甲壳类动物非特异性免疫的研究概况
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昆虫的免疫系统昆虫抵抗病原体的免疫机制昆虫的免疫系统:昆虫抵抗病原体的免疫机制昆虫作为地球上最成功的动物之一,具有强大而高效的免疫系统。
免疫系统是维持昆虫生命健康的重要保护机制,它能够帮助昆虫抵御各种病原体的入侵。
本文将就昆虫免疫系统的相关内容进行探讨,包括昆虫的先天免疫机制和后天免疫机制。
一、先天免疫机制昆虫的先天免疫机制是一种非特异性的免疫反应,它不依赖于之前的暴露经历。
这种机制主要通过物理和化学隔离机制来阻止病原体的入侵。
1. 物理隔离机制昆虫的外骨骼是最早的防御屏障,它对大多数微生物和寄生虫产生了有效的物理障碍。
昆虫的外壳具有硬度和厚度,能够防止细菌、寄生虫和真菌等病原体的侵入。
此外,昆虫的皮肤表面还覆盖有具有杀菌作用的微生物群落,例如某些昆虫体内寄生的益生菌,它们能够产生抗微生物活性物质,抑制病原菌的生长。
2. 化学防御机制昆虫体内还存在一些特定的抗微生物分子,如酚类、酸类、酶类等,能够抵御病原体的侵入。
这些分子具有抗菌和抗真菌活性,能够识别和杀灭细菌、寄生虫和真菌等病原体。
同时,昆虫体内的免疫相关蛋白质,如识别蛋白、防御素和抗菌肽等,也在免疫防御过程中发挥重要作用。
这些蛋白质具有特异性结构,能够与特定的微生物成分相互作用,并触发防御反应。
二、后天免疫机制在昆虫体内,后天免疫机制是一种适应性免疫反应,它依赖于昆虫的免疫记忆和体内的免疫细胞。
1. 免疫记忆虽然昆虫没有免疫系统中的记忆细胞,但是它们具有一种被称为原哺乳动物样免疫效应的机制,该机制使得昆虫的免疫反应在再次感染时更加迅速和强大。
原哺乳动物样免疫效应通过改变昆虫的基因表达来实现,这种表达模式能够增强特定的免疫相关蛋白质的合成和释放,以快速应对后续感染。
2. 免疫细胞昆虫体内的免疫细胞主要包括血细胞和脂囊细胞。
血细胞是一类能够摄取和杀死入侵的微生物的细胞,它们可以通过吞噬和分泌毒素来清除病原体。
脂囊细胞则是一类能够分泌抗菌肽和识别病原体的细胞,它们通过识别病原体的特定微生物成分,并分泌特定的抗菌肽来进行防御。
甲壳动物酚氧化酶原激活系统1 概述甲壳动物缺乏后天获得的特异性免疫功能,但是它们有比较完善的非特异性免疫系统,能够迅速识别和有效清除入侵的微生物。
非特异性免疫系统是一种比较原始的免疫系统,它存在于所有多细胞生物体,是免疫防御的第一线,分为细胞免疫和体液免疫。
甲壳动物的细胞免疫包括吞噬作用、包围化及结节的形成;体液免疫包括酚氧化酶原激活系统(prophenoloxidase activating system, proPO系统)、各种凝集素及抗菌肽等。
proPO系统是一种类似于脊椎动物补体系统的酶级联系统,在甲壳动物的非特异性免疫系统中起着非常重要的作用。
它由酚氧化酶(phenoloxidase, PO)、酚氧化酶原(Prophenoloxidase, proPO)、丝氨酸蛋白酶(serine proteinases, SPs)、模式识别蛋白(patten recognition proteins,PRPs)和蛋白酶抑制剂(proteinase inhibitor)等构成。
该系统中的因子以非活化状态存在于血颗粒细胞中,极微量的微生物多糖如β-1,3-葡聚糖(β-1,3-glucans, βG)、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)、肽聚糖(peptidoglycan , PGN)等和钙离子、胰蛋白、SDS可激活该系统,使proPO 变成PO,并产生一系列有生理活性的物质,通过包囊与黑化作用抑制和杀死病原体,达到免疫效果。
另外其在表皮硬化和伤口愈合中也发挥着重要的作用。
2 proPO激活系统相关因子2.1 模式识别蛋白(patten recognition proteins,PRPs)无脊椎动物行使非特异性免疫反应首先是通过体内特定蛋白对病原微生物表面的病原相关分子模式(pathogen- associated molecular patterns , RAMPs),包括革兰氏阴性菌的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)、革兰氏阳性菌的肽聚糖(peptidoglycan , PGN)及真菌的β-1,3-葡聚糖(β-1,3-glucans, βG)进行识别,这种特定蛋白就称为模式识别蛋白(patten recognition proteins,PRPs)。
831 水产养殖生物病害学疾病学试卷一二、名词解释(每个2分,共10 分)非特异性免疫、增生、抗体、炎症、中间寄主四、简答题(共32 分)1.水产养殖动物病害防治过程中有哪些给药方法,分别简述它们在使用上的优缺点。
(10分)2.简述一种复殖吸虫的生活史,并根据其生活史提出合适的防治方法。
分) (8 3.简述赤潮发生的原因和防治方法。
分)(74.画图表示粘孢子虫的基本结构(壳面观),并分别标明各主要结构的名称。
分) (7五、应用题(18 分)针对目前海南乃至全球病毒性虾病大量暴发并造成巨大损失的现状,请结合你的观点, 详细谈谈在对虾养殖中病毒性虾病的治疗与预防措施。
试卷一标准答案与评分标准1. 非特异性免疫:指机体先天具有的正常的生理防御功能(1) ,对各种不同的病原微生物与异物都有排斥和屏障作用(1)。
2.增生:指因细胞数量增多(1)而引起的组织或器官体积增大(1) 。
3.抗体:机体免疫活性细胞受抗原刺激后(1),在体液中出现的一种能与相应抗原发生特异性反应的球蛋白(1)。
4. 炎症:指动物对各种致病刺激物引起损害作用(1)而表现的一种保护性反应(1)。
5.中间寄主:幼虫时期寄生的寄主(2) 。
四、简答题答案 1.第1 题答案如下:(1)药物悬挂法:又称挂袋(篓)法,将药物装于袋或篓内,挂于饵料台,以预防疾病的方法。
优点:操作简单、用药省、对水影响小;缺点:只能局部消毒灭菌。
(2)浸洗法:放入药液中浸一段时间、苗种消毒、转池、网箱等常用优点:用药省、对水质危害少; 缺点:对水体病原无作用、操作稍繁(3)全池泼洒法:将药物兑成一定浓度后全池泼洒。
优点:对病原杀灭彻底;(4)口服法:将药物拌饵投喂. 优点:操作方便、可杀体内病原。
(5)注射法:包括肌肉注射和腹腔注射。
优点:药效好;缺点:操作难、易伤鱼、幼苗无法使用缺点:重病者无效、水体病原无效缺点:用药大、危害水生生物、污染环境评分标准:本题共10分,每答对1种方法给1 分,每答对 1 种优点或缺点给0.5 分。
甲壳动物酚氧化酶原激活系统1 概述甲壳动物缺乏后天获得的特异性免疫功能,但是它们有比较完善的非特异性免疫系统,能够迅速识别和有效清除入侵的微生物。
非特异性免疫系统是一种比较原始的免疫系统,它存在于所有多细胞生物体,是免疫防御的第一线,分为细胞免疫和体液免疫。
甲壳动物的细胞免疫包括吞噬作用、包围化及结节的形成;体液免疫包括酚氧化酶原激活系统(prophenoloxidase activating system, proPO系统)、各种凝集素及抗菌肽等。
proPO系统是一种类似于脊椎动物补体系统的酶级联系统,在甲壳动物的非特异性免疫系统中起着非常重要的作用。
它由酚氧化酶(phenoloxidase, PO)、酚氧化酶原(Prophenoloxidase, proPO)、丝氨酸蛋白酶(serine proteinases, SPs)、模式识别蛋白(patten recognition proteins,PRPs)和蛋白酶抑制剂(proteinase inhibitor)等构成。
该系统中的因子以非活化状态存在于血颗粒细胞中,极微量的微生物多糖如β-1,3-葡聚糖(β-1,3-glucans, βG)、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)、肽聚糖(peptidoglycan , PGN)等和钙离子、胰蛋白、SDS可激活该系统,使proPO 变成PO,并产生一系列有生理活性的物质,通过包囊与黑化作用抑制和杀死病原体,达到免疫效果。
