魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)研究概況

趙 露

(天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院,天津 300384)

近年來(lái),采用生態(tài)養(yǎng)殖、化學(xué)藥物和中草藥等防治魚(yú)病,效果并不理想。由于養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大,導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)疾病的大面積爆發(fā),因此大量使用抗生素等藥物來(lái)應(yīng)對(duì)魚(yú)類(lèi)疾病的產(chǎn)生。由于長(zhǎng)期大量使用抗生素等化學(xué)藥品,以及飼料中部分抗?fàn)I養(yǎng)因素的影響,導(dǎo)致了魚(yú)體自身免疫系統(tǒng)的損傷,從而導(dǎo)致魚(yú)體對(duì)疾病的抵抗力顯著下降[1]。同時(shí),部分細(xì)菌也開(kāi)始產(chǎn)生耐藥性,這使得抗生素等藥物失效,宿主細(xì)胞的吞噬能力顯著降低[2]。在病原菌的作用下,養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)會(huì)出現(xiàn)大范圍的炎癥反應(yīng),而目前常用的藥物治療手段效果不佳,甚至?xí)斐婶~(yú)類(lèi)疾病爆發(fā)[3]。大量病魚(yú)腐爛污染水質(zhì),對(duì)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展造成極大危害[4]。此外,由于疾病爆發(fā)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)大量死亡,養(yǎng)殖企業(yè)會(huì)面臨巨大經(jīng)濟(jì)損失,而其養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)因此大打折扣。

因此,了解魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,對(duì)于開(kāi)發(fā)新技術(shù)和新品種以提高魚(yú)體的抗病能力至關(guān)重要。文章總結(jié)了魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)的研究進(jìn)展,以期為更深入了解魚(yú)類(lèi)免疫應(yīng)答規(guī)律,從而更好的防治各種條件性致病菌引起的魚(yú)類(lèi)感染提供參考。

1 免疫組織與器官

魚(yú)類(lèi)免疫組織與器官對(duì)免疫系統(tǒng)細(xì)胞的分化和成熟具有重要作用。魚(yú)類(lèi)和哺乳類(lèi)動(dòng)物的免疫器官構(gòu)成最大區(qū)別在于,魚(yú)類(lèi)沒(méi)有骨髓,也沒(méi)有淋巴。其免疫器官主要包括胸腺、腎臟、脾臟和黏膜相關(guān)淋巴組織(MALT)等[5]。

胸腺:魚(yú)類(lèi)的胸腺可以促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增殖,分泌相關(guān)激素,從而增強(qiáng)魚(yú)體的免疫調(diào)節(jié)能力,是一種重要的中樞免疫器官。在發(fā)育過(guò)程中,胸腺可最先獲得成熟的淋巴細(xì)胞,而后與頭腎逐漸靠攏[6]。魚(yú)類(lèi)胸腺大體可劃分為內(nèi)區(qū)、中區(qū)和外區(qū),其中內(nèi)區(qū)與中區(qū)為魚(yú)體T淋巴細(xì)胞的成熟和分化提供重要場(chǎng)所,并將成熟的T細(xì)胞釋放到外周血中[7]。

腎臟:腎臟是魚(yú)類(lèi)最主要的淋巴組織,被認(rèn)為是一種高度異質(zhì)性器官。除了實(shí)現(xiàn)造血功能外,前腎還起著內(nèi)分泌腺的作用,能自主分化為紅細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和多種粒細(xì)胞。在后腎中,與前腎不同,具有完成過(guò)濾和排泄功能。同時(shí),魚(yú)類(lèi)腎臟還具有與哺乳動(dòng)物淋巴結(jié)相似的免疫系統(tǒng),可以直接產(chǎn)生相應(yīng)的免疫細(xì)胞,能夠抵抗外來(lái)病原體的侵襲[8]。

脾臟:脾臟是魚(yú)體內(nèi)重要的免疫器官,具有造血和儲(chǔ)血功能。它由紅髓和白髓組成,能為魚(yú)類(lèi)機(jī)體供應(yīng)足夠的血液及大量的免疫細(xì)胞。在硬骨魚(yú)類(lèi)中,一般僅有一個(gè)脾臟,靠近胃部或腸部,是一種較為穩(wěn)定的淋巴組織,具有清除大分子物質(zhì),降解和加工抗原以及產(chǎn)生抗體等功能。

