兽医免疫学

1

兽 医 免 疫 学

兽 医 本 科 专 业 用

娄 华

佛山大学农牧学院动物医学系

二0一二年二月

2 前 言

免疫学出自于微生物学，它随着医学研究和临床医学实践的不断深入而发生和发展。在生物学各学科相互联系、相互渗透和相互推动的背景下，免疫学由微生物学的一个分支进而形成一门独立的学科，并在近20多年来出现一个飞跃。免疫学从研究机体抗感染的生理学范畴发展到研究细胞的分化发育，细胞之间的信息传递和相互作用，抗体、T淋巴细胞受体、细胞因子等各种免疫活性物质的结构和功能以及表达的基因调控等等领域。成为生物学的基础学科，同时也是推动生物学发展的生长点。

作为免疫学科重要分支学科之一的兽医免疫学，其内容也在不断丰富和发展。本书专为兽医专业的本科学生而编写，内容重点介绍动物机体抗感染免疫方面的系统基础理论知识，以及兽医学中常用的免疫学实验技术基本原理，力求取材新颖实用，叙述简明易懂。但因本人水平所限，加上编写时间仓促，不足或错误之处在所难免，恳请读者提出宝贵意见，以便改进。

编 者

2012年2月1日

3 绪 论

免疫学在近20多年来有一个飞跃的发展，究其原因除它直接关系到人类的生、老、病、死外，还具有其他生物学所没有的特点。首先它能从不同层次、不同水平上研究生命现象，把细胞学、生理学、遗传学、生物化学以及分子生物学等这些不同的学科、不同范畴的生物学有机地联系起来，统一在一起。当然它并非是唯一的、全部的，更不能取而代之。

自然界各物种之间之所以保留至今，必须具备两个条件，即个体生存和种的延续。这首先要求任何生命个体必须适应外界环境，特别是要具有抵抗其他生物侵害的能力。动物（主要指脊椎动物）在抗御病原微生物侵害的自主调节过程中形成了免疫系统。在这一系统中有各种不同性质的免疫器官和包括淋巴细胞在内的各种免疫活性细胞。当免疫系统的中枢免疫器官分化成熟后，又赋予它分化发育各种免疫活性细胞的功能。

机体的免疫功能是多种多样的，执行这些功能的是免疫活性细胞，对这类细胞生物活性的研究，无疑地更丰富了细胞研究的范畴。在免疫系统中有一种很重要的细胞，就是巨噬细胞。巨噬细胞是机体内存在的体重吞噬细胞。奇怪的是，它能识别各种各样的病原微生物，甚至包括灰尘和碳粒。更为奇怪的是它不只是简单地吞噬这些异物，他还要把这些吞噬的微生物进行严格的、复杂的加工处理。在细胞内存在一类特异的蛋白酶，它能将抗原物质剪切得恰到好处，既保留了抗原的特异部位——活性多肽，又能适时地把它呈递出来激活淋巴细胞。为了保证呈递的抗原只能激活自身的淋巴细胞，在巨噬细胞内产生一种自身特有的、只能被自身淋巴细胞识别的蛋白质——组织相容性分子。抗原多肽与它结合后被运送到细胞膜上，其结果是只有同时识别抗原多肽和组织相容性分子的自身淋巴细胞才能被激活。细胞产生组织相容性抗原时，还产生一种伴侣蛋白。伴侣蛋白的作用是保证组织相容性分子特定的构象和构象的稳定，同时也避免了与细胞内自身的蛋白质肽的结合。这样一来一个简单的抗原呈递，却引发了复杂的细胞学、生物化学过程，成为细胞学、生物化学、分子免疫学的交叉点和研究热点之一。

第 一 节 免疫概念的演变

一、免疫的传统概念

免疫（immune）一词是来自于拉丁文“immunis”。很早以前，人们就注意到传染病患者痊愈后，对该病即产生不同程度的不感应性，即所抗御病原微生物在机体内生长繁殖，解除毒

