甲殼動物的免疫系統(tǒng)組成

1、第一節(jié)第一節(jié) 甲殼動物的免疫系統(tǒng)的組成甲殼動物的免疫系統(tǒng)的組成 v 甲殼動物的免疫系統(tǒng)的組成甲殼動物的免疫系統(tǒng)的組成 v proPOproPO系統(tǒng)組成及其釋放、激活的調(diào)控機制系統(tǒng)組成及其釋放、激活的調(diào)控機制 動物免疫系統(tǒng)的進化樹動物免疫系統(tǒng)的進化樹 體腔動物 一、甲殼動物的免疫系統(tǒng)的組成一、甲殼動物的免疫系統(tǒng)的組成 v從免疫進化角度，從免疫進化角度，甲殼動物的免疫系統(tǒng)僅由遺甲殼動物的免疫系統(tǒng)僅由遺 傳控制的組織相容性反應(yīng)和中胚層起源的效應(yīng)傳控制的組織相容性反應(yīng)和中胚層起源的效應(yīng) 細胞組成細胞組成，不具備，不具備T、B淋巴細胞、免疫球蛋白淋巴細胞、免疫球蛋白 等免疫效應(yīng)因子等免疫效應(yīng)因子 v甲殼

2、類不具備甲殼類不具備獲得性免疫獲得性免疫 （adaptive/acquired immunityadaptive/acquired immunity），僅），僅 有有天然免疫天然免疫（innate immunityinnate immunity） v甲殼動物免疫防御系統(tǒng)由甲殼動物免疫防御系統(tǒng)由 基本防御屏障基本防御屏障（甲殼和表皮）（甲殼和表皮）、 細胞防御屏障細胞防御屏障和和 生理防御屏障生理防御屏障三部分組成三部分組成 v 甲殼，機械屏障作用 v 蛻殼后新甲殼尚未硬化的表皮中，有苯醌生成，苯醌具有抗生作 用，構(gòu)成甲殼動物體表的化學(xué)防御屏障 v 前腸、后腸及鰓表面，有表皮細胞覆蓋 v 甲殼和

3、表皮構(gòu)成了甲殼動物最基本的免疫防御屏障甲殼和表皮構(gòu)成了甲殼動物最基本的免疫防御屏障 v 若對蝦的甲殼磨損或表皮受損，則極易受水體中病原菌的感染， 從而產(chǎn)生甲殼潰瘍病等病癥 基本防御屏障基本防御屏障 v 細胞防御屏障細胞防御屏障對蝦免疫防御的核心對蝦免疫防御的核心 v 對蝦的細胞防御主要由對蝦的細胞防御主要由血淋巴細胞血淋巴細胞承擔(dān)承擔(dān) v 血淋巴細胞血淋巴細胞是蝦類免疫系統(tǒng)中最為重要的組分，蝦蝦 免疫功能主要通過血淋巴細胞來完成免疫功能主要通過血淋巴細胞來完成 v 許多非細胞免疫因子，都直接或間接與血淋巴細胞有關(guān) v 不同類型的血淋巴細胞在蝦免疫系統(tǒng)中所起的作用不同不同類型的血淋巴細胞在蝦免疫

4、系統(tǒng)中所起的作用不同（表1） 細胞防御屏障細胞防御屏障 表表1 蝦類血淋巴細胞的免疫功能蝦類血淋巴細胞的免疫功能 細胞類型細胞類型免疫功能免疫功能 透明細胞透明細胞吞噬作用；參與血淋巴凝固；傷口修復(fù)吞噬作用；參與血淋巴凝固；傷口修復(fù) 小顆粒細胞小顆粒細胞包掩作用，有限的吞噬作用，儲存和釋放包掩作用，有限的吞噬作用，儲存和釋放proPOproPO系統(tǒng)，細系統(tǒng)，細 胞毒作用胞毒作用 大顆粒細胞大顆粒細胞儲存和釋放儲存和釋放proPOproPO系統(tǒng)，細胞毒作用，傷口修復(fù)系統(tǒng)，細胞毒作用，傷口修復(fù) 吞噬作用是最重要的細胞防御反應(yīng)吞噬作用是最重要的細胞防御反應(yīng) 中國明對蝦的透明細胞中國明對蝦的透明細胞