黏膜相關(guān)淋巴組織:主要位于機(jī)體黏液組織的淋巴細(xì)胞生發(fā)中心,廣泛存在于魚(yú)類(lèi)的皮膚、鰓和消化道等上皮組織中,是魚(yú)類(lèi)除上述免疫器官外的另一個(gè)重要免疫器官[9]。由于其不具有完整的淋巴結(jié)構(gòu),故稱(chēng)為黏膜相關(guān)淋巴組織。當(dāng)魚(yú)體受到外源性因素的刺激時(shí),產(chǎn)生了許多針對(duì)巨噬細(xì)胞處理的抗原特異的抗體分子。與其它免疫因子相結(jié)合,可以增強(qiáng)機(jī)體的免疫力,從而保護(hù)和抵御機(jī)體不受病原微生物的侵害。

2 細(xì)胞免疫

魚(yú)類(lèi)的免疫細(xì)胞主要分布于魚(yú)體免疫器官和組織以及血液和淋巴液中。國(guó)內(nèi)外對(duì)于魚(yú)體免疫細(xì)胞的相關(guān)研究也有報(bào)道。吳璇等[10]發(fā)現(xiàn)靈芝多糖可以有效提高魚(yú)機(jī)體免疫細(xì)胞活性。草魚(yú)IL-2可以調(diào)控免疫細(xì)胞功能,對(duì)免疫細(xì)胞具有積極的保護(hù)作用[11]。藥用草藥可以提高免疫細(xì)胞的參數(shù),從而提高機(jī)體免疫能力[12]。因此,免疫細(xì)胞的數(shù)目和分布情況在某種意義上反映出機(jī)體免疫功能的強(qiáng)弱。在機(jī)體內(nèi)可以進(jìn)行非特異性免疫反應(yīng)的吞噬細(xì)胞以及能夠產(chǎn)生自身特異性免疫反應(yīng)的淋巴細(xì)胞都屬于免疫細(xì)胞。這兩種免疫細(xì)胞在機(jī)體的免疫調(diào)控中起著至關(guān)重要的作用。

淋巴細(xì)胞是一種白細(xì)胞,它是機(jī)體免疫應(yīng)答中的一種重要的細(xì)胞組成。與高等脊椎動(dòng)物一樣,魚(yú)類(lèi)中的B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞協(xié)同發(fā)生適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)。T淋巴細(xì)胞起著調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能的作用,B淋巴細(xì)胞則起著調(diào)節(jié)機(jī)體體液免疫的作用。在特定的免疫應(yīng)答階段,B淋巴細(xì)胞的功能是產(chǎn)生抗體,以特異性地方式結(jié)合病原體,并標(biāo)記它們從而被免疫系統(tǒng)清除。T淋巴細(xì)胞主要作為其他免疫細(xì)胞反應(yīng)的協(xié)調(diào)者,并作為效應(yīng)細(xì)胞直接殺死被感染或標(biāo)記的細(xì)胞。

魚(yú)類(lèi)的吞噬細(xì)胞主要由單核細(xì)胞、粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等組成。其中,單核細(xì)胞是魚(yú)類(lèi)的天然免疫系統(tǒng),在抗菌、抗病毒和吞噬等方面發(fā)揮著重要作用。粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞也是魚(yú)類(lèi)的主要免疫細(xì)胞,可通過(guò)分泌細(xì)胞因子、參與抗體產(chǎn)生等方式發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。研究發(fā)現(xiàn),半滑舌鰨和鯉魚(yú)的粒細(xì)胞在體外被細(xì)菌、真菌或病毒抗原刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種抗菌效應(yīng)物,從而達(dá)到抑菌的效果[13]。

3 體液免疫因子

在魚(yú)體免疫系統(tǒng)中,當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體時(shí),非特異性免疫系統(tǒng)就會(huì)發(fā)揮作用,產(chǎn)生相應(yīng)的抗體;而當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體后,特異性免疫系統(tǒng)則會(huì)立即產(chǎn)生相應(yīng)的淋巴細(xì)胞與抗體,對(duì)抗原進(jìn)行清除。它的兩個(gè)系統(tǒng)都包含著不同的體液免疫分子[14]。非特異性免疫因子和特異性免疫因子是魚(yú)類(lèi)體液免疫因子的重要組成部分。它們是維持機(jī)體正常免疫功能的重要分子基礎(chǔ)。