另外其在表皮硬化和伤口愈合中也发挥着重要的作用。
2 proPO激活系统相关因子2.1 模式识别蛋白(patten recognition proteins,PRPs)无脊椎动物行使非特异性免疫反应首先是通过体内特定蛋白对病原微生物表面的病原相关分子模式(pathogen- associated molecular patterns , RAMPs),包括革兰氏阴性菌的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)、革兰氏阳性菌的肽聚糖(peptidoglycan , PGN)及真菌的β-1,3-葡聚糖(β-1,3-glucans, βG)进行识别,这种特定蛋白就称为模式识别蛋白(patten recognition proteins,PRPs)。
脊椎动物和无脊椎动物的免疫系统比较研究免疫系统是生物体内的防御系统,它能够保护我们免受外来微生物和有害物质的侵害。
在生物学中,免疫系统是一个很受关注的研究领域,因为它与生物体内部的许多生物过程密切相关。
在观察和研究免疫系统方面,对动物的分类也是很重要的,因为不同的动物有着不同的免疫系统。
从分类学上来说,动物被分为两大类:脊椎动物和无脊椎动物。
在免疫系统方面,这两类动物也有很大的不同。
脊椎动物包括像哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物这样的高等动物,它们的免疫系统比无脊椎动物更为复杂。
首先,脊椎动物有一种特殊的免疫细胞,在免疫系统中起着至关重要的作用,这种免疫细胞叫做淋巴细胞。
这些细胞是由骨髓生成的,在免疫宿主中发挥着巨大的作用。
淋巴细胞能够识别和区分各种不同的病原体(比如细菌和病毒),并且会针对性地产生抗体来对付它们。
这种高度特异性使得骨髓中的淋巴细胞在抗击某些病原体时比其他细胞更有效,因为它们能够正确地识别病原体并产生专门的抗体。
另外一个脊椎动物的特点是细胞的记忆性。
人体免疫系统中的记忆细胞能够存储攻击特定病原体所需的信息,并在以后的可预见的时间内产生更多的抗体。
这使得脊椎动物的免疫系统能够更加有效地应对以前碰到过的病原体,从而保护身体免受再次感染的伤害。
与此不同的是,无脊椎动物的免疫系统更加简单。
无脊椎动物的免疫系统主要依赖于一些非特异性的免疫细胞,比如血细胞和颜色细胞。
这些细胞能够分泌一些抗菌蛋白,但是这些蛋白对不同的病原体是非常笼统的,而且不具有具体的病原体识别归属。
因此,无脊椎动物的免疫系统往往需要花费更多的时间来应对病原体,并且对在以前碰到过的病原体的反应也不如脊椎动物的免疫系统快速和准确。
此外,有一些无脊椎动物的免疫系统可以在某些方面比脊椎动物更进化。
比如,甲壳类动物的免疫系统能够在伤口愈合方面更有优势。
这是因为甲壳类动物能够快速制造血小板和红细胞,这些细胞能够在伤口上集中并促进组织修复。
三疣梭子蟹幼蟹的维生素C需要量侯迎梅;金敏;张稳;霍雅文;周歧存【摘要】本试验通过研究饲料中维生素C含量对三疣梭子蟹幼蟹生长、抗氧化性能以及非特异性免疫的影响,旨在确定三疣梭子蟹幼蟹的维生素C需要量. 试验配制维生素C含量分别为1.91、18.89、36.76、78.42、156.49和315.97 mg/kg的6种等能等氮的试验饲料,以初始体重为(5.65±0.25) g的三疣梭子蟹幼蟹为试验对象,饲养于室外水泥池的长方形塑料筐中,进行为期8周的养殖试验. 每种试验饲料投喂60只幼蟹,每20只幼蟹作为1个重复. 结果显示:当饲料中维生素C含量从1.91 mg/kg 增加到36. 76 mg/kg 时,增重率和特定生长率显著上升( P<0.05);当维生素C含量为从156.49 mg/kg增加到315.97 mg/kg时,增重率和特定生长率显著降低(P<0.05). 1.91 mg/kg组的存活率显著低于其他各组(P<0.05). 1.91mg/kg组的饲料系数显著高于其他各组( P<0.05) ,以饲料中维生素C含量为78.42 mg/kg时饲料系数最低. 饲料中维生素C含量对三疣梭子蟹幼蟹的蜕壳率及全蟹粗蛋白质、水分和粗灰分含量均没有产生显著影响( P>0.05) ,随着饲料中维生素C含量的增加,全蟹粗脂肪含量基本上呈升高的趋势, 315.97 mg/kg组显著高于其他各组( P<0.05). 血清中总蛋白、葡萄糖含量不受饲料中维生素C含量的显著影响(P>0.05). 1.91 mg/kg组血清中总胆固醇含量显著高于其他各组(P<0.05).36.76 mg/kg组血清中甘油三酯含量最高,显著高于156.49 mg/kg组( P<0.05). 血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性变化趋势一致,均以36. 76 mg/kg 组最高,并显著高于其他各组( P<0.05);同时,1.91、18.89、78.42 mg/kg组血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性显著高于156.49、315.97 mg/kg组(P<0.05). 血清谷丙转氨酶/谷草转氨酶以36.76 mg/kg组最低,显著低于78.42和315.97 mg/kg 组( P<0.05). 饲料中维生素C含量对三疣梭子蟹幼蟹血清中溶菌酶活性没有显著影响( P>0.05). 血清中碱性磷酸酶活性随着饲料中维生素C含量的增加而升高, 315.97 mg/kg组显著高于其他各组( P<0.05). 随着饲料中维生素C 含量从1.91 mg/kg增加到78.42 mg/kg,血清中超氧化物歧化酶活性显著升高(P<0.05),而随着饲料中维生素C含量的进一步增加,血清中超氧化物歧化酶活性无显著变化( P>0.05). 1.91 mg/kg组血清中丙二醛含量显著高于其他各组( P<0.05). 以特定生长率为评价指标,通过折线模型分析得出三疣梭子蟹幼蟹对维生素C的需要量为42.60 mg/kg(饲料干重).%An 8-week feeding trial was conducted to evaluate the effects of dietary vitamin C content on growth, anti-oxidant ability and non-specific immune of juvenile swimming crab ( Portunus trituberculatus) , in order to determine the dietary vitamin C requirement of juvenile swimming crab. Six iso-nitrogenous and iso-energetic diets were formulated to contain 1.91, 18.89, 36.76, 78.42, 156.49 and 315.97 mg/kg vitamin C in diets, respectively. Juvenile swimming crabs with an initial body weight of (5.65±0.25) g were select ed as experimental animals and all of them were cultured in rectangle plastic baskets in out-door cement. Each of ex-perimental diet was fed 60 juvenile swimming crabs, and each 20 of them as a replicate. Results showed that the weight gain rate and specific growth