家禽免疫学基础

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1、1家禽免疫学基础家禽免疫学基础廖明确 张春红 丘鹤英 冯元璋 辛朝安 编著第一章第一章 禽类的免疫系统禽类的免疫系统 一、禽类的免疫器官 （一）中枢免疫器官（一）中枢免疫器官脊椎动物的免疫系统按结构和功能分为体液免疫和细胞免疫两部分。前者负 责产生特异性抗体，后者参与细胞介导的细胞毒反应和迟发型超敏反应。禽类主 要通过法氏囊和胸腺分别调控这两种免疫过程。1法氏囊 又叫腔上囊，是禽类特有的淋巴器官，位于泄殖腔背侧，有管 道与之相连，性成熟后逐渐萎缩退化。法氏囊是 B 细胞发育和分化的主要场所， 也是免疫球蛋白基因分化及基础抗体库形成和扩展所必需的。从法氏囊向其他淋 巴器官运送的淋巴细胞群叫后法氏

2、囊细胞，它包括成熟的 B 细胞(能对特异的启 动信号作出免疫应答)和后法氏囊干细胞(构成法氏囊退化 B 细胞库自我更新的基 础)。它们对维持机体终生的体液免疫功能很重要。若疾病或人为原因破坏了法 氏囊，就会引起不同程度的 B 细胞缺陷，以及血清 IgG、lgA 水平的显著下降和 体液免疫的严重抑制。破坏越早，危害越大。但细胞免疫功能不会因此受很大影 响。法氏囊除担负中枢免疫器官任务外，还兼有外周免疫器官的功能(禽的擦肛 免疫即基于此原理)，并且，随着法氏囊中淋巴细胞群的成熟及转移，该功能越 发主要和明显。2胸腺 禽类的胸腺贴近颈静脉，呈多叶排列，彼此分开。每个腺叶又分 为若干独立的小叶。小叶内

3、有界限不清的髓质和皮质，血胸腺屏障仅存在于皮质 区。淋巴干细胞在胸腺内环境及其激素的作用下增殖分化为成熟的 T 细胞，然后 迁至其他(主会是外周)免疫器官的胸腺依赖区定居，参与细胞免疫反应。雏禽胸 腺也具有外周淋巴器官的功能，表现为出壳后，一些后法氏囊细胞被转移到胸腺 (约占 7)，产生浆细胞和生发中心，这时经免疫接种，胸腺内会产生特异的抗 体生成细胞。若早期破坏胸腺，就会引起循环 T 细胞显著减少及功能缺陷，并使 细胞免疫反应不能建立，B 细胞功能也受影响。3骨髓 禽类的骨髓一方面为胸腺和法氏囊提供淋巴干细胞，另一方面接 受一些从法氏囊转来的后法氏囊干细胞。但它是否如哺乳动物一样也是 T 细

4、胞分 化成熟的另一场所，尚未证实，不过很有可能，因为骨髓在禽的一生中，尤其是 法氏囊和胸腺退化后，是淋巴细胞自我更新的成年型干细胞的主要来源。 ( (二二) )外周免疫器官外周免疫器官外周免疫器官是免疫细胞定居和进行免疫应答的场所。它与中枢免疫器官的 差别在于来源不同，出现较晚，且终生存在，切除后对免疫器官影响较小。脾脏：禽类的脾脏分为红髓和白髓两部分。前者是生成和贮存红细胞的地方。 后者则由致密的淋巴组织构成，包括环血管淋巴组织(PALT，主要含 T 细胞)和环 椭圆体淋巴组织(PELT，为法氏囊依赖区，主要含小淋巴细胞、浆细胞、巨噬细 胞及受抗原刺激后形成的生发中心等)，禽类的脾较小，贮血

5、作用不大，主要是 参与免疫应答，形成针对血液中抗原的抗体。淋巴结：除水禽在颈胸和腰有两对淋巴结外，大多数禽类无此结构，其功能 由体内广泛分布的环绕在器官周围的无被膜淋巴组织集结代替。集结内含小淋巴 细胞，以及受抗原刺激后形成的生发中心。它负责过滤处理来自淋巴液的抗原。2肠道淋巴组织：禽类的肠道淋巴组织包括法氏囊(中枢免疫器官)、粘膜的弥 散性淋巴浸润、盲肠扁桃腺、Meckel 氏憩室和 Peyer 氏淋巴集结。盲肠扁桃腺 是雏禽出壳后，经肠道抗原刺激而产生的，它构成肠道大部分集群式淋巴组织， 被认为是法氏囊退化后接替其外周免疫功能的淋巴器官。雏鸡的 Meckel 氏憩室 和 Peyer 氏集结