5、v 光鏡下： v 細胞近球形，直徑17.520.0微 米，細胞核大靠近中央，核占細 胞體大部分，其周圍的細胞質(zhì)少， 細胞質(zhì)中基本無顆粒狀物質(zhì) v透明細胞（透明細胞（X8000） v1細胞核；2勻質(zhì)顆粒；3條紋顆粒；4線粒體； 5，6內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 中國明對蝦的小顆粒細胞中國明對蝦的小顆粒細胞 v 光鏡下： v 細胞球形或卵圓形，長軸直徑 20.022.5微米，短軸直徑 15.020.0微米，細胞核清晰， 略偏于細胞一側(cè)，細胞質(zhì)中有 一些黑色小顆粒狀物質(zhì) v小顆粒細胞（小顆粒細胞（X8000） v1細胞核；2小顆粒；3勻質(zhì)顆粒；4條紋顆粒； 5微管束，6線粒體，7，8內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 中國明對蝦的大顆粒細胞中國明

6、對蝦的大顆粒細胞 v 光鏡下： v 細胞球形或卵圓形，相對較大， 長軸直徑25.032.5微米，短軸 直徑17.525.0微米，細胞核所 占比例小，細胞質(zhì)中含有大量 較大顆粒狀物質(zhì) v大顆粒細胞（大顆粒細胞（X8000） v1細胞核；2大顆粒；3線粒體；4內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；5 微管束 血淋巴細胞對大顆粒異物的吞噬過程血淋巴細胞對大顆粒異物的吞噬過程 清除清除 異物的識別異物的識別（由該異物的表面性質(zhì)（如LPS，PG，-葡聚糖等）和血 淋巴細胞膜上的專一性受體（如LPSBP，BGBP，凝集素等）共同決定的） 粘連粘連（由血淋巴細胞分泌的一種附著因子（76kD蛋白）所介導(dǎo)） 聚集聚集（血淋巴細胞與異物粘連后

7、相互聚集而形成細胞團） 攝入攝入 在異物的吞噬過程中，不同的血淋巴細在異物的吞噬過程中，不同的血淋巴細 胞協(xié)同發(fā)揮作用胞協(xié)同發(fā)揮作用 v 透明細胞：透明細胞：具較強的吞噬能力，需活化的酚氧化酶原系統(tǒng)組分激活其吞具較強的吞噬能力，需活化的酚氧化酶原系統(tǒng)組分激活其吞 噬能力噬能力 v 小顆粒細胞：小顆粒細胞：只在脫顆粒之后才具有吞噬活性，對異物非常敏感，極易只在脫顆粒之后才具有吞噬活性，對異物非常敏感，極易 脫顆粒，釋放酚氧化酶組分脫顆粒，釋放酚氧化酶組分 v 大顆粒細胞：大顆粒細胞：含大量的酚氧化酶原，無吞噬能力，可釋放大量的活性酚含大量的酚氧化酶原，無吞噬能力，可釋放大量的活性酚 氧化酶促進透

8、明細胞的吞噬氧化酶促進透明細胞的吞噬 v 小顆粒細胞是免疫防御反應(yīng)中起關(guān)鍵作用的細胞小顆粒細胞是免疫防御反應(yīng)中起關(guān)鍵作用的細胞 細菌的吞噬及殺滅過程細菌的吞噬及殺滅過程 生理防御屏障生理防御屏障 v酚氧化酶原激活系統(tǒng)（酚氧化酶原激活系統(tǒng)（proPO系統(tǒng)）系統(tǒng)） v凝集素凝集素 （agglutinin） v可凝固蛋白可凝固蛋白（clottable protein，CP） v細胞毒活性氧細胞毒活性氧 (RIOs) v抗微生物多肽抗微生物多肽 v溶血素溶血素 v溶酶體酶溶酶體酶 v消化酶消化酶 酚氧化酶原激活系統(tǒng)（酚氧化酶原激活系統(tǒng)（proPOproPO系統(tǒng)）系統(tǒng)） v proPO系統(tǒng)是蝦類重要的識