rate were significantly increased when dietary vitamin C content in-creased from 1.91 to 36.76 mg/kg (P<0.05). However, the weight gain rate and specific growth rate were significantly decreased when dietary vitamin C content increased from 156.49 to 315.97 mg/kg (P<0.05). Moreover, The survival rate in 1.91 mg/kg group was significantly lower than that in other groups ( P<0.05) . The feed conservation rate in 1.91 mg/kg group was significantly higher than that in other groups( P<0.05) , and crabs fed the diet contained 78.42 mg/kg vitamin C had the lowest feed conservation rate. Molting rate, and crude protein, moisture and ash contents in whole-body were not significantly influenced by dietary vitamin C content (P>0.05). With the dietary vitamin C content increasing, the crude lipid content in whole-body showed an increased trend, and that in 315.97 mg/kg group was significantly higher than that in other groups ( P<0.05) . Total protein and glucose contents in serum were not significantly affected by dietary vitamin C content (P>0.05). Serum total cholesterol content in 1.91 mg/kg group was significantly higher than that in other groups ( P<0.05) . Crabs fed the diet contained 36.76 mg/kg vitamin C had the highest serum triglycer-ide content, and significantly higher than that in 156.49 mg/kg group (P<0.05). Serum alanine aminotrans-ferase and aspartate aminotransferase activities had the same change trend, the highest values of them all found in 36.76 mg/kg group, and significantly higher than those in other groups ( P<0.05) . Meanwhile, the serum alanine aminotransferase and aspartate aminotransferase activities in 1.91, 18.89 and 78.42 mg/kg groups were significantly higher than those in 156.49 and 315.97 mg/kg groups (P<0.05). Serum alanine aminotrans-ferase/aspartate aminotransferase in 36. 76 mg/kg group was the lowest, and significantly lower than that in 78.42 and 315.97 mg/kg groups ( P<0.05) . Lysozyme activity in serum was not significantly affected by diet-ary vitamin C content ( P>0.05) . Alkaline phosphatase activity in serum was increased with the increase of di-etary vitamin C content and it in 315.97 mg/kg group was significantly higher than that in other groups( P<0.05) . Superoxide dismutase activity in serum was significantly increased with dietary vitamin C content in-creased from 1.91 to 78.42mg/kg, however, further increased the dietary vitamin C content, the difference was not significant (P>0.05). Serum malondialdehyde content in 1.91 mg/kg group was significantly higher than that in other groups(P<0.05). Base on broken-line model analysis of the SGR as an evaluation index, the vitamin C requirement of juvenile swimming crab is 42.60 mg/kg dry matter of diet.【期刊名称】《动物营养学报》【年(卷),期】2015(027)012【总页数】10页(P3772-3781)【关键词】维生素C;三疣梭子蟹;生长;抗氧化性能;非特异性免疫【作者】侯迎梅;金敏;张稳;霍雅文;周歧存【作者单位】宁波大学海洋学院鱼类营养研究室,宁波 315211;宁波大学海洋学院鱼类营养研究室,宁波 315211;宁波大学海洋学院鱼类营养研究室,宁波 315211;宁波大学海洋学院鱼类营养研究室,宁波 315211;宁波大学海洋学院鱼类营养研究室,宁波 315211【正文语种】中文【中图分类】S963三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)因其具有肉质好、生长快、产量高、环境适应能力强等优点,颇受广大消费者和养殖户的青睐,是我国重要的海产经济蟹类。
葡聚糖对水生动物免疫功能的影响王超;王敏奇【摘要】葡聚糖作为一种免疫增强剂可以通过增强细胞的吞噬作用和增强免疫相关酶的活性来提高水生动物的非特异性免疫性能,提高抗病能力,其在水生动物的免疫系统上起着重要的作用.本文对葡聚糖对水生动物免疫功能的影响作一综述.【期刊名称】《中国饲料》【年(卷),期】2010(000)005【总页数】4页(P29-31,34)【关键词】葡聚糖;水生动物;免疫功能【作者】王超;王敏奇【作者单位】浙江大学动物科学学院;浙江大学动物科学学院【正文语种】中文【中图分类】S963.73目前对于水生动物疾病的防控,主要采用化学药物,然而药物的使用带来了一系列问题,如耐药性及水体污染等。
