家禽免疫学基础.docx

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家禽免疫学基础

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家禽免疫学基础

廖明确张春红丘鹤英冯元璋辛朝安编著

第一章禽类的免疫系统

一、禽类的免疫器官

（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）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

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，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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类抗原，B-F（Ⅰ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（Ⅱ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。

Ⅱ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Ⅱ类抗原。

B-G（Ⅲ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，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疫功能，并导致多种疾病发生。

第二章禽类的免疫球蛋白

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3—4个功能区，如CH1、CH2、CH3和CH4（仅存在于IgM）等，其中CHl和CH2之间存在1个绞链区，可作为Ig分子两个抗原结合臂与不同距离的抗原决定簇吻合时旋转的支轴。

绞链区富含大量脯氨酸和二硫键。

使肽链不易形成а-螺旋，呈伸展状态，因而对蛋白酶处理很敏感。

各类免疫球蛋白的重链和轻链的结构及抗原性有所不同，据此可将重链分为IgG-γ链、IgM-μ链、IgAα链、IgDδ链和IgEε链等，可将轻链分为κ和λ两型。

禽类Ig的轻链大多为λ型，且N端不封闭。

IgG经木瓜蛋白酶水解，可获得两个相同的Fab段（含轻链和重链N端的l/2）。

以及1个Fc段（含重链C端的1/2）。

Fab段具有识别抗原和结合功能，Fc段则表现免疫球蛋白的生物效应（如激活补体、结合细胞等）。

二、各类免疫球蛋白的理化特性及功能

禽类已确证的免疫球蛋白有3种，即IgG、IgM和IgA。

目前，有些间接证据表明，禽体内很可能还存在IgD和IgE的类似物。

IgG：

禽类IgG（也有人称为IgY）是单体免疫球蛋白，分子量为165—180千道尔顿，沉降系数为7s。

其重链比哺乳动物的重10千道尔顿（约1功能区）。

这个附加的残基是否代表除VH、CH1、CH2和CH3外的另1个新的功能区，目前还有争议。

有学者认为，它可能像人的IgG3一样只是一段延长了的绞链区。

因为禽类IgG与人IgG有一些相似特征：

对蛋白酶消化的敏感性增加，易于凝集，重链多出大约1个功能区的重量。

除分子量大外，禽类IgG的理化特性还表现在：

（1）含糖量高达6.0％（约为人IgG的两倍）；

（2）在无分散剂的中性缓冲液中，用0.05—0.1mol/L2-巯基乙醇可以释放出轻链；（3）免疫沉淀反应依赖高盐浓度（pH5.0时，在1.5mol/NaCl或生理盐水中免疫沉淀反应最强）；（4）在大于0.15mol/L的NaCl溶液中，易凝聚出平均分子量为560千道尔顿的多聚体；（5）与抗原形成的免疫复合物不能结合豚鼠补体。

禽类血清中IgG浓度（5—7mg/ml）比人的少，但含量远高于其他免疫球蛋白。

它广泛分布于血清、组织液和淋巴液中，并能通过卵泡膜进入卵黄，为雏禽提供母源抗体保护。

IgG在体内含量大、分布广、维持时间长，是机体抗感染免疫的主要力量。

另外，它还参与抗肿瘤、抗寄生虫等多种免疫过程，以及某些变态反应。

IgM：

总的来讲，禽类IgM与哺乳动物相似，．其分子量在各类免疫球蛋白中最大，达到880—990千道尔顿，沉降系数为17s，含糖量约7％。

它能在无分散剂的中性缓冲液中发生部分解离，并与抗原在0.15mol/L的NaCl溶液中发生最明显的沉淀反应。

IgM以五聚体形式存在，主要分布于血管中，它在血清中的含量仅次于IgG（1-2mg/ml）。

IgM的调理、杀菌和凝集作用均强于IgG，但产生时间早，半衰期较短，作用范围窄，所以主要在感染早期起先锋免疫作用。

IgM也与某些自身免疫病有关。

IgA：

禽类IgA在所有粘膜表面的分泌物中都有相当高的浓度，尤其是胆汁（3.5mg/ml）和肠道（1.5mg/ml），但在血清中的含量较低（0.3-0.6mg/ml）。

它在胆汁和肠道中的沉降系数为7—16s，分子量为350—900千道尔顿（类似于人的IgA2）。

禽类IgA主要是分泌型的SIgA，它常以多聚体（双体）方式存在。

由于有J链的连结和分泌片的保护，所以SIgA能抵抗蛋白酶的消化，在粘膜表面保持较长时间的免疫活性，。

成为机体粘膜局部（尤其是呼吸道和消化道）免疫的主要力量。

近年来，免疫学家们越来越重视粘膜局部免疫的作用，及其与全身免疫的配合协调。

他们发现使用气雾、口服饮水等免疫不但节省人力物力，而且可刺激局部粘膜大量SIgA对抵抗来自呼吸道和消化道的感染很有效。

有实验表明，在鸡新城疫和鸡传染性支气管炎的免疫预防中，仅靠血清中的大量循环抗体，效果往往并不确切，若配合使用弱毒苗进行气溶胶免疫，使呼吸道局部产生高水平的SlgA，则鸡群抵抗相应病毒感染的能力会大大增强。

此外，SlgA在抗寄生虫免疫中也有一定作用。

其他免疫球蛋白：

人的免疫球蛋白中还包括IgE和IgD，前者参与过敏反应，后者与IgM均是成熟B细胞膜表面的重要淋巴细胞受体