鱼类免疫学概述

《鱼类免疫学概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鱼类免疫学概述（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、鱼类免疫学概述 冯守明 天津市水产养殖病害防治中心 2008.12.01,前 言 鱼类具有与高等脊椎动物相似免疫防御系统调控基因及基因控制产物，具备机体行使免疫功能的组织、细胞及分子基础。鱼体免疫组织除了分布于胸腺、脾脏及头肾等器官中的系统淋巴组织（Systemic lymphoid tissue）外，还包括分布于皮肤、鳃和肠等器官中的黏膜相关淋巴组织,又称为粘膜淋巴组织（mucosa-associated lymphoid tissue, MALT），它们共同构建了鱼体免疫的物质基础 ）。 鱼类的系统淋巴组织一般是由网状细胞作为框架支撑着能迁移或不能迁移的细胞群所构成，具有一定的组织结构，其

2、中的主要细胞群是行使淋巴组织特异性和非特异性免疫防御的主要功能细胞，如：B、T淋巴细胞、巨噬细胞、粒细胞等。与系统淋巴组织相比，鱼类粘膜免疫系统的组织细胞学基础研究还不深入，其组织结构及功能细胞没有被充分认识，特别是鳃及皮肤免疫组织的相关研究则更为薄弱，一定程度上阻碍了鱼类免疫学的发展及免疫技术的应用。,鱼类免疫学的几个重要概念 1.免疫（immune，immunis）： 机体免疫系统对抗原物质的一种生物学应答过程。 2.免疫应答： 是指鱼体淋巴组织中的免疫细胞对内外环境的抗原信号的反应过程，是免疫系统的本质功能，包括特异性免疫应答和非特异性免疫反应。 3.特异性免疫应答： 特异性免疫应答是指

3、，鱼类系统免组织接受抗原信号后，其中的免疫活性细胞会产生对抗原识别及呈递、细胞的活化、增殖、分化等一系列复杂的生物学反应过程，最终体内产生抗体，发生特异性免疫效应，特异性免疫应答具有特异性、多样性、免疫记忆和自身调节的特点。,4.非特异免疫应答： 鱼类免疫系统免疫组织接受内外援信号刺激后，其中先天存在的天然防御机制也会发挥作用，产生非特异性免疫应答，其特点为非特异性、反应强度弱及不具有免疫记忆等(Dalmo et al., 1997)。 5.特异性免疫与非特异性免疫应答的关系： 与哺乳动物相似，鱼类系统组织的特异性和非特异性免疫应答，是密切相关的一对免疫过程，两者相互协同、彼此加强, 两者具有

4、部分相同的功能细胞，例如巨噬细胞，其既可以行使非特异性免疫的吞噬功能，同时其在特异性免疫中又具有抗原吞噬、加工、处理及呈递的功能 (Yano,1996；安庆云，1998)。 6.系统免疫组织及系统免疫应答： 除了分布于胸腺、脾脏及头肾等器官中的免疫组织成为系统淋巴组织（Systemic lymphoid tissue），由其承担的免疫应答反应为系统免疫应答。,7.粘膜免疫组织及粘膜免疫应答： 分布于皮肤、鳃和肠等器官中的粘膜相关淋巴组织,又称为粘膜淋巴组织（mucosa-associated lymphoid tissue, MALT），它们共同构建了鱼体免疫的组织细胞学基础（Dalmo et

5、 al., 1997; Delamare-Deboutteville et al., 2006; Cain et al., 2000; Rombout et al., 1993）。由其承担的免疫应答反应为粘膜免疫应答。,鱼类免疫学领域中的几个重要科学问题 1. 鱼类粘膜免疫 1.1鱼类粘膜免疫的组织、细胞及分子学基础 1.1.1皮肤 组织细胞学基础： 鱼类皮肤中存在淋巴细胞等白细胞；一些硬骨鱼类的皮肤中存在特异性免疫功能细胞已经被直接或间接证据所证明。虽然不能确定这些细胞是皮肤组织发育的“本土细胞”还是源于其它组织的迁入细胞，但是为鱼类免疫学家提供了遐想的空间和研究的学术节点。因此，鱼类皮肤的

6、特异性免疫的组织细胞学基础研究已经成为了鱼类免疫学研究热点之一。 免疫因子： Fletch和Gant通过口服和注射接种方式免疫鲽鱼（Pleuronectes platessa）后，在其皮肤粘液中检测到免疫球蛋白；Lobb等从羊头鲷皮肤粘液中分离出二聚体和四聚体的Ig。鱼类皮肤组织及其分泌粘液中存在着多种非特异性免疫因子，目前得到证实的因子包括：溶菌酶、水解酶、转移因子、C - 反应蛋白、几丁质、凝集素、抗菌肽等。,1.1.2 鳃 免疫组织与细胞： 上皮细胞与支持细胞之间形成窦状隙中，可以观察到中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等白细胞；Davidson等（1997）对黄盖鲽（Lima