6、分别位于回、盲肠交界处，以及回肠远侧，主要对肠道抗原进行 吸收处理，并产生大量浆细胞。壁旁淋巴细胞：鸡的眼旁和壁旁区有几处淋巴组织集结，其中以间质内浸润 了大量浆细胞的外分泌性哈德氏腺(即副泪腺)最为重要，它负责眼眶、壁和上呼 吸道的局部免疫。 二、免疫细胞凡参与免疫应答或与之有关的细胞统称免疫细胞，包括淋巴细胞 (T、B、K、NK、N 细胞等)、单核吞噬细胞以及粒细胞等。 T 细胞和 B 细胞：这两种细胞能接受抗原刺激增生分化，引起特异性免疫应 答，产生淋巴因子或抗体，所以又称为免疫活性细胞。它们来源于骨髓（胚胎期 则为卵黄囊和肝）的多能干细胞，分别在胸腺(T 细胞)和法氏囊(B 细胞)分化

7、成 熟，之后被转运到其他(主要是外周)免疫器官的相应依赖区定居，再至全身发挥 作用。 T 细胞寿命比 B 细胞长，可在淋巴系统再循环。T、B 细胞的主要差别体 现在膜表面结构或成分(即表面标志)上(见表)。T 细胞有很多亚类，如 TH细胞 (辅助性 T 细胞)、TS细胞(抑制性 T 细胞)和 TC细胞(细胞毒性 T 细胞)等。它们 共同构成 T 细脑的实际功能，即细胞免疫与免疫调节。禽类 B 细胞也有不同亚类， 但尚未深入研究。禽类 B 细胞主要参与体液免疫，产生特异性抗体。 禽类禽类 T 细胞和细胞和 B 细胞部分表面标志细胞部分表面标志 表面标志T 细胞B 细胞绵羊红细胞(E)受体+-抗原

8、受体+ (CT3/TCR 复合物 或其他)- (SIgM,SIgG,SigA, SigE*,SigD*)IgG FC 受体-/+（TS细胞）+补体受体-+植物血凝素(PHA)+-刀豆蛋白 A(Con A)+-表 面 受 体有 丝 分 裂 原受体葡萄球菌A蛋白(SpA)-+表面抗原CT1,CT2,CT3,CT4,CT5 CT8,CLA,B-F,B-L* 同种异体蛋白(Th- 1,Ly-4,TA 等)CB1,CB2,CB3,CB4,CB5 B-F,B-L 同种异体蛋 白(Bu-1,BA 等)*禽类免疫球蛋白 SigE 和 SigD 尚未完全证实，但已发现类似物存在。*仅致敏的 T 细胞上有 B-L

9、 表面抗原。单核吞噬细胞：它包括单核细胞和巨噬细胞。前者在血循环中短暂停留后， 进入全身多种组织器官，分化成熟为巨噬细胞。巨噬细胞有极强的内吞作用，含 丰富而完善的溶酶体，以及免疫球蛋白 Fc 片段受体和补体表面受体，并能分泌 单核因子和某些非特异性酶，被认为是机体中除 T、B 细胞外，第三类必需的免3疫细胞。它对抗原的摄入、处理和递呈是大多数免疫反应(如抗细菌、抗寄生虫 和真菌、抗肿瘤免疫)的前提。一旦缺乏，很容易导致免疫不应答或麻痹，巨噬 细胞还负责清理机体自身衰老死亡的细胞及病理产物，并参与免疫调节过程。但 必需指出，巨噬细胞可以成为 IB-DV、lLTV、NDV、MDV 等病原的靶细胞

10、，为 其复制和传播提供场所。一些特异性自身免疫病(如变应性脑脊髓炎)的发生也与 之有关。粒细胞与血小板：禽类的血液粒细胞、肥大细胞和血小板也以不同方式参与 免疫反应。例如禽异嗜性白细胞，(相当于嗜中性白细胞)。嗜碱性白细胞及肥大 细胞在炎症反应中有很大作用。而血小板则是禽主要的血循环吞噬细胞，其吞噬 速度快，不依赖补体。 三、禽类的主要组织相容性系统 能引起机体快而强的排斥应答的抗原系统称为主要组织相容性系统(MHS)。 它实际上是细胞表面一些代表着个体特异性的组织抗原。在不同个体间进行组织 或器官移植时，若供、受体双方细胞上或体液中该抗原的特异性相同，说明二者 彼此接受，移植就会成功，反之，

11、则发生移植排斥或移植物抗宿主反应。在染色 体上，负责编码 MHS 的一群紧密连锁的基因叫作主要组织相容性复合体(MHC)， 禽类的 MHC 又叫 B 复合物。除负责机体组织相容性外，MHC 还与免疫应答及某些 遗传病密切相关，例如，控制机体免疫应答能力和调节功能的免疫应答基因(Ir 基因)就在 MHC 内，其编码的免疫相关抗原(Ia 抗原)，是免疫细胞识别“自己” 与“非己”成分的主要依据。已知鸡 MHC 上有 3 个位点，即 B-F、B-L 和 B-G， 其基因分别编码、类抗原，B-F(类)抗原分布于几乎所有有核细胞的 膜上，其中，在红细胞膜上的大量表达为禽类所独有。这类抗原在移植排斥反应

