无脊椎动物免疫功能性物质概述.doc

无脊椎动物免疫专业:动物学姓名：李波学号：无脊椎动物免疫 脊椎动物在长期进化过程中形成了巧妙而又复杂的免疫系统，其免疫机制中既有先天性免疫(innate immunity)又有获得性免疫(acquired immunity)，而无脊椎动物缺乏真正的抗体，因此目前认为无脊椎动物仅具有先天性免疫功能，而且，无脊椎动物对病原体的防御是非特异性的。无脊椎动物的免疫反应主要通过物理屏障、吞噬作用、溶菌作用和凝集作用等清除病原菌的侵入和外来异物。因此，缺乏免疫球蛋白的无脊椎动物主要是通过吞噬细胞和非特异性免疫因子来发挥免疫功能的，即细胞免疫和体液免疫，且二者密切相关。 1．细胞免疫 无脊椎动物重要的机体防御机能主要由免疫细胞通过吞噬、包被以及形成结节来实现的，亦由固着性细胞产生的吞噬作用和胞饮作用来实现的。 病原或异物突破机体的防御屏障进入机体后被快速滤入具有滤过作用的组织和器官，在这些部位病原的清除和杀灭由血清和血细胞共同作用来完成，参与吞噬杀菌过程的主要是吞噬细胞，包括血淋巴中的血细胞和淋巴器官中的淋巴细胞。 当病原体穿透体表物理屏障进入到甲壳动物的血淋巴后，会引发一系列的细胞防御反应，主要包括吞噬作用（phagocytosis）、结节形成（nodule formation）、包囊作用（encapsulation）和凝集反应（aggregation）等。吞噬作用是免疫细胞摄取入侵颗粒，并利用胞内产生的活性氧将其杀死的过程。如果侵入体内的病原体数量太多或颗粒太大而不能被吞噬，大量的血细胞会协同作用来封锁病原体，这种现象分别被称作结节形成和包囊作用。血细胞还参与蛋白酶原、凝集酶原以及酚氧化酶原等的相关物质的合成与储存。 吞噬作用在动物界中普遍存在，低等的单细胞动物通过吞噬作用摄取食物，在高等的多细胞动物中，吞噬作用则是控制和清除外来物质侵扰的重要手段。目前已证实甲壳动物的血细胞的确能够吞噬入侵体内的细菌、真菌、洋红颗粒、松脂等，其吞噬过程包括：异物识别、粘连、凝集、摄入、清除等。对异物的识别可能是由该物质的表面性质和血细胞膜上的受体共同决定的。 包囊作用是针对单个细胞无法吞入的较大异物发生的反应。甲壳动物机体首先将外来物质隔离，若异物颗粒直接超过10μm（如某些真菌、寄生虫等），则不能通过单个细胞的吞噬作用摄入，而是在其周围包被数层成纤维细胞而形成包囊，构成包囊的细胞之间形成致密的纤维状连接，可以起到防止被包围的入侵物逃逸的作用。 甲壳动物的血细胞内含有细胞黏附蛋白，能够将细胞和外来异物结合形成紧密凝集状的结节，这些结节就是黏附了外来入侵物的血细胞的聚集体，并且通常在酚氧化酶的作用下发生黑化反应。研究表明，当把外来物注射到动物体内时，循环系统中血细胞数目会显著下降，血细胞发生凝集反应，严重时能阻塞鳃丝的维管结构。 2．体液免疫 无脊椎动物缺乏免疫球蛋白，体液免疫是靠血淋巴中的一些非特异性的酶或因子来进行的。 （1）酚氧化酶 酚氧化酶（Phenoloxidase,PO）又称为酪氨酸酶，能够催化单酚羟化成二酚（如多巴），并把二酚氧化成醌；醌在非酶促条件下形成最终的反应产物黑色素。这些黑色素协同具有细胞毒性的醌类中间产物沉积到入侵的病原体周围，起到隔离杀死病原体的作用，即所谓的黑化包被反应。目前，己从数种无脊椎动物中分离纯化出proPO和PO，并对此作了鉴定。依据物种的不同，它们的最适pH值、最适反应温度、抑制剂等性质有所不同。在甲壳动物中proPO一般为单体蛋白，分子量一般在70-80 kD左右，被激活后所产生的PO的分子量一般约为60-70 kD。（1 kD=1/N g） 无脊椎动物的酚氧化酶大多为一种铜金属酶。目前分子生物学研究也发现，proPO及PO一般都有两个功能性的Cu2+结合位点，CuA和CuB。每个铜原子周围的氨基酸残基高度保守，而且CuA和CuB分别结合了三个组氨酸。CuB结构在各种动物中比较一致：两个组氨酸位于一个α-螺旋上，而另一个组氨酸则位于另一个α-螺旋上。CuA结构在不同物种间可能有所差异，在节肢动物中，CuA结构与CuB的结构相同；而在软体动物中，两个组氨酸分别位于两个α-螺旋上，而另一个组氨酸则位于其中一个α-螺旋之后的回环结构中。 在无脊椎动物中，PO一般以无活性的酶原形式——酚氧化酶（Prophenoloxidase,proPO）存在，无活性的proPO在丝氨酸蛋白酶作用下转变成具有活性的PO。血细胞以脱颗粒的方式释放proPO到血淋巴中，随后无活性的proPO被酚氧化酶原激活酶（prophenoloxidase activating enzyme/prophenoloxidase-activating proteinase,PPA/PAP）激活转变成有活性的酚氧化酶（PO）。在