4 素或毒性酶等有害代谢产物的毒害作用。因此，在相当长的时期内，就将这种不感受性称为“免疫”，意即免除感染、免除疫病。免疫学从一开始就是伴随着抗传染病的研究而发展起来的。这就是说免疫与微生物密切相关，使人们认为免疫仅指机体抗感染的防御功能，而且免疫对机体都是有利的。

二、免疫的现代概念

随着更多现象的观察，这种传统的概念逐渐动摇了。如注射异种动物的血清引起的血清病，同种异体间组织移植发生的排斥现象，血型不符的输血引起的输血反应，有些物质引起的过敏反等。这显然不是感染和抗感染造成的。由于这些观察的积累及对其科学的分析，使人们对传统免疫学的认识发生了改变。这些观念的改变包括：1、免疫应答不一定由病原因子引起（如花粉），免疫功能不局限在抗感染方面；2、免疫应答不一定对机体有利，也可以有害。这就形成了现代免疫概念：免疫（immunity）是机体识别和排除抗原异物，维持机体生理平衡和稳定的保护性反应，具有三方面的功能，对机体有利，但在一定条件下，也对机体不利，将引起机体损伤。

三、机体免疫的功能

机体免疫功能包括免疫防御、自身稳定和免疫监视。

（一） 免疫防御（immunological defence） 病原微生物或其有害产物侵入机体后，机体通过免疫系统的免疫应答，产生免疫物质，消除侵入机体内的病原微生物或其有害产物的致病作用。此功能正常时，保护机体免除传染病。功能低下时，机体受反复感染，甚至死亡。功能过高时成为变态反应，引起机体损伤。

（二） 自身稳定（immunological homeostasis） 机体通过免疫系统的免疫反应，保证机体组织和细胞进行正常的代谢活动，不断清除自身衰老和损伤的组织细胞，使机体内部的细胞保持均一性，以防发生自身免疫病。功能正常时，维持自身组织和生理功能的稳定和平衡。功能失调时，易引起自身免疫病。

（三） 免疫监视（immunological surveillance） 机体内细胞由于受理化因素或病毒等作用，或由于遗传误差，经常会产生非正常型的突变细胞，其机率可达十亿分之一。机体内的免疫细胞主要是T细胞，能及时识别并通过免疫反应消灭自身出现的变异细胞。这些变异细胞有恶性增生的特性，若这一功能失调可发生肿瘤。

机体的上述三大功能，必然与机体的神经—体液系统密切相关，受神经系统的兴奋与抑制调节，依靠脑下垂体—肾上腺皮质系统的作用，来维持机体内环境的相对稳定。

5 表1 机体的免疫功能

功 能 功能正常 功能异常

免 疫 防 御 抵抗感染 反复感染或变态反应

自 身 稳 定 清除衰老损伤的细胞 自身免疫病

免 疫 监 视 清除突变的细胞 肿瘤发生

第二节 兽医应用免疫学的基本内容

动物机体的免疫应答是免疫系统对抗原进行的复杂反应。免疫学是研究机体免疫应答和体内外免疫反应原理和规律的科学。免疫学的理论和实验技术应用到其它各个生物学科，形成了医学免疫学、兽医免疫学、免疫病理学、免疫药理学等许多分支学科。兽医免疫学是研究畜、禽、小动物等动物机体的免疫系统与抗原免疫反应的科学。本课程的基本内容包括免疫学基础理论和应用两部分。基础理论部分包括机体的非特异性免疫，免疫系统，抗原，特异性免疫概述，细胞免疫，体液免疫，免疫应答的影响因素及调节和变态反应等内容。学习兽医免疫学将为进行动物传染病的免疫学预防、诊断和治疗打下基础，因而它是兽医专业中一门重要的基础课程，也是兽医行业人士必须具备的基本知识。

