免疫学综述

综述题目：鱼类补体系统研究现状综述学生姓名：

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鱼类补体系统研究现状综述

摘要：鱼类补体系统可警示宿主有病原微生物存在其激活对于获得性免疫的发展有着不可忽视的作用。本文系统性的综述了鱼类补体系统的组成、特点、功能、补体激活的途径、影响因素及展望。

关键词：鱼类补体系统激活功能

前言：

鱼类补体由35种以上蛋白质裂解酶、酶抑制因子和受体构成,是机体内最为复杂的限制性蛋白溶解系统。因此，鱼类补体系统在先天性和获得性免疫中起着重要作用。

在鱼类免疫系统进化过程中,补体的出现比免疫球蛋白早。许多研究表明鱼类补体直接参与机体防御,其生物学活性影响机体抵抗微生物的能力、免疫反应细胞间的通讯联系、免疫复合物的形成和持续时间等。Nanaka和Koppenheffer 的研究结果表明:硬骨鱼类的补体系统活化后,在病原微生物细胞膜表面形成一个贯穿膜内外的“管道”结构,引起细胞膜损伤外,导致胞内容物外漏。鱼类补体的调理作用能增强体液和细胞介导的特异性免疫。在虹鳟(Salmo gairdneri Richardson) 和鳗鲡(Anguilla japonica)的孵化介质中加入酵母聚糖后,可观察到白细胞趋化因子和白细胞增殖因子的生成。补体缺失实验表明,机体的非特异性免疫能力下降。

因此,补体组分的生物功能、遗传缺陷或运转障碍等将引起鱼类的感染和自身免疫缺陷性疾病。所以,研究鱼类补体的生物功能、合成代谢、消耗、分解代谢及影响补体生物功能的因素,是预防鱼类疾病、探讨各种疾病发生机理的一个重要途径。

正文：

（一）鱼类补体系统的组成及特点

1.鱼类补体系统的组成

鱼类补体的组成成分十分的复杂，主要有以下一些因子：① C1q/MBL家族②C1r/C1s/MASP家族③ C3/C4/C5家族④ C2/Bf ⑤膜攻击复合物(MAC)⑥补体调节蛋白⑦补体受体

2.鱼类补体系统的特点

与哺乳动物的补体相比,鱼类补体具有以下不同的特点:①鱼类补体对热更不稳定,有更低的最适反应温度更不易保存 ; ②鱼类补体抗病原的微生物活性高,具有明显的种或种群特异性 : ③鱼类补体旁路途径的活性比哺乳动物的高5～10 倍 ;④鱼类的 C3,Bf 等因子具有多态性。

（二）鱼类补体的活性：

Magnadóttir 等研究了鳕( Gadus morhua)血清中补体的自然溶血活性(spontaneous haemolytic activity,SH) ,研究结果表明:鳕血清中补体的SH 活性在一定温度范围内没有明显的变化,超出适温范围以后,随着外界温度的升高, SH活性降低。野生鳕的SH 活性随年龄和体重的增加而降低,并有季节性差异;同时鳕血清中补体的SH 活性受季节的影响,在仲冬时SH活性最高。鱼类补体的调理作用非常有效,虹鳟和鳗鲡的补体活化时产生的各种片段能促进其自身细胞的趋化作用,其作用程度是由鱼类补体或抗原/ 抗体的类型决定的。虹鳟、鲶、罗非鱼和金鱼等血清中的补体在45 ℃温度下20～30 min 即失去与红细胞的结合能力。

（三）、鱼类补体系统功能

补体激活产物对先天性免疫调节作用包括病原体的吞噬和细胞溶解,免疫复合物的增强溶解和发炎。补体对体液免疫的调节和增强也起着重要作用。C3/C4片段连接到抗原或免疫复合物可增强抗原呈递细胞(APCs)对抗原吸收和处理,引起更多第一次和第二次免疫反应。

此外,Dempsey等报道,链接到C3的C3d部分降低B细胞激活的临界点,使得其产生免疫性的能力相对于抗原单独存在提高1000~10000倍。

1.调理作用和吞噬作用

补体介导的调理作用需要有C3和(或)C4与微生物之间的共价联结,分别导致表面有补体受体的噬菌细胞对微生物的识别和吞噬。Aderem和Underhill报道补体依赖性嗜菌作用是由C3b/iC3b和C4b/iC4b活化产物和C3受体介导的。由于补体激活过程中产生的C3分子比C4分子多,因此在补体介导的噬菌作用中,C3作用大于C4。补体的调理作用能增强体液和细胞介导的特异性免疫。2.炎症反应

C3、C4、C5分子的激活和分裂产生过敏毒素C3a、C4a和C5a。Kohl研究表明C3、C4和C5分子在进化上相关,所以过敏毒素C3a、C4a和C5a在结构和功能上具有相当程度的相似性。在三种过敏毒素中C4a与其他两种相关性和激发相关免疫应答方面作用最小。

Raftos等报道,非哺乳动物(硬骨鱼)中存在C3a和C5a过敏毒素和它们的受体。Rotllant等研究首次表明,彩虹鳟鱼有三种C3变体,这三种C3a变体能强烈激发头肾白细胞的呼吸爆发,但不能引起相同细胞的趋化现象,该现象依赖羧基末端精氨酸。