抗體:抗體是指當(dāng)機(jī)體在遭遇抗原刺激下,一種由淋巴細(xì)胞分泌的能夠與相應(yīng)的抗原特異性結(jié)合的免疫球蛋白,是一種重要的免疫調(diào)節(jié)因子,參與B淋巴細(xì)胞向漿細(xì)胞轉(zhuǎn)化,可增強(qiáng)體液免疫反應(yīng)。目前研究人員已從許多魚(yú)類(lèi)中分離得到免疫球蛋白IgM,能參與魚(yú)類(lèi)的特異性免疫反應(yīng)。此外,在某些魚(yú)類(lèi)中觀察到了其他免疫球蛋白,如IgD、IgZ和IgT等。抗體具有多種功能,如在魚(yú)的上皮細(xì)胞、鰓和皮膚上具有抗粘附素功能,防止細(xì)菌粘附;中和無(wú)數(shù)細(xì)菌產(chǎn)生的毒素,避免細(xì)菌滲入未受保護(hù)的細(xì)胞。

抗菌肽:抗菌肽(AMPs)是一類(lèi)由21～35個(gè)氨基酸殘基組成的多肽,能夠特異性識(shí)別并結(jié)合細(xì)菌細(xì)胞膜上的脂質(zhì)分子或蛋白質(zhì)分子而發(fā)揮抗菌作用。抗菌肽具有非常廣泛的生物學(xué)功能,其對(duì)于脊椎動(dòng)物的先天性免疫反應(yīng)(包括黏膜免疫系統(tǒng))具有調(diào)節(jié)作用,特別是在黏膜感染及黏膜損傷時(shí)。當(dāng)魚(yú)體受到微生物刺激或損傷時(shí),機(jī)體可以快速產(chǎn)生抗菌肽,從而抵御微生物及其病原菌的侵襲,在機(jī)體防御細(xì)菌及病毒等免疫過(guò)程中、腫瘤細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡方面有重要作用[15]。

溶菌酶:溶菌酶主要分布于魚(yú)的體表、血清、腸道黏液、吞噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的胞質(zhì)中,對(duì)病原細(xì)胞壁產(chǎn)生有效的侵襲。研究發(fā)現(xiàn),魚(yú)體內(nèi)溶菌酶含量可隨年齡和性別變化,幼魚(yú)的溶菌酶含量高于成魚(yú),幼魚(yú)中的活性最高,隨著成魚(yú)體內(nèi)溶菌酶含量的減少,其活性逐漸降低[16]。因此,對(duì)魚(yú)類(lèi)進(jìn)行定期的免疫注射可有效地提高體內(nèi)溶菌酶的水平。溶菌酶可以作為免疫佐劑來(lái)提高免疫效果,如在飼料中添加0.05%～0.08%溶菌酶,對(duì)提高魚(yú)類(lèi)的免疫力具有良好的效果[17];此外,利用溶菌酶作為免疫佐劑還能提高機(jī)體對(duì)病原菌的抗性[18]。

補(bǔ)體:魚(yú)類(lèi)的補(bǔ)體系統(tǒng)可以參與特異性和非特異性免疫反應(yīng),是魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)中重要的組成部分。研究發(fā)現(xiàn),尼羅羅非魚(yú)的補(bǔ)體系統(tǒng)分析可以作為水質(zhì)和魚(yú)類(lèi)總體健康狀況的生物標(biāo)志物,是一種重要的免疫學(xué)指標(biāo)[19]。在魚(yú)類(lèi)中,已鑒定出幾種補(bǔ)體蛋白,并與哺乳動(dòng)物的補(bǔ)體蛋白同源。補(bǔ)體系統(tǒng)由30多種血漿和細(xì)胞組成的蛋白質(zhì)組成。這些蛋白一旦被激活,補(bǔ)體系統(tǒng)能夠發(fā)揮重要的免疫功能,如調(diào)理、裂解炎癥、調(diào)節(jié)先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,由于抗生素的長(zhǎng)期使用會(huì)造成水體環(huán)境惡化、水質(zhì)污染嚴(yán)重,在水產(chǎn)動(dòng)物中不斷積累從而產(chǎn)生耐藥性,甚至嚴(yán)重危害到人體的健康。因此,深入了解魚(yú)類(lèi)免疫應(yīng)答規(guī)律,從而更好地防治各種條件性致病菌引起的魚(yú)類(lèi)感染至關(guān)重要。為了更好地預(yù)防和控制魚(yú)類(lèi)疾病的爆發(fā),提高水產(chǎn)品質(zhì)量安全水平。深入了解魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng),基于魚(yú)體抗病毒天然免疫應(yīng)答機(jī)理,以天然免疫反應(yīng)負(fù)調(diào)控因子作為分子靶點(diǎn),應(yīng)用基因編輯技術(shù)選育新的抗病性魚(yú)類(lèi)新品種,從而增強(qiáng)魚(yú)體自身抵御病原微生物侵襲的能力,這對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖病害防控具有一定現(xiàn)實(shí)意義,是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的重要方向。