9、別與防御系統(tǒng)系統(tǒng)是蝦類重要的識別與防御系統(tǒng) v 對入侵異物發(fā)生免疫反應(yīng)的關(guān)鍵是對異物的初始對入侵異物發(fā)生免疫反應(yīng)的關(guān)鍵是對異物的初始 識別識別 高等動物，初始識別過程由抗體、高等動物，初始識別過程由抗體、T淋巴細胞和補體途徑淋巴細胞和補體途徑 完成完成 對蝦類由對蝦類由proPO系統(tǒng)組成的類補體途徑充當了重要的角色系統(tǒng)組成的類補體途徑充當了重要的角色 v 極微量的微生物多糖極微量的微生物多糖(如如-1，3-glucan，LPS， PG等等)以及胰蛋白，以及胰蛋白，SDS等就可激活等就可激活proPOproPO系統(tǒng)系統(tǒng) v 活化過程中活化過程中產(chǎn)生一系列的活性物質(zhì)產(chǎn)生一系列的活性物質(zhì)，可通過多，

10、可通過多 種方式種方式參與宿主的防御反應(yīng)參與宿主的防御反應(yīng)，包括提供調(diào)理素，包括提供調(diào)理素， 促進血淋巴細胞吞噬作用，包囊作用和結(jié)節(jié)形促進血淋巴細胞吞噬作用，包囊作用和結(jié)節(jié)形 成，以及介導(dǎo)凝集和凝固，產(chǎn)生殺菌物質(zhì)等成，以及介導(dǎo)凝集和凝固，產(chǎn)生殺菌物質(zhì)等 v 甲殼動物體內(nèi)存在多種能使細菌、脊椎動物紅細胞、寄生蟲等發(fā)甲殼動物體內(nèi)存在多種能使細菌、脊椎動物紅細胞、寄生蟲等發(fā) 生凝集的因子，稱為生凝集的因子，稱為凝集素凝集素 v 其實質(zhì)是一類其實質(zhì)是一類糖蛋白糖蛋白，具有結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和異物結(jié)合位點的特異性，具有結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和異物結(jié)合位點的特異性， 其其作用類似脊椎動物的抗體作用類似脊椎動物的抗體，是蝦類體

11、內(nèi)的另一類免疫識別因子，是蝦類體內(nèi)的另一類免疫識別因子 v 蝦類凝集素由血淋巴細胞合成蝦類凝集素由血淋巴細胞合成 v 凝集素借助其分子上的糖基與細胞表面相應(yīng)的糖基受體相結(jié)合，凝集素借助其分子上的糖基與細胞表面相應(yīng)的糖基受體相結(jié)合， 形成細胞間橋梁，導(dǎo)致細胞被凝集形成細胞間橋梁，導(dǎo)致細胞被凝集 凝集素在蝦類免疫防御過程中，具凝集素在蝦類免疫防御過程中，具 有三種功能：有三種功能： v 1、清除雜物功能，在蝦類變態(tài)期間，參與清除機體不必要的細胞，、清除雜物功能，在蝦類變態(tài)期間，參與清除機體不必要的細胞， 組織片段或殘余物組織片段或殘余物 v 2、參與識別參與識別防御機制防御機制， v 3、參與其他

12、活動功能，參與止血、凝固、胞囊、微生物中和作用、參與其他活動功能，參與止血、凝固、胞囊、微生物中和作用 直至創(chuàng)傷修復(fù)等，以保障機體健康直至創(chuàng)傷修復(fù)等，以保障機體健康 v 凝集素具有高度的調(diào)理作用，能專一性的結(jié)合在非己顆粒的表面，而且還 能與吞噬細胞表面的受體相結(jié)合，從而象脊椎動物的補體系統(tǒng)的C3b成分 和免疫球蛋白的Fc片段那樣促進吞噬作用 v 凝集素的這種調(diào)理作用可能通過如下二種機制完成： 1)當凝集素與非己物質(zhì)結(jié)合后引起凝集素分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其 第二活性位點能與血細胞膜上的受體位點結(jié)合； 2）某些凝集素本身就是膜結(jié)合凝集素 v 此外，凝集素能促進血淋巴細胞活化，誘導(dǎo)血淋巴細胞中各種酶（