免疫增强剂为水生动物疾病防控提供了一个新的方向。
免疫增强剂可以通过增强吞噬作用和促进结节形成来增强体内多种免疫相关酶的活性和诱导机体产生多种杀菌物质,提高水生动物的非特异性免疫系统,从而有效提高水生动物的免疫功能,降低死亡率。
这对于缺乏特异性免疫的甲壳类动物尤为重要(Boman,1995)。
葡聚糖作为一种重要的天然免疫增强剂,可减少由化学药物带来的水体污染及耐药性问题。
因此,葡聚糖在水产动物的疾病防治方面受到了广泛关注。
本文对葡聚糖在水生动物免疫功能方面的研究进展作一综述。
1 葡聚糖1.1 葡聚糖的来源葡聚糖又称为右旋糖酐或右旋糖酣,广泛存在于真菌、细菌和植物体内,是细胞壁的主要结构多糖,如酵母葡聚糖、燕麦葡聚糖、大麦葡聚糖等(陈昌福等,2003)。
葡聚糖分为α-葡聚糖和β-葡聚糖两种。
目前α-葡聚糖多为人工合成,生物体内合成的尚未发现,自然界存在的葡聚糖为β-葡聚糖。
β-葡聚糖有多种结构和多种生物活性。
1.2 葡聚糖的理化特性葡聚糖的分子式为(C6H10O5)n,糖苷键结构有多种,现在研究的主要是β-葡聚糖,它的结构主链为β-1,3与β-1,6结合物。
葡聚糖的来源、提取和分离方法不同其结构也不相同,同时影响葡聚糖的生物活性。
虾蟹新型病原螺原体的发现和研究王文【摘要】螺原体是一种个体极小、形态多变、没有细胞壁的非常特殊细菌,它们20世纪70年代首次在植物和昆虫体内发现,有些是农作物(玉米、柑橘等)和有益昆虫(蜜蜂)的致病菌.从患有"颤抖病"的中华绒螯蟹(俗称河蟹)中分离到的螺原体是首次从水生甲壳动物中发现的新型病原,命名为中华绒螯蟹螺原体(Spiroplasma eriocheiris sp.Nov),它是"颤抖病"的致病菌.这一发现将人们对螺原体的分布由陆地扩大到水域.除河蟹外,螺原体对其他经济水生甲壳动物也具有广泛的侵染性,如克氏原螯虾(俗称小龙虾)、凡纳滨对虾(南美白对虾)、罗氏沼虾、日本沼虾(俗称青虾)中也相继发现了螺原体.经分子生物学、免疫学分析、交叉感染实验以及超微病理学特征比较等方面的研究,最终确定这些不同宿主来源的螺原体与引起河蟹"颤抖病"的螺原体为同一种类,表明该种螺原体可以在不同的水生甲壳动物物种之间进行交叉感染和传播.为了有效防控螺原体引起的虾蟹疫病,不仅需要开展病原的生物学特性和其致病机理的研究,而且需要建立一个从快速诊断到实时监控再到有效防治的综合防控技术,本综述对这一新型虾蟹病原的基础研究和应用技术方面的研究进行归纳总结.%Spiroplasma is a tiny microorganism,with polymorphism and without cell wall. It was found in plants and in?sects in the 1970s to be a kind of pathogen of crops(corn or citrus)and beneficial insect such as bee. The spiroplasma isolated from Chinese mitten crab(Eriocheir sinensis)with tremor disease has been verified to be a causative agent and it is the first spiroplasma found in aquatic crustaceans,which is nominated as novel spiroplasma species Spiroplasma erio?cheiris sp. Nov. This discovery has extended people's view of spiroplasmas distributions from land terrene towater area. Besides Eriocheir sinensis,spiroplasmas are also infective to other aquatic crustaceans such as Procambarus clarkia, Penaeus vanmamei,Macrobrachium rosenbergii and Macrobrachium nipponensis. All of the spiroplasmas isolated from above crutaceans are be proved to be the same species as Spiroplasma eriocheiris with methods of molecular biology,im?munology,cross infection and ultrastructural pathology. This indicates that spiroplasma pathogen can transmit among the different kinds of crustaceans. In order to prevention and control the disease of economic cultured crustaceans infect?ed by spiroplasma,a comprehensive control technique from rapid diagnosis to real time protection should be estab?lished. This review sums up the fundamental and applied studies on this novel pathogen.【期刊名称】《南京师大学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(039)001【总页数】13页(P1-13)【关键词】经济水生甲壳动物(虾蟹);螺原体;致病菌;疫病防控【作者】王文【作者单位】南京师范大学生命科学学院,江苏南京210023;江苏省水生甲壳动物病害重点实验室,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】Q958经济水生甲壳动物(虾蟹)是我国水产养殖动物,也是出口创汇的重要水产养殖品种,每年仅江苏省虾蟹的产值就达600多亿元.但是,水产病害尤其是新型水产病原引起的病害,一直困扰着虾蟹产业可持续发展.据国家质检总局报道,每年我国经济水生甲壳类病害造成的直接经济损失约为70亿元.中华绒螯蟹(俗称河蟹)“颤抖病”是上世纪90年代出现的一种危害极大的水产病害,由于发病后期河蟹出现附肢颤抖症状故取名“颤抖病”,因为病蟹附肢环起也称“环爪病”(图1).该病发病率30%~70%,死亡率近100%,给河蟹养殖业带来巨大损失[1],2008年农业部已将该病列为新修订的“动物疫病病种名录”中.近十多年的研究表明引起河蟹颤抖病的病原是一种新型的水产病原——螺原体,该病原已在水生甲壳动物中广泛传播,而且分布范围广、危害大,给经济水生甲壳动物养殖业的健康发展带来巨大危害,这也是世界水产病害研究面临的新课题.本综述就该病原的发现、验证、命名及检测和防控等方面的研究做一总结.1.1 河蟹“颤抖病”病原的发现运用光镜和电镜技术对患有“颤抖病”的河蟹进行组织和细胞病理学研究,发现有一种形态类似于立克次氏体的微生物大量分布在病蟹的血淋巴细胞和肌肉神经组织中(图2).该微生物是否是“颤抖病”的致病原还需要通过科赫氏法则(Koch’s postulates)的验证,也就是要确定一种疾病是由微生物引起的,需要满足4个条件:首先,这种微生物得存在于所有病例中;其次,它们要可以分离,并能在培养基中培养;再次,即使经过多次传代,它们也应该能在健康个体中引起原发性的感染;最后,在因接种而患病的个体中,应该可以再次分离并培养出同一种微生物.1.2 河蟹“颤抖病”病原的分离、培养及纯化按照科赫氏法则要求,首先要将病蟹中发现的类似于立克次氏体的微生物进行分离、培养和纯化,然后再用该微生物进行人工回感健康的河蟹,复制出“颤抖病”病症并重新从回感发病的河蟹中分离出同样的病原.