魚(yú)類(lèi)的免疫機(jī)制

魚(yú)類(lèi)的免疫機(jī)制

1免疫組織和器官1.1上的免疫特異性系統(tǒng)在魚(yú)類(lèi)的進(jìn)化過(guò)程中，魚(yú)類(lèi)分為硬骨魚(yú)和軟骨魚(yú)。這兩種魚(yú)基本上有免疫特定系統(tǒng)的原型，但在這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有完整形成骨髓這樣的組織。從原始的髓膜到腎臟都含有淋巴造血組織,在魚(yú)類(lèi)的免疫應(yīng)答過(guò)程中這些骨髓類(lèi)似器官和組織也參與了免疫反應(yīng)。1.2黃蝌蚪魚(yú)的免疫能力對(duì)于魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)胸腺在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有明顯的結(jié)構(gòu)差異,大致可以分為內(nèi)區(qū)、中區(qū)及外區(qū),其中內(nèi)區(qū)和中區(qū)相當(dāng)于高等脊椎動(dòng)物的髓質(zhì)和皮質(zhì)。一般認(rèn)為胸腺是魚(yú)類(lèi)淋巴細(xì)胞增殖分化的重要場(chǎng)所,是魚(yú)類(lèi)的中樞免疫器官。有研究表明,魚(yú)類(lèi)的胸腺會(huì)隨著性成熟和年齡的增長(zhǎng)或外界環(huán)境的變化呈現(xiàn)退化,但不同魚(yú)類(lèi)退化時(shí)間不太一樣,有的可能在性成熟后就開(kāi)始退化,有的可能在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)其胸腺才會(huì)退化,所以不能一概而論,應(yīng)該根據(jù)魚(yú)的種類(lèi)不同而區(qū)別對(duì)待。胸腺的免疫能力在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而逐步退化,出現(xiàn)生理性萎縮、凋亡。黃顙魚(yú)胸腺在2月齡后開(kāi)始退化,且以脂肪退化為主;虹鱒在l5月齡時(shí)胸腺開(kāi)始退化。1.3草鱸腎的發(fā)育魚(yú)類(lèi)的腎臟和哺乳動(dòng)物的腎臟在結(jié)構(gòu)和功能上不太一樣。在長(zhǎng)期的發(fā)育進(jìn)化過(guò)程中魚(yú)類(lèi)的腎臟分為頭腎和腎兩個(gè)部分,主要具有內(nèi)分泌和造血功能,與哺乳動(dòng)物相比失去了腎臟的排泄功能。其中在免疫方面主要起作用的是頭腎,它是繼胸腺后的第二個(gè)免疫器官,可以自動(dòng)分化形成紅細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和各種粒細(xì)胞。但值得注意的是并不是所有的魚(yú)類(lèi)都有B、T淋巴細(xì)胞和各種粒細(xì)胞,不同種類(lèi)的魚(yú)可能產(chǎn)生一種或幾種相應(yīng)的細(xì)胞,就如有些魚(yú)類(lèi)中只有B淋巴細(xì)胞,而有些魚(yú)類(lèi)中卻是B、T淋巴細(xì)胞同時(shí)存在。頭腎的發(fā)育情況及大小可以幫助我們來(lái)判斷魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)發(fā)育情況,盧全章等研究表明:草魚(yú)頭腎的重量基本上是隨著魚(yú)的年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)的,與魚(yú)的體重增長(zhǎng)之間的關(guān)系就更加密切。魚(yú)類(lèi)的腎臟可以不依賴(lài)抗原刺激而產(chǎn)生相應(yīng)的免疫細(xì)胞來(lái)有效抵御外界病原的侵入,其功能相當(dāng)于哺乳動(dòng)物的淋巴結(jié)。1.4有免疫功能的臟器對(duì)于軟骨魚(yú)和硬骨魚(yú)而言,脾臟的結(jié)構(gòu)有些差異,軟骨魚(yú)的脾臟分為紅髓和白髓,而硬骨魚(yú)就沒(méi)有明顯的紅髓、白髓之分。這也說(shuō)明只有有頜魚(yú)類(lèi)才具有真正意義上的脾臟結(jié)構(gòu),但不論有無(wú)明顯的紅髓和白髓之分,它們同樣具有免疫功能。脾臟是魚(yú)類(lèi)機(jī)體中各種中性粒細(xì)胞、紅細(xì)胞等產(chǎn)生、儲(chǔ)存和成熟的主要場(chǎng)所,不僅具有產(chǎn)生各種免疫細(xì)胞的功能,還有造血的功能。Conry等研究表明,硬骨魚(yú)類(lèi)在免疫接種后體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的巨噬細(xì)胞,且能迅速地與淋巴細(xì)胞和抗體相互結(jié)合參與機(jī)體的體液免疫、炎癥反應(yīng)、內(nèi)外源異物的儲(chǔ)存和記憶,并且保護(hù)組織免受自由基的損傷等。