13、如 proPO系統(tǒng)成分）的活化和釋放，從而將入侵異物滅活 v 可凝固蛋白是蝦類血淋巴內(nèi)不同于凝集素的又一類免疫防御分子， 已在多種蝦蟹體內(nèi)被發(fā)現(xiàn) v 已知CP為一糖蛋白，由2個相同的亞基通過二硫鍵組成，每個亞基 各含一個游離的賴氨酸和谷氨酰氨 v CP不與外界異物直接起作用，但當蝦受傷，在血細胞（尤其是透明 細胞和小顆粒細胞）釋放的谷氨酰氨轉(zhuǎn)移酶（TGases）和血漿鈣離 子存在時，不同CP分子之間的游離賴氨酸和谷氨酰氨之間形成共價 鍵，從而使蝦類的血淋巴發(fā)生凝固，防止機體血淋巴的流失 v 蝦類血淋巴細胞在吞噬侵入體內(nèi)的病原微生物后，會產(chǎn)生呼吸 爆發(fā)現(xiàn)象，釋放有毒性的活性氧，包括過氧化氫，羥自

14、由基和 單線態(tài)氧等產(chǎn)物,這些物質(zhì)具有強有力的殺菌作用 v 透明細胞是產(chǎn)生細胞毒活性氧的場所，而小顆粒細透明細胞是產(chǎn)生細胞毒活性氧的場所，而小顆粒細 胞和大顆粒細胞不產(chǎn)生活性氧胞和大顆粒細胞不產(chǎn)生活性氧 v 呼吸爆發(fā)的活力與對蝦的生存環(huán)境和抗病力均有關(guān) v 抗微生物多肽是動物界中廣泛存在的一種宿主 防御機制 v 對蝦素（Penaeidins）是蝦類中研究最多的一類 抗微生物多肽，血淋巴細胞是對蝦素產(chǎn)生和存 儲的場所，機體產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)時可將對蝦素從 血細胞中釋放到血淋巴中 v 在Litopenaeus vannamei中，發(fā)現(xiàn)了3類penaeidins： Pen-1: 50個氨基酸殘基 Pen-2

15、: 50個氨基酸殘基 Pen-3: 62個氨基酸殘基 v 對蝦素的結(jié)構(gòu)特點：對蝦素的結(jié)構(gòu)特點： 氨基端富含proline殘基 羧基端含有6個cysteine殘基 分子內(nèi)含3個二硫鍵 v 對蝦素具有廣泛的抗微生物作用對蝦素具有廣泛的抗微生物作用，包括抗革蘭氏陽，包括抗革蘭氏陽 性細菌和抗真菌性細菌和抗真菌 對蝦素抗細菌作用表現(xiàn)為在細菌膜上形成孔洞從而使菌對蝦素抗細菌作用表現(xiàn)為在細菌膜上形成孔洞從而使菌 膜裂解的快速殺菌作用，而抗真菌作用則通過抑制絲狀膜裂解的快速殺菌作用，而抗真菌作用則通過抑制絲狀 真菌的孢子的萌發(fā)和菌絲的生長而實現(xiàn)真菌的孢子的萌發(fā)和菌絲的生長而實現(xiàn) v 此外，研究還表明，對蝦素

16、還具有結(jié)合幾丁質(zhì)的性此外，研究還表明，對蝦素還具有結(jié)合幾丁質(zhì)的性 能能 v 在日本對蝦和中國對蝦的體內(nèi)都曾發(fā)現(xiàn)能對雞紅細胞產(chǎn)生溶血作用的溶血 素活性 v 這種溶血作用是由溶血素與血細胞表面的特異性糖鏈結(jié)合后，使細胞膜發(fā) 生溶解造成的 v 機體溶血素活性的高低反映了機體識別和排除異種細胞能力的大小機體溶血素活性的高低反映了機體識別和排除異種細胞能力的大小 v 其作用可能類似于脊椎動物的補體系統(tǒng)，可溶解破壞異物細胞，參與調(diào)理 作用，能溶解革蘭氏陽性菌，并可能與酚氧化酶原的激活系統(tǒng)有關(guān) v 溶酶體酶主要源于血淋巴細胞和血淋巴，研究較多的有 溶菌酶 堿性磷酸酶 酸性磷酸酶 過氧化物酶 超氧化物歧化酶等