将患“颤抖病”河蟹的血液经220nm孔径滤膜过滤,然后在无菌条件下接种于7日龄鸡胚.将接种病原的鸡胚和接种生理盐水的对照组鸡胚置于35℃培养箱,每天观察、记录鸡胚情况. 5 d~8 d后所有接种病原的鸡胚均死亡,而接种生理盐水的对照组鸡胚生长良好.从接种病原鸡胚的卵黄囊和尿囊中收集到大量的微生物,将该微生物进行健康河蟹的回感实验及电镜超微病理学观察,证实其与自然界患“颤抖病”的河蟹病的病症完全一致,而且其病理感染特征也完全一致(此过程称为科赫氏法则验证).将这些尿囊液和卵黄液分离并收集起来保存在-70℃中,这就是第一代“颤抖病”病原体纯培养分离物[2].1.3 河蟹“颤抖病”病原体的分子生物学鉴定16S rRNA基因(16S rDNA)分析方法是近年来发展起来的生物种类谱系分析的“分子尺”和细菌鉴定的“金标准”,已被广泛运用于生物的系统分类.为了进一步明确“颤抖病”病原微生物的分类地位,运用该方法对从鸡胚中分离纯化的“颤抖病”病原微生物进行了分析,结果出乎人意料,这种微生物并不是先前通过电镜观察初步判断的立克次氏体类微生物[3-7],而是螺原体类微生物[8].采用细菌16S rRNA基因保守序列作为引物(广普引物),进行病原体DNA扩增,琼脂糖凝胶电泳后,进行质粒DNA重组和分子克隆,经PCR鉴定及酶切鉴定结果为阳性的样品,送生工(上海)生物工程技术公司测定DNA序列,将测定的16S rDNA序列在美国国立生物信息中心(NCBI)的GenBank上比对,结果显示“颤抖病”病原体与非凡螺原体Spiroplasma mirum的16S rRNA基因有98%以上的相似性.经过系统分析,进一步确定了“颤抖病”病原体在分类学中的地位,它属于螺原体类微生物,与非凡螺原体(Spiroplasma mirum)的亲缘关系最近[8],Spiroplasma mirum是从兔子身上寄生的兔虱蜱中分离的螺原体.1.4 河蟹螺原体的证实及命名螺原体是一类非常独特的微生物,具螺旋结构和运动性,体积很小,可以滤过220 nm孔径滤膜,是目前世界上最小的单细胞生物之一.螺原体是柔膜体纲(Mollicutes)、虫原体目(Entomoplasmatales)、螺原体科(Spiroplasmataceae)、螺原体属(Spiroplasma)生物,是20世纪70年代才发现的一类寄生于植物和昆虫的微生物[9-11],它们大多数能引起植物和昆虫的病害.长期以来这类微生物的寄主被认为只有植物和昆虫这两大类[12],在水生甲壳类动物体内发现螺原体类微生物是一个特例,所以需要根据分子生物学的实验结果,进行微生物学、形态学及免疫学等方面的进一步验证.微生物实验显示“颤抖病”病原体可以滤过220 nm孔径滤膜,并可以在特殊的人工培养基(M1D、R2)中生长,因为没有细胞壁而对青霉素类药物不敏感,用暗视野或相差光学显微镜观察,可以看到该病原的运动性和螺旋结构,电镜负染可清楚显示其螺旋结构(图3).将河蟹“颤抖病”病原与现有所有螺原体的抗体分别进行一一对应的免疫学实验验证(与美国Gasparich教授实验室合作),完成了血清学实验鉴定,最后正式命名“颤抖病”病原为中华绒螯蟹螺原体Spiroplasma eriocheiris sp. nov.,该螺原体不仅是一个新种,而且属于一个新的血清族XLIII[13](图4),该菌株获得了国家发明专利(一种螺原体菌株及其应用ZL 2007 1 0190266.7).最早的螺原体是由美国植物病理学家Robert.Davis在患矮小病的玉米中发现的,起初认为是一种类似于支原体的微生物[9],之后Williamson和Tully等人成功用人工培养基分离培养了该病原,并发现其特有的螺旋状结构就称为螺原体[10-11].绝大多数螺原体分离自昆虫和扁虱,其中包括鞘翅目、双翅目、半翅目、同翅目、膜翅目、鳞翅目、蜻蜓目及蜱螨类.而河蟹螺原体的发现改变了人们对螺原体发布的认识,将螺原体的分布范围从陆地扩大到水域[14-15],对螺原体的宿主范围和生态学研究都具有重要意义[16].值得关注的是近年来发现,螺原体对水生甲壳动物有广泛的侵染性[17].2.1 其他水生甲壳动物螺原体病原的发现和确定继河蟹螺原体病原微生物后,2004年在与河蟹同养一个池塘的克氏原螯虾(Procambarus Clarkii)也发现了大量死亡,在病虾的肌肉、神经、血淋巴细胞及各器官的结缔组织中发现了与河蟹“颤抖病”病原类似的病原体,其感染特性也极为相似,用培养螺原体的两种常规培养基M1D和R2都获得了纯培养物,通过光镜验证其具运动性,电镜显示出其典型的螺旋结构,并进行了科赫氏法则的验证,然后通过分子生物学鉴定,结果证实该病原菌确为螺原体类病原微生物,是克氏原螯虾的致病微生物.这是继河蟹后在淡水甲壳类中发现的第二个螺原体类病原微生物[18].凡纳滨对虾(Penacus vannamei),又名南美白对虾,是世界公认养殖产量最高的三大优良养殖经济对虾之一,自1988年由中国科学院海洋研究所引进后,目前已形成了以海水养殖为主,海淡水养殖并存的格局,淡水养殖主要以浙江、江苏、山东等省市为主.在发生河蟹“颤抖病”养殖池塘附近凡纳滨对虾也发病,且发病迅速、发病期长、多反复、死亡率高,通过实验室PCR检测,能在病虾肌肉和虾塘底泥中检测到螺原体16S rDNA特异序列[18],并用螺原体培养基从病虾体内分离出螺原体,从而证实螺原体引起淡水养殖的凡纳滨对虾暴发性流行病.有趣的是,美国学者Nunan用螺原体的鉴定方法对他们之前认为的类立克次氏体引起的凡纳滨对虾大量死亡疾病[19]进行重新验证,证实该病的致病原也是一种螺原体Spiroplasma penaei[20-21],该疫病在南美海域养殖的凡纳滨对虾非常严重,导致大量养殖企业倒闭.这表明螺原体病原在水生甲壳动物中的地域分布具有广泛性,不仅分布于淡水也分布于海水,是世界水产病害研究遇到的新课题,值得密切关注.2010年夏季,江苏省高邮市罗氏沼虾发生重大疫病,现场取样后进行了病理学研究,在病虾的肌肉、神经、血淋巴细胞及各器官的结缔组织中发现了与河蟹螺原体类似的病原,其感染特性也极为相似,用螺原体培养基分离、培养病原后进行电镜观察,结果显示出螺原体典型的螺旋结构,用螺原体16S rDNA特异序列的引物进行验证也得到了阳性结果.之后又进行了科赫氏法则的验证,确定引起这次罗氏沼虾疫病的病原是螺原体[22].2011-2012年连续两年夏季,在江苏省宝应县一些发生河蟹“颤抖病”的养殖塘中发现与河蟹混养的日本沼虾Macrobrachium nipponense(俗称青虾)出现死亡,经过PCR检测发现螺原体为阳性,随即进行了光镜和电镜取样以及病原的分离,分离出的病原显示螺原体的典型特征,而且超微病理学结果也显示该病原的侵染部位与螺原体侵染其他虾蟹宿主的部位完全相同[23].至此,已经在河蟹和4种不同类型的淡水养殖虾类(克氏原螯虾[18]、凡纳滨对虾[18]、罗氏沼虾[22]、日本沼虾[23])和海水养殖的凡纳滨对虾[21]中发现了螺原体病原,揭示螺原体对水生甲壳动物的普遍侵染性和广泛的发布性,螺原体病原已经在主要养殖虾蟹类之间传播,必须引起高度重视.2.2 不同水生甲壳动物螺原体病原的生物学特性、免疫学和分子生物学研究从河蟹和虾类中分离的螺原体是否不同类型?他们与陆生种类的螺原体是否存在差异?为了探索这些问题需要开展微生物学、免疫学和分子生物学方面的研究.首先从美国菌种保藏中心(ATCC)购买与河蟹螺原体亲缘性最近的陆生螺原体菌株——非凡螺原体(Spiroplasma mirum)并进行人工培养和复活.将虾蟹分离出的螺原体分别与此种螺原体进行微生物培养和生物学特性的比较和研究,发现虾蟹螺原体与非凡螺原体存在一些明显的差异.虾蟹螺原体最适生长温度30℃,而非凡螺原体最适生长温度37℃,且衰亡较快.运用人工交叉回感实验研究不同来源螺原体的侵染特性,即用河蟹螺原体去回感不同的虾类,用不同虾类的螺原体去回感河蟹,结果显示,不同来源的螺原体的感染特性和引起的病症完全一样,只是感染程度和感染时间上存在一些差异[24].