第一章 免疫系统

免疫系统（immune system）是动物机体内执行免疫功能的器官和细胞。免疫系统由免疫器官和免疫细胞组成。

第一节 免疫器官

免疫器官包括中枢免疫器官和外周免疫器官。

一、中枢免疫器官 是源生免疫细胞的器官。包括骨髓，胸腺和禽类的法氏囊。它们的功能和特点是：I、发生、发育较早；II、是造血干细胞增殖发育分化为T、B淋巴细胞的场所，淋巴细胞在此增殖不需要抗原的刺激；III、它们向外周免疫器官输送T、B细胞，决定着外周免疫

6 器官的发育。

1、骨髓（bone marrow） 骨髓主要是四肢长骨骨髓，是造血器官，是红细胞，粒细胞，单核吞噬细胞和淋巴干细胞的发源地。哺乳动物的B细胞就是骨髓中淋巴干细胞分化成熟而成，并在骨髓中与抗原反应产生特异性抗体，所以骨髓也是抗体产生的主要器官。若骨髓功能受损，将引起严重的免疫缺陷。

2、胸腺（thymus） 哺乳动物的胸腺位于胸腔前部纵膈内，狗、马、猪及牛等的胸腺向颈部伸展至甲状腺。胸腺随年龄的增大而增长，到性成熟期为最大，以后逐渐退化、萎缩。应激状态，严重营养不良，长期患病等均会导致胸腺迅速萎缩。骨髓的淋巴干细胞经血液到达胸腺内，在胸腺素（thymosin）和胸腺生成素（ thymopietin）等诱导下分化增殖，大部分经2~3天死亡，少部分成熟为胸腺诱导细胞（ thymus derived），简称为T细胞。T细胞随血液迁移到外周免疫器官的胸腺依赖区定居，参与细胞免疫应答，也辅助和调节体液免疫应答。

动物幼龄期，胸腺对细胞成熟至关重要，此时切除胸腺可造成严重的T细胞免疫缺陷病。成年动物切除胸腺的后果没那么严重，切除几个月后细胞免疫功能才逐渐减弱。某些病毒感染也可损害胸腺功能，引起相似的免疫缺陷病。

3、法氏囊（ bursa of Fabricius） 位于幼禽泄殖腔背侧，性成熟前生长到最大，以后逐渐退化、萎缩、消失。法氏囊是禽类特有的淋巴器官。骨髓的淋巴干细胞到达法氏囊被诱导分化成熟为囊诱导（bursa derived）细胞，简称为B细胞。B细胞经淋巴和血液循环移到外周免疫器官，参加体液免疫应答。雏鸡切除法氏囊，B细胞成熟受影响，接种抗原不能产生抗体。性成熟前的幼鸡，感染传染性法氏囊炎病毒，法氏囊将受破坏、萎缩，将严重影响体液免疫应答。

二、外周免疫器官 外周免疫器官是巨噬细胞，T细胞和B细胞分布的场所，也是对抗原进行免疫应答的部位。外周免疫器官包括淋巴结、脾脏和粘膜相关淋巴样组织。

1．淋巴结（lymph node） 淋巴结分布全身各部位淋巴管的径路上，定居着大量的巨噬细胞，T细胞和B细胞，其中T细胞占75%，B细胞占25%，起过滤捕捉淋巴液中的抗原，并进行免疫应答的作用。淋巴结分皮质和髓质及两个区域间的副皮质区。皮质中主要聚居B细胞，排列成小结称为初级滤泡。B细胞受抗原刺激后不断分裂增殖，形成生发中心，称二级滤泡。皮质区也有一些T细胞分散于各个生发中心之间。

副皮质区中主要定居的是T细胞，排列成界限不清的小结，称为三级滤泡。初生时期切除了胸腺的动物，副皮质区缺失T细胞，所以称副皮质区为胸腺依赖区。髓质区由B细胞、巨噬细胞、网状细胞和浆细胞排列成髓索。

进入淋巴结的抗原，被髓质内的巨噬细胞捕捉、吞噬、加工，传给副皮质区的T细胞，T细胞转化为大形的母细胞，母细胞增殖成更多的小淋巴细胞进行细胞免疫应答。巨噬细胞将抗