为了研究C5a在硬骨鱼中的作用,人们重组产生了彩虹鳟鱼的C5a,并证明它可以激发周边血液及头肾中白细胞的趋化性。Boshra等研究表明鲟鱼C5a能触发白细胞突发呼吸性爆发。人类C5a并不能诱导鲟鱼白细胞活性,表明C5a调节功能具有动物特异性。Boshra等研究表明鲤鱼C5a有类似于化学诱导物作用。和哺乳动物一样,鲤鱼C5a在移除精氨酸的末端羧基仍保持它生物学活性。

相对于哺乳动物硬骨鱼的C3a和C5a功能的认识程度还很低,但Li等从鳟鱼补体激活过的血清中鉴定并纯化出一个几乎完全由C3a、C4a和C5a分子组成的蛋白质片段(PUEF-8)。该片段能大大增强鳟鱼头肾白细胞粒子吸收能力。流量计数试验表明PUEF-8比负对照组(PBS-处理细胞)吞噬细胞数提高3～4倍,且PUEF-8在外周血液和头肾白细胞具有很强的化学诱导物作用。因为哺乳动物的过敏毒素还未发现发挥相同作用,这表明在鱼先天性免疫中过敏毒素有新特作用。未来需要更多的研究来确定鱼过敏毒素促进吞噬过程所包含的分子机制和细胞。

（四）鱼类的补体激活途径：

硬骨鱼类存在补体激活的三种途径 ,其中经典途径和旁路途径的活化顺序及补体成分的功能性质等在很大程度上都已明确 ,但关于凝集素途径的作用机制及所参与分子了解得还相对较少。从结构和功能研究看 ,硬骨鱼中研究最多的物种是虹鳟(Oncorhynchus mykiss)和鲤鱼(Cyprinuscarpio)。其他一些模式动物如大西洋鲑(Salmo salar)、斑马鱼(Danio rerio)、青鳉(Oryzias latipes)和河豚(Tetraodon ni2groviridis)等也有一些补体序列方面的信息,但有关功能方面的资料还很少。

1. 经典途径经典途径(CCP)是第一个被发现的补体系统激活途径,是由IgG的Fc片段结合C1复合体的C1q部位激活(Gasque,2004)。补体2+成分C1是一个Ca依赖蛋白质复合体,由2分子C1r、2分子C1s和1分子C1q组成。当抗体结合抗原时,抗体构型改变,暴露C1q结合位点,激活C1。形成经典途径C3转化酶,在C3转化酶作用下形成C5转化酶进入膜攻击阶段。在C5转化酶与补体成分C6-C9等物质作用下形成膜攻击复合物,导致细胞溶解破裂。

2. 旁路途径旁路途径(ACP)的激活由少量C3水解为C3(H2O)激活Bf,在Df作用下形成C3裂解酶(C3bBb)激活途径。旁路途径使机体在初次接触抗原时,活化补体发挥其杀灭作用。旁路途径在细菌感染早期,机体尚未产生抗体就被激活,鱼类旁路途径的补体活性是哺乳动物的5～10倍。Cooper(1985)报道,ACP直接由病毒、细菌、真菌或肿瘤细胞激活,不依赖抗体的存在。

3. 凝集素途径凝集素途径(LCP)是由结合在微生物蛋白表面的蛋白质复合体(甘露糖结合凝集素MBL)、与MBL相关的蛋白酶MASP-1、MASP-3和与MBL相关的小蛋白质,以碳水化合物群的形式结合在细菌表面,丝氨酸蛋白酶(MASPs)和葡萄糖结合凝集素(GBL)替代抗原抗体复合物,在不依赖抗体的情况下,激活凝集素途径(Dodds和Day,1993)。MBL/MASP与C1r/C1的功能一样,裂解C2和C4形成C3转化酶,导致途径形成。

（五）、鱼类补体活动影响因素

1.压力

高密度养殖带来的拥挤压力可导致血清选择补体活动免疫抑制。除了拥挤压力,位置剧烈压力或每天剧烈压力(如处理、运输、麻醉处理)都能明显降低鱼补体活力。补体系统在很多压力情况下都是向下调节,补体活力也许可以作为压力鱼类免疫活性的指示器。

2.营养

很多免疫增强剂(如葡聚糖、维生素、必须脂肪酸)在水产养殖中已广泛运用,在抵御疾病和压力的刺激有重要效果。

Tort和Chen等研究表明,通过口服补充维生素E和维生素C鱼血清补体可被明显增强。乌颊鱼和彩虹鳟鱼日粮缺乏维生素E将耗尽选择补体途径活力。

维生素C在不同鱼类中亦有类似的刺激。然而,Pearce和Zapata报道,鱼补充饲喂维生素C(3g/kg)仅出现呼吸爆发活力,而不是补体活力,这可能与该报道中较低的摄入量有关。NIkoskelainen等认为,高密度的乌颊鱼饲喂补充维生素E 和维生素C的补体活力与低密度饲喂不补充维生素E和维生素C对比日粮的乌颊鱼相似。这些发现认为维生素E和维生素C可做鱼类的抗应激剂。

3.季节和温度影响

基于鱼类冷血动物的特性,季节和外周温度对鱼免疫功能的影响已了解透彻。Hernandez和Tort报道,鳟鱼补体调节溶解活力受鱼对不同温度适应力的影