
DTH试验的应用广泛,主要涵盖以下领域:
传染病诊断与免疫评估:
结核病:PPD试验是筛查结核感染的经典方法。γ-干扰素释放试验(IGRAs,基于ELISPOT或酶联免疫吸附法)作为体外检测,特异性更高,不受卡介苗接种和非结核分枝杆菌感染影响。
其他感染:用于某些真菌病(如组织胞浆菌病、球孢子菌病)、部分寄生虫病及某些病毒感染的流行病学调查和免疫状态评估。
免疫缺陷病诊断:通过使用回忆抗原(如破伤风类毒素、白色念珠菌抗原、腮腺炎病毒抗原)进行皮试,评估患者是否存在普遍的细胞免疫功能缺陷,如重症联合免疫缺陷病、HIV感染/AIDS。
过敏性疾病诊断:
接触性皮炎:斑贴试验是诊断金属(如镍、铬)、橡胶、化妆品、外用药物等引起的变应性接触性皮炎的“金标准”。
疫苗研发与效果评价:在疫苗临床试验中,DTH皮试可作为评估疫苗诱导细胞免疫应答的指标之一。
药物免疫毒性评价:在药物非临床安全性评价中,通过检测药物对实验动物DTH反应的影响,评估其潜在的免疫抑制或增强作用。
器官移植免疫监测:历史上曾用于评估受者的免疫反应性,现多被更精确的体外免疫学方法取代。
体内方法:
皮内注射试验。
斑贴试验。
体外方法:
酶联免疫斑点法(ELISPOT):定量检测抗原特异性T细胞分泌的IFN-γ等细胞因子。高灵敏度,可进行细胞计数。
γ-干扰素释放试验(IGRAs):基于ELISA或ELISPOT平台,定量检测全血或PBMCs经结核特异性抗原刺激后释放的IFN-γ水平。
流式细胞术:
胞内细胞因子染色(ICS):通过多色流式分析,同时鉴定分泌特定细胞因子的T细胞亚群。
增殖标志物检测(如CFSE稀释、Ki-67表达)。
淋巴细胞转化试验(LTT):通过放射性同位素掺入或荧光染料稀释法评估T细胞增殖。
DTH试验的进行依赖于一系列实验室和临床设备。
皮试相关器械:
结核菌素注射器:1ml专用蓝芯注射器,用于精确皮内注射。
斑贴试验器:由惰性材料制成的标准小室,用于承载待测物并固定于皮肤。
刻度尺或卡尺:透明、带有毫米刻度的硬质尺,用于精确测量皮肤硬结或红斑的直径。
体外检测核心仪器:
酶联免疫斑点分析仪:自动读取和分析ELISPOT板,计数斑点形成细胞(SFC)。
流式细胞仪:用于多参数分析细胞表面标志物和胞内细胞因子,是进行ICS和增殖分析的关键设备。
酶标仪:用于读取ELISA、IGRA等检测的光密度(OD)值。
细胞培养设备:包括二氧化碳培养箱、生物安全柜、离心机等,用于PBMCs的分离和体外培养。
液体闪烁计数仪或微孔板闪烁计数仪:用于检测³H-胸腺嘧啶核苷掺入试验中的放射性信号(现使用逐渐减少)。
辅助设备:
显微镜:用于细胞形态学观察和计数。
图像采集系统:用于记录皮试或斑贴试验的皮肤反应图像,便于存档和会诊。
结论
迟发型超敏反应试验是一个多层次、多方法的检测体系。经典的体内皮试法因其直观、经济的特点,在临床筛查和功能评估中仍具重要地位。而基于ELISPOT、流式细胞术等现代免疫学技术的体外方法,以其更高的特异性、可量化及标准化潜力,正日益成为基础研究与精准医疗中的重要工具。选择何种方法取决于具体的检测目的、可用资源以及对灵敏度、特异性的要求。未来,随着多组学技术和单细胞分析技术的发展,对DTH背后复杂的细胞与分子网络的理解将更加深入,推动检测技术向更精准、更动态的方向演进。