鱼类的免疫组织研究

鱼类的免疫组织研究
近几十年来，随着世界人口的增长和消费水平的提高，世界渔业也得到了长足的发展。

但与此同时，高密度养殖模式也引起水产动物病害的频繁发生，并造成一定的环境污染。

作为主要水产养殖对象的鱼类，在其与病原和环境之问相互作用的过程中，主要是靠其免疫系统来抵御外来病原生物的侵害，通过非特异性和特异性的免疫防御机制来维持体内环境的稳定。

因此，对鱼类免疫系统的研究，不仅可以认识鱼体同病原问的作用方式，反映鱼类赖以生存的水环境的质量，还可用以研究脊椎动物免疫系统的进化规律。

1 免疫组织和器官
免疫组织和器官是免疫细胞发生、分化、成熟、定居和增殖以及产生免疫应
答的场所。

鱼类与哺乳动物在免疫器官组成上的主要区别在于前者没有骨髓和淋巴结，头肾为其主要的造血器官。

胸腺、肾脏和脾脏是鱼类最主要的免疫器官，黏膜淋巴组织(MALT)同样是其免疫系统的重要组分。

1．1胸腺
鱼类胸腺为一成对器官，是位于鳃盖骨背连合外皮下的一对卵圆形淋巴组织，由与咽囊上皮结合在一起的原基发育而成。

淡水鱼类免疫淋巴器官发育的研究结果表明：胸腺原基是最早形成的，其淋巴化即小淋巴细胞的出现也是最早的。

海水鱼类胸腺原基的出现与淡水鱼类有所不同，出现最晚，而淋巴化最早。

鱼类胸腺淋巴细胞的起源是鱼类免疫学家们争论的焦点。

关于胸腺的起源和淋巴细胞的分化有两种假说：一种假说认为胸腺起源于咽上皮，所有的淋巴细胞来自于胸腺，直接由胸腺上皮细胞转化而来；另一种假说提出胸腺起源于外源干细胞，即来自于其他部位的于细胞移植并定居于胸腺。

胸腺细胞起源于外源干细胞这一观点在鸟类、两栖动物、爬行动物和哺乳动物已普遍接受。

在鱼类，究竟是胸腺细胞控制头肾和脾脏分化，还是由头肾造血干细胞迁移到胸腺，控制胸腺的分化呢?据报道金头鲷胸腺与头肾之间有细胞桥，在发育过程中胸腺与头肾靠拢，与头肾相连，并伴有明显的细胞迁移。

在罗非鱼、虹鳟鱼和鲽鱼也出现这种现象，因此认为头肾的淋巴细胞是从胸腺迁移来的。

有报道切除1．5日龄褐菖鳜的胸腺导致头肾和脾内淋巴细胞减少。

由此表明：胸腺细胞可能控制头肾和脾脏的分化。

鱼类胸腺可分为内区、中区和外区，其中内区和中区在组织结构上分别类似
于高等脊椎动物胸腺的髓质和皮质。

硬骨鱼类胸腺中血管的排列结构与高等脊椎动物的十分相似，提示硬骨鱼类胸腺中同样可能存在形态学上的“血胸屏障”。

鱼类胸腺是由淋巴细胞、淋巴母细胞、浆母细胞、分泌样细胞以及其他游离问充质细胞(巨噬细胞、肌样细胞和肥大细胞等)组成，它们分布于由网状上皮细胞形成的基质网孔中。

在鲤鱼个体发育过程中，自受精4周以后，胸腺“皮质”比“髓质”出现更多的编程性死亡细胞，显示了“皮质”中胸腺细胞的连续选择。

鱼类的胸腺一般认为是鱼类的中枢免疫器官。

一方面由于其在免疫组织的发
生过程中最先获得成熟淋巴细胞，并向血液和外周淋巴器官输送淋巴细胞。

当将墨汁注射入鱼体时，迅速为血液、心脏、肾脏和脾脏中的吞噬细胞所吞噬，但胸腺组织内毫无进入，说明真骨鱼的胸腺可能具有选择性渗透作用的特殊血管内。

白鲽鱼神经淋巴管中取出淋巴细胞，在体外加以放射性标记，再输入同一鱼体的
实验，证明这些淋巴细胞能游走入包括肾、脾、肝、肠和鳃的大多数器官，但不入或经过胸腺。

另外，从胸腺切片中有大量有丝分裂细胞来判断，可知道胸腺中有新胸腺细胞的迅速生成，这些新胸腺细胞如不死于胸腺内，必然要离开胸腺。

20世纪80年代Tatner用胸腺依赖性抗原与胸腺非依赖性抗原对照的研究证明胸腺是T细胞源，Ellsasser用鲴鱼的胸腺与抗外周血T细胞的抗体来研究免疫应答作用，结果也证明胸腺中淋巴细胞是T细胞。