12、中起重要作用。并制约着细胞毒性 T 细胞(Tc)的识别功能，也就是说致敏的 Tc 必须在识别 I 类抗原的前提下才能产生杀伤靶细胞的效应。 B-L(类)抗原仅表 达在一些免疫细胞(B 细胞、活化的 T 细胞、单核吞噬细胞等)表面。类抗原与 免疫应答及免疫调节有关。因为不但 Ir 基因在此编码抗原，而且 T 细胞、B 细 胞和巨噬细胞相互作用时，均需识别相同的类抗原。 B-G(类)抗原存在于红 细胞或成红细胞表面，哺乳动物中没有同类物质。它是否为有核红细胞特有？结 构及功能如何？尚待研究。对家禽 MHC 的研究不但有利于建立免疫调控及组织器 官移植的动物模型，而且对鉴定家禽系谱，培育抗病品种非常

13、有利。更主要的是 有助于我们理解免疫功能的本质(即识别“自己”与“非己”)，以及这种遗传制 约作用对生物在进化过程中获得最有效的生活机制的必要性。 四、禽类的补体系统补体系统是动物血清中正常存在的一组与免疫有关，并且有酶活性的球蛋白。 它包括参与补体激活的各种成分，及调控该过程的灭活和抑制因子等。补体系统 的激活呈典型的连锁方式，即各成分依次活化，不可或缺。激活途径包括经典 (CCP)和旁路(ACP)两种。禽类的 ACP 途径已经证实，即在 B 因子和 Mg+参与下， ACP 激活剂(如酵母多糖、脂多糖等)激活 C3，产生使细胞膜穿孔的膜攻击复合物 (MAC)。由于尚未在禽类血液中发现 P、H

14、 和 I 三种因子(均为哺乳动物 ACP 中的 重要调节成分)，也不知道有哪些分子参与了禽 MAC 的形成(哺乳动物的 MAC 是由 C5-C9构成的多分子复合物)，所以禽 ACP 的详细反应过程还无法描述。禽类是否 存在 CCP 途径一直有争议，因为一些实验(如间接补体结合反应)表明禽类抗体与 抗原结合后不能再结合补体。而抗体依赖性是哺乳动物 CCP 的特征之一，并决定 了 CCP 在识别激活物及活化 C3的方式上与 ACP 的本质区别。但近年的研究表明，4鸡血中存在 C1q(哺乳动物 CCP 途径的启动成分)的类似物。另外，鸡血清具有 Ca+依赖性靶细胞溶解反应，CCP 激活物(如抗体包被

15、的靶细胞等)也能激活鸡的 C3，这一切似乎都说明禽存在 CCP 途径。由于找不到 C4和 C2(哺乳动物 CCP 中与 C1连锁反应的成分)的类似物，B 因子又参与了这一“禽的 CCP”途径(B 因子在 哺乳动物中只参与 ACP 途径)，所以有人推测禽的 B 因子和 C3分别兼有 C2和 C4 的功能。禽类补体系统的调节可能是通过补体成分自身衰变及体液中的某些灭活 和抑制因子的作用。补体系统是机体免疫系统中一个受严格控制的重要组成部分， 它的功能包括溶菌、杀菌、细胞毒作用；增强细胞吞噬效果(调理作用)；中和及 溶解病毒作用；炎症介质作用以及免疫粘附等。其含量的波动或成分的缺增将直 接影响机体免

16、疫功能，并导致多种疾病发生。 第二章第二章 禽类的免疫球蛋白禽类的免疫球蛋白免疫球蛋白(Immunoglobulin，Ig)是具有抗体活性或化学结构与抗体相似的 一类球蛋白。它在机体的免疫应答过程中占有重要地位。因此，这一章我们专门 来谈谈禽类免疫球蛋白的特点。 一、基本结构与哺乳动物一样，禽类的免疫球蛋白单体也呈 Y 形，由 4 条肽链组成；其中 1 对较长，分子量较大，称为重链(H 链)。另 1 对较短，分子量较小，称为轻链 (L 链)。两条重链之间，以及两条轻链的 C 端(羧基端)与相对的重链之间都以二 硫键相连。在近 N 端(氨基端)处，轻链的 1/2 和重链的 1/4 或 1/5 这两段的氨基 酸排列顺序随抗体特异性不同而异。 ，称为可变区(V 区)，其余部分则称为稳定 区(C 区)。重链和轻链内，每 110 个氨基酸残基构成 1 个球形结构的亚单位，即 功能区。每个功能区提供 1 个活性部位或行使 1 种或多种生理功能。轻链有两个 功能区(VL 和 CL)。重链除 VH 区外，还包括 34 个功能区，如 CH1、CH2