2細(xì)胞免疫2.1兩種細(xì)胞的表面比較在哺乳動(dòng)物中淋巴細(xì)胞主要分為T(mén)淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞,T淋巴細(xì)胞主要介導(dǎo)的是機(jī)體的細(xì)胞免疫,而B(niǎo)淋巴細(xì)胞主要介導(dǎo)的是機(jī)體的體液免疫,這可以通過(guò)兩種淋巴細(xì)胞表面不同的抗原和受體來(lái)加以區(qū)別。魚(yú)類(lèi)的免疫系統(tǒng)是否也和哺乳動(dòng)物一樣,或者是一個(gè)其他什么情況呢?這個(gè)問(wèn)題一直困擾著研究工作者。直到1984年Sizemore等利用半抗原載體效應(yīng)和單克隆抗體技術(shù)后才被證實(shí),魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)中的淋巴細(xì)胞也包括T和B兩個(gè)亞群。在具體的免疫應(yīng)答過(guò)程中,T淋巴細(xì)胞主要通過(guò)分泌細(xì)胞因子參與機(jī)體的非特異性免疫反應(yīng),而B(niǎo)淋巴細(xì)胞主要以分泌抗體和表面抗體來(lái)參與機(jī)體的特異性免疫反應(yīng)。3特異性免疫魚(yú)類(lèi)的體液免疫包括兩個(gè)方面:一是非特異性免疫(主要有溶菌酶、補(bǔ)體、C反應(yīng)蛋白等體液因子參與);另一種是特異性免疫(主要有免疫球蛋白參與)。3.1魚(yú)的非特異性水體免疫因素3.1.1噬細(xì)胞的攻擊溶菌酶存在于許多魚(yú)類(lèi)的體表、腸道黏液、血清和巨噬細(xì)胞中,能作用于病原細(xì)胞壁且進(jìn)行有效的攻擊。魚(yú)類(lèi)黏液中溶菌酶的來(lái)源還不是很清楚,但血清中的溶菌酶主要來(lái)源于中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和吞噬細(xì)胞。3.1.2魚(yú)類(lèi)補(bǔ)體魚(yú)類(lèi)的補(bǔ)體系統(tǒng)是魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)中重要的組成部分,能同時(shí)參與特異性免疫和非特異性免疫反應(yīng)。魚(yú)類(lèi)中的補(bǔ)體比較多,大約有30余種,由各種酶、酶抑制因子和受體構(gòu)成。有研究表明,魚(yú)類(lèi)的補(bǔ)體直接參與魚(yú)類(lèi)抵抗外源病毒的防御反應(yīng),魚(yú)類(lèi)的補(bǔ)體系統(tǒng)具有較強(qiáng)的調(diào)理作用,能增強(qiáng)體液和細(xì)胞介導(dǎo)的特異性免疫,在魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)的發(fā)育進(jìn)化和參與免疫反應(yīng)等方面占有重要的地位。3.1.3減少病毒和致病性C反應(yīng)蛋白主要存在于魚(yú)類(lèi)的血清、卵子和精子中,C反應(yīng)蛋白主要通過(guò)鈣離子作用后使多種病原微生物、寄生蟲(chóng)及細(xì)菌等含有糖基以及磷脂酶的分子沉底,從而大大降低病毒和寄生蟲(chóng)等外源病原的攻擊和致病能力,同時(shí)還能促進(jìn)吞噬細(xì)胞等對(duì)外界病原的抵抗。3.2疫蛋白和糖蛋白分子對(duì)于特異性免疫反應(yīng)來(lái)說(shuō),魚(yú)類(lèi)的免疫球蛋白相對(duì)哺乳動(dòng)物動(dòng)物而言在種類(lèi)上要少得多。到目前為止,從魚(yú)類(lèi)中分離得到的免疫球蛋白分子只有IgM一種,是由兩條輕鏈和兩條重鏈組成的,能參與魚(yú)類(lèi)的特異性免疫反應(yīng)。同時(shí)也有研究表明,在魚(yú)類(lèi)的其他組分中發(fā)現(xiàn)了非免疫球蛋白或糖蛋白分子,它們能在免疫應(yīng)答中起到介導(dǎo)炎癥、抑制病原活性和調(diào)節(jié)抗原呈遞等作用。雖然目前對(duì)魚(yú)類(lèi)免疫球蛋白的種類(lèi)及機(jī)制不太清楚,但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和深入,在這一領(lǐng)域的研究將日益成熟。4組織結(jié)構(gòu)的研究對(duì)于生活在水中的魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō),與水的接觸面積最大,而最先接觸水的是魚(yú)類(lèi)的黏膜系統(tǒng),如皮膚、鰓和消化道等。以前在對(duì)魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)的研究中,黏膜免疫并沒(méi)有得到足夠的重視,而哺乳動(dòng)物的黏膜免疫卻是備受關(guān)注。魚(yú)類(lèi)的黏膜組織不僅是抵擋病原入侵的第一道屏障,而且其局部的免疫應(yīng)答對(duì)機(jī)體也有重要的保護(hù)作用。對(duì)于魚(yú)類(lèi)黏膜免疫組織結(jié)構(gòu)目前研究較詳細(xì)的是虹鱒魚(yú)和鮭魚(yú)的黏膜組織。