目前，基本上认为胸腺是T细胞的发源地，主要承担细胞免疫的功能。

鱼类胸腺在一年内各月间细胞的数量、胸腺的大小及其各区间的比例呈现出规律性的变化，并且随着性成熟和年龄的增长或在环境胁迫和激素等外部刺激作用下可发生退化。

这一退化过程大约开始于性成熟时期，不过不同的鱼类也不一样。

此外，鱼类胸腺尚出现季节性退化。

转生长激素基因鲤鱼胸腺不但未发生退化，而且高度发达，胸腺淋巴细胞显著增生。

其机理可能是促进早期胸腺细胞的生存。

胸腺退化现象的意义还不清楚。

1．2肾脏
鱼类的肾脏可分为头肾、中肾和后肾。

鱼类的头肾在胚胎时期具有泌尿功能，但到成体，不同种类的鱼，其头肾结构和功能差异较大。

成年弹涂鱼的头肾中分布有许多由肾小体和肾小管构成的具有泌尿机能的功能性肾单位，它们与后肾典型的肾单位很难区别，而成年罗非鱼、硬头鳟、鲤鱼等硬骨鱼的头肾均由淋巴组织构成，失去了排泄功能，保留了造血和内分泌的功能，成为造血器官和免疫器官。

后肾作为排泄器官，其管间区在造血和免疫方面也具有一定作用。

肾脏造血组织形成后肾肾单位的一种支持性介质。

而头。

肾几乎全由造血组织所构成，其实质是由许多血窦、网状细胞、各种血细胞和黑素一巨噬细胞中心交织在一起构成的，其免疫细胞包括淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞和粒细胞等。

网状内皮细胞衬垫于大量血窦的内壁，肾内静脉流经这些血窦，滤去衰老的细胞，补充新的细胞。

黑素一巨噬细胞中心通常呈结节状，有一层纤细的嗜银被膜，在许多鱼类这些中心紧贴于血管通道上，周围可有淋巴细胞围绕。

血液循环中满载有可能来自微生物的颗粒状物质，或诸如蜡样物、含铁血黄素等代谢废物的巨噬细胞，选择性的聚集于这些中心内。

鱼类头肾是继胸腺之后第二个发育的免疫器官。

一方面，真骨鱼的肾脏含有许多大小不一的淋巴细胞和白细胞，而且可见有不少尚处于分裂之中，组织不依赖抗原刺激可以产生红细胞、B淋巴细胞和粒细胞等，相当于哺乳动物的骨髓。

另一方面，受抗原刺激，头肾和中肾细胞会出现增生。

利用溶血空斑和免疫酶技术已经证实头肾和中肾都存在抗体产生细胞，表明肾脏又是硬骨鱼类重要的抗体产生器官，相当于哺乳动物的淋巴结，因此可以说硬骨鱼类的肾脏有哺乳动物中枢免疫器官及外周免疫器官的双重功能。

现有的文献表明硬骨鱼的头肾中含有B 淋巴细胞、T淋巴细胞和各种粒细胞等。

另外，硬骨鱼类的黑素一巨噬细胞中心不仅能对内源或外源异物进行贮存、破坏和脱毒，而且还具有参与体液免疫和炎症反应，作为记忆细胞的原始发生中心和保护组织免除自由基损伤等功能。

1．3脾脏
脾脏是唯一能在真骨鱼中发现的淋巴结样器官。

有颌鱼类才出现真正的脾脏，软骨鱼的脾脏可分为红髓和白髓，包括椭圆形的淋巴小泡，内有大量淋巴细胞、巨噬细胞和黑色素吞噬细胞；硬骨鱼类的脾被膜为纤维性、无肌肉、也无哺乳动物脾脏的那种延伸入脾组织的致密小梁。