17、 v 這些酶的活性和水平在某種程度上與生物體的健康狀況 及免疫水平密切相關(guān) v 因此其活性的變化可衡量動物的免疫狀態(tài) v蝦蟹消化道內(nèi)的消化酶對混雜在食物 中的病菌及寄生蟲也具有一定的殺滅 降解作用 二、二、proPOproPO系統(tǒng)組成及其釋放、激活的調(diào)控機制系統(tǒng)組成及其釋放、激活的調(diào)控機制 v1、 proPO系統(tǒng)中重要的蛋白質(zhì)及其功能系統(tǒng)中重要的蛋白質(zhì)及其功能 v2、 proPOproPO系統(tǒng)釋放和被激活的調(diào)控機制系統(tǒng)釋放和被激活的調(diào)控機制 proPO系統(tǒng)中重要的蛋白質(zhì)及其功能系統(tǒng)中重要的蛋白質(zhì)及其功能 v -1，3-葡聚糖結(jié)合蛋白（葡聚糖結(jié)合蛋白（BGBP） v BGBP受體受體 v 76k

18、D蛋白（蛋白（Peroxinectin） v 酚氧化酶原激活酶酚氧化酶原激活酶ppA v 酚氧化酶原酚氧化酶原proPO v 酚氧化酶酚氧化酶PO v BGBP是蝦類免疫系統(tǒng)中是蝦類免疫系統(tǒng)中3類重要的類重要的非己識別非己識別 蛋白蛋白之一（另外兩類重要的識別蛋白分別是之一（另外兩類重要的識別蛋白分別是 肽葡聚糖識別蛋白肽葡聚糖識別蛋白和和LPSLPS結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 ） vBGBP存在于血淋巴細胞和血淋巴中存在于血淋巴細胞和血淋巴中 -1，3-葡聚糖結(jié)合蛋白（葡聚糖結(jié)合蛋白（BGBP） v BGBP具有兩個生物學(xué)功能位點具有兩個生物學(xué)功能位點，其中一個位點能與微生物其中一個位點能與微生物 成

19、分相結(jié)合，另一個位點能與蝦血細胞上的相應(yīng)配體結(jié)合，成分相結(jié)合，另一個位點能與蝦血細胞上的相應(yīng)配體結(jié)合， 且后一位點只有在前一位點已發(fā)生結(jié)合時才具生物學(xué)活性且后一位點只有在前一位點已發(fā)生結(jié)合時才具生物學(xué)活性 v 這樣既能滿足識別非己物質(zhì)并產(chǎn)生免疫反應(yīng)的需要，又能防 止無外物攻擊時產(chǎn)生自身免疫性反應(yīng) v -葡聚糖(G)對大顆粒細胞無直接作用，但G與 BGBP相結(jié)合后，結(jié)合物可同大顆粒細胞表面的相應(yīng) 受體結(jié)合，引起一系列細胞反應(yīng)： BGBP與與GG結(jié)合后，能夠激活結(jié)合后，能夠激活proPO系統(tǒng)的活性系統(tǒng)的活性 能夠引起大顆粒細胞中能夠引起大顆粒細胞中proPO系統(tǒng)的釋放和介導(dǎo)血淋巴細胞系統(tǒng)的釋放和介

20、導(dǎo)血淋巴細胞 在病原體表面的擴張在病原體表面的擴張 結(jié)合有結(jié)合有GG的的 BGBP還可作為一種調(diào)理素，刺激離體血淋巴還可作為一種調(diào)理素，刺激離體血淋巴 細胞吞噬吸收酵母顆粒細胞吞噬吸收酵母顆粒 BGBP受體受體 存 在 于 血 淋 巴 大 顆 粒 細 胞 的 細 胞 膜 上， 能 夠 與 結(jié) 合 有 葡 聚 糖 的 BGBP 蛋 白 起 作 用， 參 與 細 胞 內(nèi) 外 的 信 息 傳 遞 BGBP受體受體 v 76kD蛋白（蛋白（Peroxinectin） 以非活化狀態(tài)存在于有顆粒細胞中，伴 隨proPO系統(tǒng)的激活而活化 v 76 kD蛋白具有多種功能： 1）在體外，可作為血淋巴細胞附著因子