7、nda limanda）灌注后的鳃进行活细胞分离，通过ELISPOT方法检测离体活细胞中存在抗体分泌细胞(Antybody Secreting Cell, ASC)，认为黄盖鲽鳃组织中存在一定数量的能够分泌抗体的B细胞。 免疫因子： Lumsden等（1995）采用注射和浸泡免疫鳟鱼（Salvelinus fontinalis）后，在免疫鱼的鳃表收集粘液中检测到同血清抗体免疫原性相同的抗体蛋白；王辉等（2007）从牙鲆(Paralichthys olivaceus)鳃组织中提取出能够抑制鳗弧菌和金黄色葡萄球菌生长的抗菌肽；华育平等（2005）认为史氏鲟的鳃组织中存在溶菌酶。,1.1.3 肠 免

8、疫组织与细胞： 比较解剖学研究结果表明，大量的白细胞群分布于肠道粘膜组织中；Romano等（1997b）及Heidi（2005）对鲤鱼、Santos等（1997）、Scapigliati (1999)对鲈鱼的肠单细胞悬液中的白细胞进行单抗间接荧光标记及流式细胞计数后发现，鱼肠组织中存在一定数量B、T细胞。 免疫因子： 诸多学者已经证明鱼类肠道内分泌粘液（Jones et al., 1999; Hart et al., 1988; Joosten et al., 1997; Esteve-Gassent et al., 2004）及胆汁（Rombout et al., 1986; Lobb et

9、 al.,1981b; Jenkins et al., 1994; Vervarcke et al., 2005）中存在抗体蛋白；Mulder等（2007）认为，在虹鳟鱼肠粘膜组织中存在能够合成干扰素IL-1b，IL-8,TNF-和IFN-的功能细胞；另外，一些学者还在肠组织检测到一些非特异免疫因子，如补体（Lange et al., 2004）、蛋白酶及溶菌酶等（Magnadttir et al., 2005；华育平等，2005）。,1.2 粘膜免疫应答 与鱼类系统免疫应答相似，鱼类粘膜免疫应答也包括特异性免疫应答和非特异性免疫两种方式，两者相互协同、彼此加强,共同行使鱼类粘膜免疫系统的免疫

10、防御功能。与鱼类系统组织的非特异免疫功能相比，粘膜组织的非特异免疫作用更为重要。,1.2.1鱼类粘膜组织的非特异性免疫 第一，皮肤、鳃及肠粘膜组织粘液的分泌及其对侵袭原的粘附应答： 鱼类的皮肤、鳃是与环境接触最密切的器官，肠粘膜组织与肠腔环境接触也很密切，因此在其表层的表皮粘膜组织层可以作为生理屏障护被着鱼体，直接阻止外源性生物及有害物质的侵入。在外界环境因子改变后或在刺激原刺激下，粘膜组织中的粘液细胞可以对环境刺激产生粘液分泌应答，达到保护鱼体免受伤害的作用。 研究表明，粘膜组织分泌粘液的量值与环境因子的刺激强度有着直接的关系，同时，粘液的粘附能力与刺激原的种类有关系，例如，鱼类的体表粘液和

11、肠道粘液对不同种类细菌的粘附能力具有明显差异性，该研究结果可以作为鱼病防治以及肠道有益菌的筛选的依据。,第二，细胞吞噬应答： 一些学者在研究粘膜免疫组织对抗原的摄取时发现，皮肤的上皮细胞对颗粒或大分子具有吞噬能力，鳃及后肠中的巨噬细胞、单核细胞及粒细胞也能吞噬颗粒或大分子，在一定物质刺激下或环境条件改变后，这些细胞的吞噬活性会发生相应的变化。 Clerton等认为，在大剂量维生素 E的刺激下，虹鳟肠道粘膜组织中的白细胞的吞噬活性明显增强，并推断这可能与维生素 E 能增强吞噬细胞膜的流动性有关。 另外，Flano 等（1996）发现虹鳟鱼体外培养的鳃组织在受到细菌刺激后，嗜曙红粒细胞(eosin