高等鱼类的脾脏有红髓及白髓等复
杂结构。

大多数鱼类的脾脏主要是由椭圆体、脾髓及黑素一巨噬细胞中心构成。

椭圆体是由围有厚鞘的动脉毛细血管组成，这种厚鞘是由处于网状纤维网中的巨噬细胞所形成。

脾髓由血窦吞噬细胞组织和有嗜银纤维支持的造血组织所构成，前者类似。

肾脏的相应组织，能阻留大量红细胞，而造血组织主要是产生淋巴细胞。

脾脏中黑素一巨噬细胞中心很多，与肾脏的相应组织类似。

与头肾相比，脾脏在体液免疫反应中处于相对次要的地位，而且受抗原刺激后其增殖反应以弥散的方式发生在整个器官上。

在真骨鱼的脾脏中确已查明有抗体生成细胞，但这些细胞来源的研究还不能做出确切结论。

既有切除鱼体脾脏对抗体应答毫无影响的一些报告，也有切除毛腹鱼脾脏完全阻抑鱼体对传染性胰腺坏死病毒产生中和抗体能力的一篇报告。

在鲫鱼注射抗原后2 d，即可在前肾中查出有抗体生成细胞，而在脾脏中直至注射后7 d，即在血液循环中可查出抗体后1 d，才查到有抗体生成细胞。

有人认为脾脏中的抗体生成细胞可能是从肾脏中来的。

脾脏椭圆体鞘膜中的巨噬细胞对血中携带的异物有很强的吞噬能力，载满颗粒物的巨噬细胞再由椭圆体中移向黑素一巨噬细胞中心。

其黑素一巨噬细胞中心也具有类似于肾脏相应组织的功能。

1．4黏膜淋巴组织
鱼类除了有以上重要的免疫器官外，还有分散的淋巴细胞生发中心，它们存在于黏液组织，如皮肤、鳃和消化道等，但不具备完整的淋巴结构，被称之为黏膜相关淋巴组织(MALT)。

MALT中具有淋巴细胞、巨噬细胞和各类粒细胞等，当鱼体受到抗原刺激时，巨噬细胞可以对抗原进行处理和呈递，抗体分泌细胞会分泌特异性抗体，与黏液中溶菌酶、抗蛋白酶、转移因子、补体、几丁质酶等物质一起组成抵御病原微生物的有效防线。

鱼类黏膜免疫系统相对于系统免疫系统具有一定的自主性。

罗晓春等研究发现斜带石斑鱼的MALT中存在着杯状细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、单核细胞、嗜伊红细胞、嗜中性粒细胞等免疫相关细胞，具有在黏膜局部独立完成免疫应答的细胞基础。

在应用不同的免疫接种途径时，两者体液免疫应答显示出不同的动态规律。

鱼体经口腔免疫后，头肾、血液和肠中都出现抗体分泌细胞，但是鳃中几乎没有，而且在血清中可检测到的特异性抗体在皮肤黏液中检测不到。

在用颗粒抗原进行浸泡免疫时，免疫24 d后，大部分颗粒抗原仍停留在皮肤和鳃中，只有少数抗原被转运到头肾和脾脏中。

经肛门插管注射抗原可诱导肠和皮肤黏液以及胆汁中产生特异性抗体，而血清中没有。

经肠道灌注可溶性抗原后，肠道黏膜的抗体水平出现高峰的时间早于血清。

离体培养的皮肤还具有分泌特异性抗体的能力，说明体表黏液中的抗体至少部分是由皮肤上的抗体分泌细胞产生的，并不一定依靠系统免疫。

实验证明改变日粮中V。

水平可以调节虹鳟肠道白细胞的吞噬作用，但对头肾等系统免疫器官的影响极小。

另外，在比较免疫学上也有证据表明黏膜免疫系统在进化上出现的时问早于系统免疫。

这些现象都表明鱼类的黏膜免疫系统是独立于系统免疫的。

这在养殖鱼类免疫接种方法的选择和改进方面具有实际意义。

鱼类MALT结构的研究较为详细的是虹鳟和鲑鱼的黏膜组织。

鱼类杯状细胞分泌的黏液对抵御病原入侵有重要的作用，其中具有一些酶的活性，如蛋白酶、碱性磷酸酶及溶菌酶等，以及一些广谱性的抗细菌、真菌成分，并且黏液中蛋白酶的活性在病原体感染后有显著增强。

另外，皮肤还可通过上皮细胞对抗原进行吞噬。

鲤鱼、斑点叉尾鲴、丽脂鲤、虹鳟和石斑鱼的鳃及后肠固有层中具有丰富的单核细胞、巨噬细胞及粒细胞等吞噬细胞。

在肠道中主要是由中性白细胞发挥吞噬作用，这些吞噬细胞能吞噬病原体，并通过呼吸爆发过程，产生超氧离子等活性物质杀灭病原体，是鱼类非特异性免疫的重要机制。

白细胞在鳃和后肠的聚集与引起白细胞迁移的化学因子有关，Lin通过对白细胞迁移率的研究表明，鳃上的白细胞对鳃化学吸引因子敏感性低于头1肾白细胞，这种现象类似于肠道白细胞的迁移，提示着白细胞容易迁移到黏膜组织，而不容易迁出。

另外在鲤鱼、石斑鱼、木叶鲽、虹鳟的鳃、皮肤及后肠固有层中都有相当数量的淋巴细胞，暗示着黏膜免疫组织存在局部的特异性免疫应答。

2展望
迄今为止，人们对鱼类胸腺的起源和退化的机理及鱼类免疫应答调控的分子机理等还不甚清楚，故有必要利用分子生物学技术克隆免疫应答基因并研究其生物学特性与信号转导以增加人类对鱼类免疫系统的了解，从而为渔业生产实际制定合理的免疫程序，选择和改进免疫接种方法提供理论基础。