21、，在鈣離子存在時，可促進血）在體外，可作為血淋巴細胞附著因子，在鈣離子存在時，可促進血 淋巴細胞附著于玻片上淋巴細胞附著于玻片上 2）具有調(diào)理素活性和促包囊形成活性，起到增強血淋巴細胞結(jié)合、吞）具有調(diào)理素活性和促包囊形成活性，起到增強血淋巴細胞結(jié)合、吞 噬病原體的作用噬病原體的作用 3）可通過胞吐作用引起大顆粒細胞和小顆粒細胞的脫顆粒作用）可通過胞吐作用引起大顆粒細胞和小顆粒細胞的脫顆粒作用 4）參與細胞間信息傳遞，使機體有效調(diào)動免疫系統(tǒng)對抗異物入侵）參與細胞間信息傳遞，使機體有效調(diào)動免疫系統(tǒng)對抗異物入侵 5）具有過氧化物酶的活性）具有過氧化物酶的活性 76kD蛋白（蛋白（Peroxinect

22、in） v 酚氧化酶原激活酶酚氧化酶原激活酶ppA v 主要存在于有顆粒細胞內(nèi)，是一種絲氨酸蛋白酶，可通 過蛋白水解作用將proPO裂解為具有酚氧化酶（PO）活性 的酶分子，從而激活proPO系統(tǒng) v ppA本身可能還具有抗微生物活性 酚氧化酶原激活酶酚氧化酶原激活酶ppA 酚氧化酶原酚氧化酶原proPO v 酚氧化酶原酚氧化酶原proPO v 是PO的前體 v 主要存在于大顆粒細胞內(nèi)，少 量存在于小顆粒細胞內(nèi) v 酚氧化酶酚氧化酶PO v 主要存在于血漿中，具有如下免疫功能： v 參與黑色素的形成，可將單酚羥基化形成二酚，二酚進一步氧 化生成醌 v 作為一種識別系統(tǒng)的成分誘導(dǎo)宿主防御系統(tǒng)中其

23、他成分的產(chǎn)生 v 酚氧化酶還可作為調(diào)理素，促進透明細胞的吞噬作用 酚氧化酶酚氧化酶PO v 除此之外，proPO系統(tǒng)中還存在一些蛋白酶抑制 劑，如胰蛋白酶抑制劑和類-巨球蛋白 v 能調(diào)節(jié)proPO系統(tǒng)的激活，并參與溶解外源細胞 proPOproPO系統(tǒng)釋放和被激活的調(diào)控機制系統(tǒng)釋放和被激活的調(diào)控機制 v 當微生物或寄生蟲等侵入宿主機體時，其體表的結(jié)構(gòu)成分當微生物或寄生蟲等侵入宿主機體時，其體表的結(jié)構(gòu)成分 （如（如葡聚糖，肽葡聚糖和葡聚糖，肽葡聚糖和LPS等）作為等）作為異己信號異己信號， v 一方面一方面直接作用直接作用于于小顆粒細胞小顆粒細胞，誘導(dǎo)其，誘導(dǎo)其產(chǎn)生胞吐產(chǎn)生胞吐作用，作用，釋放釋放 少量少量proPO系統(tǒng)的組分系統(tǒng)的組分proPOproPO和和proppAproppA（無活性的酚氧化酶原（無活性的酚氧化酶原 激活酶原）于細胞膜上；激活酶原）于細胞膜上； v 另一方面異物體表的結(jié)構(gòu)成分另一方面異物體表的結(jié)構(gòu)成分與相應(yīng)的識別蛋白相結(jié)合與相應(yīng)的識別蛋白相結(jié)合，形成異物，形成異物- -識別蛋白識別蛋白 結(jié)合物，此結(jié)合物與大顆粒細胞膜上的結(jié)合物，此結(jié)合物與大顆粒細胞膜上的異物異物- -識別蛋白結(jié)合物的受體相結(jié)合識別蛋白結(jié)合物的受體