Fast研究了虹鱒魚(yú)和鮭魚(yú)皮膚的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)皮膚黏液具有蛋白酶、堿性磷酸酶及溶菌酶的活性;Lin對(duì)鮭魚(yú)鰓的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)鮭魚(yú)鰓上有多種具免疫功能的吞噬細(xì)胞及淋巴細(xì)胞。近年來(lái)對(duì)魚(yú)類(lèi)黏膜免疫的研究在黏膜免疫體系的非特異性免疫和特異性免疫等方面較多。在免疫系統(tǒng)中,黏膜免疫和魚(yú)類(lèi)的免疫系統(tǒng)之間究竟是一種什么關(guān)系,過(guò)去一直認(rèn)為黏膜免疫系統(tǒng)不能獨(dú)立地完成某些免疫應(yīng)答,而是依賴(lài)于整體的免疫系統(tǒng)才能發(fā)揮免疫功效,但有研究表明黏膜免疫和系統(tǒng)免疫的機(jī)制并不一致,黏膜免疫在免疫應(yīng)答過(guò)程中很弱且時(shí)間很短,很難檢測(cè)到。魚(yú)類(lèi)是進(jìn)化史上最早有完整免疫系統(tǒng)的動(dòng)物,對(duì)黏膜免疫的進(jìn)一步研究將有利于我們不斷完善魚(yú)類(lèi)免疫學(xué)及對(duì)免疫系統(tǒng)的認(rèn)知。5蛋白質(zhì)及脂肪酸對(duì)魚(yú)類(lèi)免疫的影響各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)于動(dòng)物機(jī)體來(lái)說(shuō)不僅是正常的生長(zhǎng)、發(fā)育和維持生命基本功能的必需物質(zhì),而且在表達(dá)免疫功能的過(guò)程中扮演著重要的角色。影響魚(yú)類(lèi)的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、維生素和微量元素等。在魚(yú)類(lèi)的免疫系統(tǒng)中,有許多免疫因子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)就是蛋白質(zhì)、脂肪酸等,有研究表明,飼料中不同的蛋白質(zhì)水平會(huì)導(dǎo)致同種魚(yú)類(lèi)不同的免疫抵抗能力。不同的蛋白質(zhì)種類(lèi)對(duì)魚(yú)類(lèi)的免疫水平也有較大的影響,魚(yú)類(lèi)機(jī)體在免疫應(yīng)答時(shí)需要通過(guò)某種蛋白載體來(lái)完成,如果合成相應(yīng)的氨基酸等缺乏將會(huì)導(dǎo)致該蛋白質(zhì)不能合成,從而影響機(jī)體免疫抵抗過(guò)程的完成,最終不能有效地進(jìn)行免疫應(yīng)答。脂肪酸不僅是細(xì)胞膜的組成成分,而且還對(duì)淋巴細(xì)胞的增殖有促進(jìn)作用。當(dāng)飼料中缺乏必要的脂肪酸時(shí),魚(yú)類(lèi)吞噬細(xì)胞的吞噬能力和補(bǔ)體活性將受到很大的影響。維生素C、維生素E等能提高魚(yú)類(lèi)的免疫力,主要在于維生素C能防止細(xì)胞膜的氧化而使之穩(wěn)定,維生素E則是細(xì)胞膜組成的重要成分,對(duì)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性起著重要作用。有研究表明,維生素C是一種重要的免疫增強(qiáng)劑對(duì)魚(yú)類(lèi)的免疫起著正效應(yīng)。Clerton等實(shí)驗(yàn)表明,飼料中或體外培養(yǎng)環(huán)境中維生素E的含量升高則魚(yú)類(lèi)的免疫水平隨之升高;同時(shí)維生素C和維生素E具有很明顯的抗氧化作用,可以清除魚(yú)類(lèi)體內(nèi)的自由基以減輕其對(duì)機(jī)體的損傷。雖然在這方面做了很多工作,但維生素的具體機(jī)制目前還不清楚,需要進(jìn)一步研究。2.2單核細(xì)胞和中性紅細(xì)胞吞噬細(xì)胞在免疫過(guò)程中不僅輔助細(xì)胞進(jìn)行特異性免疫,還是非特異性免疫的關(guān)鍵。魚(yú)類(lèi)吞噬細(xì)胞主要有單核細(xì)胞、粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等,其主要功能是吞噬和分泌許多生物活性物質(zhì)和其他各種因子,當(dāng)吞噬細(xì)胞受到刺激后某些因子還有可能增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬能力,或者破壞病原的相應(yīng)物質(zhì)。單核細(xì)胞在魚(yú)類(lèi)機(jī)體中含量較多,主要在血液中吞噬病原等異物。粒細(xì)胞可以分為三類(lèi),即嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞,雖然分為三類(lèi)但是否在魚(yú)類(lèi)中同時(shí)存在目前還沒(méi)有明確