而当用非凡螺原体分别回感河蟹和虾时,却未见发病.这表明陆生的非凡螺原体不能感染水生甲壳动物.分别用以上不同来源的螺原体注射雄性新西兰大耳兔制备多抗,然后用Western Blot方法进行检测血清学交叉反应试验.结果显示从河蟹和虾类分离培养的螺原体抗原产生的抗体分别对自身和对方的抗原和抗体都有相互交叉反应,而虾蟹螺原体与非凡螺原体之间没有交叉反应[25],因而可以推测从河蟹和虾类中分离培养的螺原体是在不同甲壳动物宿主间传播同一种螺原体病原,而它们与陆生种类的非凡螺原体有较大的差异.将不同水生甲壳动物来源的螺原体和非凡螺原体S.mirum进行16S rDNA分析发现,所有水生甲壳动物来源的螺原体都与非凡螺原体S.mirum在16S rDNA上有98%以上的相似性[23].基因树分析表明水生甲壳类动物来源的螺原体都聚在一起(图5),这与免疫学的初步研究结果相吻合.综上所述,河蟹及虾的螺原体与已知的非凡螺原体S.mirum虽然在16S rDNA上有98%以上的相似性,但免疫学检测结果有差异,而且在培养特点上也有差异.因而可以判断从虾蟹分离出的螺原体病菌不仅是水生动物的新型病原菌而且也是螺原体类家族的一个新类群.3.1 虾蟹螺原体疫病感染模型的建立和感染特性及机制的研究3.1.1 螺原体致病的病理学特征螺原体作为植物(农作物)、昆虫(如蜜蜂)、水生经济甲壳动物(虾蟹)的重大致病菌,定植于不同宿主体内,由于侵染的宿主不同,螺原体的侵染方式和病理学特征也各不相同.螺原体在陆地上的传播途径主要通过昆虫与植物交互感染进行[15].柑橘螺原体Spiroplasma citri和玉米螺原体Spiroplasma kunkelii主要寄生于植物筛管部和吸食植物汁液的昆虫体内,螺原体在植物的筛管中大量增殖导致植物形成僵化、矮缩等病症.蜜蜂螺原体Spiroplasma melliferum能穿过蜜蜂的中肠屏障到达淋巴组织,并在淋巴组织内大量繁殖从而使蜜蜂死亡[26].河蟹螺原体则是通过鳃或体表(尤其是蜕壳期)进入体内,首先感染血淋巴细胞,在其内大量增殖,并随血淋巴将病原带至机体各器官的结缔组织中,形成系统性感染,最终导致河蟹死亡,尤其是神经系统和神经与肌肉细胞连接处的增殖导致蟹附肢出现颤抖症状,这也是“颤抖病”名称的来历,而其他淡水虾类感染螺原体后的病理特征与河蟹极为相似[18],免疫组化研究也显示这一侵染特性[27].此外,Nunan等从海水养殖的凡纳对虾中发现的螺原体Spiroplasma penaei也形成系统性感染[21].血淋巴是甲壳动物最重要的免疫组织,担负着甲壳动物固有免疫最主要的功能[28].前期研究表明,螺原体进入虾蟹体内最先侵染的是血淋巴细胞[8].病原进入细胞后在其内大量增殖形成包涵体,最终导致细胞破裂,病原释放出并去感染其他正常组织和细胞(图6).螺原体是无细胞壁的特殊细菌,且相对于其他细菌来说螺原体类病原不产生外毒素和内毒素[29],所以其侵染和在宿主细胞内的增殖对致病的作用就显得格外重要.3.1.2 虾蟹个体及血淋巴细胞螺原体感染模型的建立和感染后免疫机制的研究从患病虾蟹分离出螺原体病原后,要进行经典的微生物学“科赫氏法则”验证后才能确定致病原.通过“科赫氏法则”,也就是人工回感实验的验证[30],可以掌握不同虾蟹宿主感染螺原体的时间和计量以及发病周期等信息[24](图7),通过这些积累,可以建立成熟的河蟹、克氏原螯虾和罗氏沼虾动物感染模型方法[2,31,34],为在个体水平上深入开展致病机理研究奠定了基础.螺原体侵染虾蟹宿主的主要靶细胞是血淋巴细胞,所以建立虾蟹血淋巴细胞体外培养方法可以更深入地探讨病原侵染宿主靶细胞的分子致病机制.梁廷明等摸索了体外培养河蟹血淋巴细胞的原代培养方法[31],顾伟等优化了该方法从而建立了河蟹血淋巴细胞螺原体感染模型[32](图8).丁正峰、杜婕等分别建立了克氏原螯虾和罗氏沼虾的血淋巴原代细胞培养技术和螺原体感染血淋巴细胞的模型[33-34],为深入探讨这水生甲壳动物血淋巴细胞螺原体感染的分子机制奠定了基础.孟庆国、杜婕、修云吉、黄颖等利用以上个体和细胞感染模型及相关技术分别研究了螺原体刺激后中华绒螯蟹、克氏原螯虾和罗氏沼虾血淋巴细胞中免疫相关基因的表达变化规律[35-53].4.1 虾蟹螺原体检测技术4.1.1 光镜快速诊断方法的建立根据螺原体主要侵染虾蟹血淋巴细胞的特点,建立了虾蟹活体血淋巴光镜的简易、快速检测方法(国家发明专利号:01137316.4),这个技术可以对健康和感染的虾蟹动物进行微量取血,进行活体实时监测.利用螺原体侵染蟹血细胞后形成包涵体及病原体具游动性的特点,建立了光镜快速诊断方法.可在不染色的情况下直接观察血液滴片,能直观地发现侵染到血细胞的病原体,方法便捷、快速,准确,能在5 min之内对还未表现出典型症状的早期感染虾蟹作出诊断.同时为验证分子生物学和免疫学的检测实验结果的可靠性提供了一个验证方法.4.1.2 分子生物学检测技术的建立常规的病原微生物的聚合酶链式反应(PCR)检测过程中,通常采用苯酚法或试剂盒进行被检样品的DNA提取,这些方法繁琐、费时,苯酚法需要的样品量大,不适宜微量检测及动物的活体血液检测,苯对操作人员还有毒性;试剂盒则成本较高,而且使用范围较局限,通常一种试剂盒只能针对一两种不同环境中的样品进行提取.采用法医常用的Chelex-100试剂提取环境(底泥)、分离培养的病原菌以及被检测组织(包括寄主肌肉、内脏组织、血液等)中的模板DNA,取得了良好效果,对底泥中极微量的病原菌也能检测出来[54].另外,将实验室分离纯培养的病原菌稀释成已知的不同浓度梯度,采用相同方法扩增、检测.通过比较检测样品的电泳条带和稀释浓度梯度的条带的亮度,并通过相关软件将条带明暗差异转换成数字差异,可以对样品中螺原体的浓度相对含量进行比较.经过改进的这一PCR检测方法与现有的常规PCR技术相比,敏感、便捷、快速,经济,能在2 h~4 h内作出诊断,是进行大批量检测虾蟹螺原体感染的有效手段,该技术获得国家发明专利(螺原体病原微生物的PCR快速检测技术,国家发明专利号:200510041005. x),并获国家水生动物防疫标准(SC/T 7220—2015)[55].4.1.3 螺原体的微生物学培养及电镜检测技术利用螺原体可以在M1D或R2特殊培养基中生长繁殖的特性,将病虾蟹组织进行碾磨后用220 nm孔径滤膜滤过,然后接种到含有酚红的M1D或R2培养基中,3 d~5 d后如果培养基由粉红色变为橘黄色则表明这些病蟹体内含有螺原体病原,把该培养基中的培养物进行电镜负染观察可以看到具有典型螺旋结构的螺原体,则可以准确判定螺原体病原[8].4.1.4 ELISA检测技术及快速诊断试剂盒的研制生产实际中急需一种实用性强、快速有效的该病原的检测技术,针对这一需要,探索以多抗技术为基础的免疫学检测方法,研制不需要任何仪器设备和复杂技术的螺原体病原的快速检测试剂盒.利用螺原体通过血淋巴在虾蟹体内传播的特性,建立一种可以通过微量采集虾蟹血淋巴检测其内螺原体病原的方法,可以提前对螺原体的侵染情况做出判断.首先摸索获得高效价的多克隆抗体免疫方法,制备出该病原高效价的多抗,利用传统间接ELISA方法进行效价检测;优化ELISA检测方法,并对其进行总体性能评价,包括敏感性、特异性、重复性检测等.研制的ELISA检测试剂盒灵敏度达0.573 mg/mL,特异性良好,本检测方法变异系数无论批内还是批间均不超过10%,有很好的稳定性.该试剂盒在不需要特殊仪器设备的条件下,能在2.5 h内有效检出侵染到蟹体内的颤抖病病原[56],可用于螺原体感染的早期快速诊断及流行病学研究.《一种检测水生动物螺原体的酶联免疫试剂盒》已经获得国家发明专利(ZL 2007 1 0025337.8).4.2 虾蟹螺原体疫病防控关键技术近年来许多病害也时常流行,这些都严重制约着特种水产养殖业的发展.而对这些悬而未决的病害许多养殖户盲目用药,不仅污染了水源,而且给水产可持续发展带来障碍,所以尽快明确致病因子,进而有针对性地采取有效的防治措施是迫切需要解决的问题[57].