12、ophilic granule cells, EGCs)数量明显增加。 Woo认为EGCs能在鱼类鳃和肠等粘膜部位参与宿主对蠕虫的非特异性免疫应答。,第三，粘膜组织及其分泌粘液中非特异性因子的应答： 研究表明，鱼类粘膜组织及其分泌粘液中的溶菌酶、干扰素等非特异性因子对侵袭原能够产生非特异性免疫应答。 Mulder等采用细菌(Aeromonas salmonicida)悬液浸泡感染虹鳟鱼后发现，鱼肠粘膜组织中合成IL-1b，IL-8,TNF-和IFN-等干扰素的功能细胞数量明显增加。 Lindenst等则认为寄生虫的感染强度与虹鳟鱼皮肤粘膜组织中的干扰素IL-1的表达存在着密切的关系，推断寄生虫

13、感染可以诱导皮肤粘膜组织产生独立的非特异性免疫应答。 华育平等研究表明，史氏鲟感染嗜水气单胞菌后，消化道和鳃组织中及体表粘液中的溶菌酶含量发生明显变化，并且组织和粘液中溶菌酶含量与环境温度存在着密切的关系。,1.2.2 鱼类粘膜组织的特异性免疫应答 关于哺乳动物粘膜系统特异性免疫应答的研究已经比较清楚了，当抗原接触粘膜组织后,可以引起局部的独立免疫应答,并分泌特异性的 IgA 抗体进入体液及粘液中，产生免疫效果。 鱼类粘膜免疫系统是否能够独立完成特异性免疫应答，曾经一度引起了相当大的争议。 近年来，随着研究的深入，越来越多的学者认为，鱼类粘膜免疫系统可以不依赖系统免疫，独立完成抗原分子的识别、

14、呈递及抗体分泌，进而独立完成局部抵御病原入侵的特异性免疫应答。 但是，由于鱼类粘膜免疫应答研究起步较晚，因此该领域还存在着诸多薄弱点。 第一，皮肤、鳃和肠三种粘膜组织特异性免疫的研究水平不同，一些粘膜组织（如皮肤）研究水平比较低。 第二，粘膜组织特异性免疫应答研究不系统，对B细胞的免疫应答及Ig的分泌动力学研究较多，对抗原的识别和呈递则不足。 第三，对不同种类鱼的粘膜特异性免疫应答研究水平存在差异。,1.2.2.1皮肤的特异性免疫应答 一些学者研究结果为皮肤粘膜组织具有特异性免疫应答功能提供了间接依据。 最有力的证据来自Xu等人的工作，他们对经小瓜虫（Ichthyophthirius mult

15、ifiliis）感染后的河鲶皮肤（已经去除虫体）进行离体培养后发现，在培养液中可以检测到针对小瓜虫的特异性抗体蛋白，分子量与血清中的免疫球蛋白一致，认为皮肤在抗原刺激后可以独立产生特异性免疫应答。 另外，Esteve-Gassent等对经过免疫后的欧洲鳗、Cain等对虹鳟及Rambout等对鲤鱼的研究结果表明，免疫鱼的体表粘液中抗体蛋白呈现出与血清抗体蛋白不同的免疫应答动力学规律。 上述研究结果一定程度上证明了鱼类皮肤粘膜组织可以独立完成特异性免疫应答。,1.2.2.2 鳃的特异性免疫应答 目前对于鱼类鳃粘膜组织的特异性免疫应答的研究比较系统，研究内容涉及抗原的识别和呈递、抗体分泌细胞对特定抗

16、原的应答以及鳃表粘液抗体应答动力学等内容。 （1）鳃的抗原的识别和呈递： 抗原的识别及呈递是特异性免疫应答的关键环节，特别是由T细胞参与的情况下更为重要。抗原的识别和呈递主要是由巨噬细胞完成的，鳃组织中的巨噬细胞识别并吞噬进入体内的抗原，然后对抗原进行加工呈递。 Morrison等用Neoparamoeba sp.悬液人工浸泡感染大西洋鲑后，采用免疫组化原位标记的方法，在被感染鱼的鳃粘膜组织中检测到主要组织相容复合体类分子阳性细胞，并且阳性细胞中组织相容复合体类分子的表达量呈现一定动态规律，进而推断鱼类的鳃粘膜组织中MHC的表达是在高度调控下完成的，这类似于哺乳动物粘膜组织的抗原呈递方式。,（2）鳃粘膜组织中免疫蛋白分泌细胞对特定抗原的应答： Santos等采用一种全菌（Photobacterium damselae spp.）疫苗浸泡免疫石齿鲈(Dicentrarchus labrax)幼鱼，然后检测不同时间点上免疫鱼鳃组织中的抗体分泌细胞（Antibody Secreting Cell,ASC）的数量，发现免疫鱼鳃组织中ASC 数量呈现出明显的应答动力学规