为了将实验室的研究更好地应用于生产实际,有必要研发适用于基层的水产螺原体快速诊断试剂盒,建立实时监测技术,筛选防治螺原体的有效药物,建立包括苗种检疫、清塘、苗种消毒、营造良好养殖环境、科学用药等综合防控螺原体疫病的关键技术.4.2.1 有效药物的筛选药物治疗是治疗虾蟹螺原体病最直接有效的手段,吴霆等结合生产实际,开展了螺原体对水产常用清塘剂、消毒剂、杀菌驱虫药、抗微生物药及部分中草药的体外药敏试验、药效实验,筛选出对虾蟹螺原体敏感的药物[58-59].封琦等针对筛选出的有效药物开展了药理及药代动力学研究[60-61],以期摸索出最佳的科学用药方法.4.2.1.1 药敏试验吴霆等进行了螺原体对水产常用清塘剂、消毒剂、杀菌驱虫药、抗微生物药及部分中草药的体外药敏试验,结果发现螺原体对国家公布的无公害食品水产用药中的抗微生物药物氟苯尼考(FF)和土霉素(OTC)最为敏感[57-58],FF的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)分别为0.16 mg·L-1和2.5 mg·L-1,OTC的MIC和MBC分别为0.04 mg·L-1和0.62 mg·L-1(表1).4.2.1.2药效试验用氟苯尼考(FF)对中华绒螯蟹进行急性毒性试验(表2),FF 96hLD50为1 106.624 mg/kg,安全使用量为111 mg/kg,远远大于其MIC和MBC,药敏试。
甲壳动物微孢子虫的研究进展刘慧;丁正峰;王文【摘要】微孢子虫是一类细胞内专营寄生生活的微生物.它种类多样,寄主范围广泛.本文综述了目前发现的甲壳动物微孢子虫的分类、生活史、微孢子虫病的现状、危害及防控的研究进展,以期为虾蟹养殖中有关微孢子虫病防控提供参考.【期刊名称】《水产养殖》【年(卷),期】2017(038)007【总页数】4页(P28-31)【关键词】微孢子虫;甲壳动物;分类;防控【作者】刘慧;丁正峰;王文【作者单位】南京师范大学生命科学学院,江苏南京210000;江苏第二师范学院生命科学与化学化工学院,江苏南京210000;南京师范大学生命科学学院,江苏南京210000【正文语种】中文【中图分类】S945微孢子虫(Microspora)是一类专性细胞内寄生的单细胞真核生物,寄生对象包括无脊椎动物和脊椎动物等几乎所有的动物类群。
1857年家蚕微粒子病病原生物的发现开启了人们对微孢子虫的研究之路。
微孢子虫的主要生物学特征:具有极丝,具单细胞孢子,不含线粒体、过氧化物酶系及典型的囊状高尔基体,含有似原核生物的核糖体,其最显著的结构特征是具有孢子前端复杂的挤出装置和孢子后端的后泡(PV)。
微孢子虫在自然界中无处不在,目前已报道的寄生对象达200余属、1 500余种。
至今已发现的微孢子虫分属187属,1 500种以上,其中已确认的侵染鱼类的有20属,侵染水生节肢动物的超过50属[1]。
在国内主要研究了寄生于昆虫和鱼类的微孢子虫,尤其是家蚕微孢子虫,并取得了一些重要成果。
近年来,研究发现一些微孢子虫对甲壳纲动物有致病性,且发病率也呈现上升趋势,严重威胁着甲壳动物的养殖。
因此基于养殖生产实践和生物学基础研究的意义,开展甲壳动物寄生微孢子虫的研究是很有必要的。
甲壳动物是微孢子虫的主要寄主之一,目前已报道的甲壳类动物微孢子虫大约有43属[2]。
大多数微孢子虫侵染甲壳动物后,可引起寄主细胞肥大并在寄生部位产生囊状结构,如异瘤体(Xenoma)等。
第六章非特异性免疫的因素(一)非特异性免疫的概念非特异性免疫:是动物在长期进化过程中形成的天然防御功能,是个体生下来就有的,具有遗传性,又称先天性免疫。
对外来异物起着第一道防线的防御作用,是机体实现特异性免疫的基础和条件。
对各种病原微生物都有防御作用,对异物缺乏特异性区别作用,缺乏针对性。
(二)非特异性免疫的机理1.防御屏障(1)皮肤和黏膜屏障(2)内部屏障血脑屏障胎盘屏障肺脏中的气血屏障睾丸中的血睾屏障2.吞噬作用(1)吞噬细胞小吞噬细胞如血液中的嗜中性粒细胞具有高度移行性非特异性吞噬功能嗜酸性粒细胞有吞噬作用,还有抗寄生虫感染作用,但有时能引起过敏反应。
大吞噬细胞:单核巨噬细胞系统,又称黏附细胞吞噬能力强能分泌免疫活性分子血液中的单核细胞肺脏中的尘细胞肝脏中的枯否氏细胞皮肤和结缔组织中的组织细胞骨组织中的破骨细胞神经组织中的小胶质细胞等(2)吞噬的过程(3)吞噬的结果完全吞噬不完全吞噬3.正常体液的抗微生物物质(1)溶菌酶溶菌酶能分解革兰氏阳性细菌细胞壁中的肽聚糖,导致细菌崩解。
若有补体和Mg2+存在,溶菌酶能使革兰氏阴性细菌的脂多糖和脂蛋白受到破坏,从而破坏革兰氏阴性细菌的细胞。
(2)补体(complement)及其作用补体概念:是动物血清及组织液中的一组具有酶活性的球蛋白,包括近30多种不同的分子,故又称为补体系统,常用符号C表示,按被发现的先后顺序分别命名为C1,C2,C3, (9)补体特点:含量保持相对稳定,与抗原刺激无关,不因免疫次数增加而增加。
补体在-20℃可以长期保存但对热、剧烈震荡、酸碱环境、蛋白酶等不稳定, 56℃30min可失去活性。
血清及血清制品必须经过56℃30min加热处理,称为灭活。
灭活后的血清不易引起溶血和溶细胞作用。
①补体的激活途径与激活过程经典途径(图9-1)传统途径或C1激活途径激活因子为抗原抗体复合物。
形成C5b6789复合物,即形成跨膜穿通管道,将细胞溶解破坏。
甲壳类动物甲壳质的合成与调控研究甲壳类动物是一种广泛存在于海洋和淡水环境中的节肢动物,其外骨骼是由甲壳质组成的。
甲壳质是一种复杂的高分子,具有抗压抗拉、防腐防腐蚀、防水防污等多种功能。
目前,甲壳质的合成和调控机制已经成为了生物学和材料科学领域的研究热点之一。
1. 甲壳质的化学结构甲壳质是一种由N-乙酰葡糖胺和D-葡糖酸通过1,4-β-葡糖苷键连接而成的高分子。
它的化学式为(C8H13NO5)n,其中n代表重复单元的数量,通常为200-3000个。
甲壳质的结构可以简单分为两个部分:纤维素样的微晶体区域和非晶体区域。
微晶体区域主要由N-乙酰葡糖胺组成,是甲壳质的主体框架;而非晶体区域则包含了一些有机基团、无机离子和蛋白质等成分,具有较大的化学和生物反应活性。
2. 甲壳质的生物合成途径甲壳质的合成主要发生在甲壳质合成细胞(CSCs)中。
CSCs位于甲壳类动物体内的皮肤下层,以及身体和腹部的甲状腺中。
CSCs是一种多能的细胞,可以转化为多种细胞类型,包括骨骼、血细胞和肌肉等组织。
CSCs的甲壳质合成途径包括以下几个步骤:(1)葡萄糖和氨基酸的代谢葡萄糖和氨基酸是甲壳质生物合成的原料,它们首先被代谢成为N-乙酰葡糖胺和D-葡糖酸。
(2)甲壳质前体的合成N-乙酰葡糖胺和D-葡糖酸经过一系列催化酶的作用下转化为甲壳质前体,如N-乙酰葡糖酰转移酶(GlcNAcT)和D-葡糖酸肽基转移酶(GAS)等。
(3)甲壳质的组装和转运甲壳质前体被转运到细胞表面,并在那里与其他甲壳质前体、糖蛋白和蛋白质等结合,组装成为成熟的甲壳质。
3. 甲壳质合成的调控机制甲壳质的合成和调控过程涉及到多个信号通路和分子调节器。
其中一些调节因子和信号通路已经被证实与生长发育、营养代谢和免疫应答等生物学过程密切相关。
以下是一些已知的调控因子和信号通路:(1)甲壳质激素甲壳质激素是一种用于调节甲壳类动物生长和发育的多功能激素。
该激素通过调节甲壳质合成细胞中特定基因的转录和翻译活性,影响甲壳质合成和代谢。
甲壳类动物非特异性免疫的研究概况
摘要:甲壳类动物的非特异性免疫系统在其自身抗病作用中较特异性免疫系统发挥更大作用。
本文从甲壳类动物免疫系统的防御功能分别综述了甲壳类动物的免疫器官,免疫细胞及体液免疫机理等甲壳类动物非特异性免疫的研究概况。
关键词:甲壳类动物非特异性免疫免疫器官免疫细胞体液免疫机理研究概况
前言随着我国水产养殖业的快速发展,甲壳类动物养殖业也发展迅速,因此甲壳类动物的病害亦严重起来,如台湾省在1987年也曾经发生大规模虾病,使台湾的虾业养殖遭受了致命的打击,1993年4月~6月我国大陆沿海地区从南到北大面积虾池的虾发病,绝产的占50%以上。
这些数字已足以说明防治甲壳类动物疾病的重要性。
但由于甲壳类动物不存在免疫球蛋白,缺乏抗体介导的免疫反应,因而不能像脊椎动物那样通过接种达到自我保护的目的。
由于甲壳类的防御系统具有非特异性免疫,适当的诱导可以提高血细胞及多种免疫因子的数量和活性,从而达到识别非己物质,抵抗病原体侵袭的目的。
甲壳类动物的非特异性免疫机制包括:皮肤、甲壳和粘液的屏障作用、网状内皮系统的吞噬作用以及非特异性体液分子等。
它们对自然感染具有先天的无选择性的免疫功能,形成了甲壳类动物体内强大的多功能防御机制。
非特异性防御机制在甲壳类动物防止感染中扮演重要角色,潜在的非特异性防御机制可以在微生物入侵时发生作用,能更有效地清除、降解病原微生物和其它有害物质。
鉴于甲壳类动物自身特点,本文就甲壳类生物非特异性免疫的研究进展作一简要概述。
1、甲壳类动物的免疫系统
免疫系统是生物抵御异物入侵的防御机构。
甲壳类动物的免疫系统主要包括免疫器官、免疫细胞、可溶性血淋巴因子和有关的酶类。
1.1免疫器官甲壳类动物的免疫器官几乎都是兼职免疫功能更具其它功能的器官。
主要包括甲壳、鳃、血窦和淋巴样器官。
1.1.1 甲壳甲壳类动物的甲壳(皮肤)充当外骨骼,起支持和保护作用。
主要成分是几丁质及其结合钙。
甲壳分为4层,由外而内依次是表皮层、外皮层、内皮层和内膜层。
1.1.2 鳃鳃由鳃轴、主鳃丝、二级鳃丝组成。
鳃起滤过作用。
1.1.3 血窦甲壳类动物血窦实质上就是充满血淋巴的腔,大小血窦遍布全身。
血窦起滤过作用。
1.1.4 淋巴样器官甲壳类动物的淋巴样器官位于肝胰腺前方,通过器官被膜的微血管和网状结缔组织连在肝胰腺上,由一主动脉管通进肝胰腺。
1 .2甲壳类动物免疫细胞
1.2.1血细胞甲壳类动物的免疫反应比较原始,试验表明对甲壳类动物缺乏真正意义上的淋巴细胞和抗体,没有免疫记忆能力,它们只能依靠先天性的免疫反应来抵御病原生物,血细胞是抵御外来病原生物的第一道防线,在甲壳类动物的防御反应中起着决定性的作用。
首先,它们通过吞噬、包囊、形成肉芽肿等防御反应清除血窦中侵入的异己颗粒,其次,血细胞激活后能够促进伤口的快速愈合,使细胞脱粒,激活酚氧化酶原系统参与凝集过程,此外它们还参与血淋巴重要免疫因子如凝集素、抗菌肽的产生等。
1.2.2淋巴细胞淋巴细胞指淋巴样器官中的细胞。
分为三种:淋巴细胞A,淋巴细胞B,淋巴细胞C。
淋巴细胞A呈圆形,直径10~12um,核大,约占整个细胞的3/4,是最主要的淋巴细胞,占淋巴细胞总数的60%左右,该细胞有很强的吞噬活性。
淋巴细胞B呈圆形,直径9~11um,成熟后多为椭圆形,占淋巴细胞总数的35%左右。
淋巴细胞C呈圆形或不规则形,直径20~30um,是最大也是数量最少的一种淋巴细胞,占总数的5%左右。
2 甲壳类动物体液免疫机理
甲壳类动物没有真正意义上的淋巴细胞缺乏免疫球蛋白,体液免疫是依靠血淋巴中的一些非特异性的酶或活性因子来进行的。
2. 1 主要组织相容性复合体
主要组织相容性复合体(MHC)是先天免疫系统中极其复杂和最具多态性的一类分子。
可分为结构上和功能上都不同的I 类、II 类、III 类(III 类为补体系统的成分)。
其中I 类和II 类抗原分子均是表达在细胞表面的穿膜型糖蛋白,各由两条不同的多肽链借非共价键组成异二聚体结构,其共性是具有抗原多肽结合区。
甲壳类中存在MHC I 和MHC II ,二者具有独立的免疫学应答:MHC I 应答细胞内的病毒感染,而MHC II 应答细菌的体液反应。
2. 2 补体
补体系统是先天免疫系统中的中心辅助系统。
动物的补体系统由一组30 种以上的可溶性糖蛋白(包括补体分子C1 ~C9 以及一组主要与旁路途径有关的分子,如B 因子和 D 因子等)组成。
甲壳类动物的补体反应有经典途径和替代途径两种,其重要意义在于它不需要Ig 的参与而可被革兰氏阳性菌和阴性菌中的脂多糖等激活,这样强化和扩大了它的非特异性免疫机能。
2. 3 干扰素
干扰素(IFN)系统是目前所知的机体防御反应中出现最早的细胞功能调节系统,也是在生物中普遍存在的一个很保守的先天免疫系统,在病毒感染几小时之内就起作用。
其根据IFN 的抗原特性、生物学特性和理化特性可分为IFNα 、
IFNβ 、IFNγ 。
甲壳类动物IFN 至少有两类:①耐酸(pH 2 稳定),耐热。
由病毒或dsRNA 等诱导。
②不耐酸,不耐热。
由白细胞、T 细胞或巨噬细胞产生有丝分裂素等诱导,甲壳类动物IFN 的诱导与病毒复制有关,也可不依赖病毒的复制,并具有起动效应和超诱导效应,甲壳类动物IFN 具有广谱抗病毒活性,对病毒有抑制作用。
甲壳类动物IFN 的产生受温度和pH 影响。
2. 4凝集素
凝集素在水生无脊椎动物体内普遍存在,它是指所有能凝集细胞或沉淀含糖大分子的蛋白质或糖蛋白,海产无脊椎动物血淋巴.液中存在的凝集索具有替代免疫球蛋白的功能。
在识别异物等机体防御中发挥着重要作用,是免疫防御的重要体液免疫因子之一。
存在于甲壳类动物内的凝集素是没有催化活性的非免疫性蛋白或糖蛋白,具有众多生物学性质,最主要的是能与糖基结合。
有选择性地使不同类型的细胞如哺乳动物的红细胞发生凝集,既可凝集微生物使其失去感染力,还可作为调理索调理血细胞与外来物的结合,促进吞噬细胞的吞噬和识别,是甲壳类动物免疫识别系统的重要参与者。
2. 5 抗菌肽
抗菌肽(AP )也称抗菌活性肽、杀菌肽、肽抗生素,是先天免疫体系的重要组成成分。
抗菌肽经血细胞产生,并储存在血细胞中,在病原刺激下释放到血淋巴中。
抗菌肽的生成和释放是体液免疫的重要组成部分,是宿主防御细菌、真菌和病毒等病原微生物入侵的重要分子屏障。
甲壳类动物抗菌肽是人们从凡纳滨对虾血液中分离出的一组抗菌肽,其既具有抗真菌活性又具有抗细菌活性,并且还具有与几丁质相粘连的特性。
目前已知甲壳类动物抗菌肽不仅能对100 多种细菌有杀伤作用,而且对某些真菌、原生动物、寄生虫、支原体、衣原体、螺旋体、病毒及肿瘤细胞也有杀伤作用,还具有杀精活性,对耐药性细菌也有杀灭或抑制作用。
抗菌肽N 端的螺旋结构是裂解细菌的主要部分,C 端酰胺化与抗菌肽的广谱抗菌作用有关。
抗菌肽具有独特的抗菌机理,能在细菌质膜上形成离子通道,破坏膜势,引起胞内物质泄漏,从而杀灭细菌。
2. 6 溶菌酶
溶菌酶别名球蛋白G ,又称胞壁质酶或N- 乙酰胞壁质聚糖水解酶,是一种无毒的碱性蛋白质。
溶菌酶在甲壳动物的免疫中也具有重要地位,溶菌酶是吞噬细胞杀菌的物质基础,为碱性蛋白质,可以水解革兰氏阳性菌细胞壁中粘肽的乙酰氨基多糖。
并使之裂解被释放出来。
形成水解酶体系,破坏和消除侵入体中的异物,从而担负起机体防御的功能。
甲壳类动物中溶菌酶主要由嗜中性白细胞和单核细胞产生,少量由巨噬细胞生成。
3 结论
目前甲壳类动物免疫学的研究还很不系统,因此随着我国甲壳类动物养殖的发展,应该在以下几个方面加强对水生动物非特异性免疫分子的研究:
(1)甲壳类动物抗病抗菌蛋白等非特异性免疫分子及其基因的信号传导、表达的调控和作用机理;
(2 )甲壳类动物非特异性免疫分子与受体的作用机理
(3)甲壳类动物非特异性免疫分子的多样性、同源性和相互作用。
只有这样,才能揭示甲壳类动物抗病力的分子遗传基础,探索提高养殖甲壳类动物天然抗病力的分子途径,为甲壳类动物抗病药物的开发和利用分子标记进行抗病育种作好技术储备。
参考文献
[1]彭帅.水生动物10种非特异性免疫分子的研究概况.[J].《水利渔业》,2010.1
[2]晨曦.DNA疫苗与多糖类免疫促进剂在对虾疾病控制上的应用研究进展.[J].
《动物医学进展》,2009.1
[3]李光,樊景凤.对虾的免疫机制及其疾病免疫预防的研究进展.[J].《水产科学》2007.1
[4]王金星,赵小凡.无脊椎动物先天免疫模式识别受体研究进展.[J].《生物化学与生物物理进展》, 2004.3
[5]沈锦玉.对虾某些免疫指标的测定及免疫预防初步研究.[J].《科技通报》,2009.12。