動物免疫球蛋白的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

范 磊 高延娜 宋麗霞 包小萌 （山東省海陽市動物疫病預(yù)防與控制中心 265100山東省海陽市二十里店鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站 山東省海陽市辛安鎮(zhèn)獸醫(yī)站）

動物免疫球蛋白的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

范 磊①高延娜②宋麗霞②包小萌①（①山東省海陽市動物疫病預(yù)防與控制中心 265100②山東省海陽市二十里店鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站 ②山東省海陽市辛安鎮(zhèn)獸醫(yī)站）

免疫球蛋白(Ig)指具有抗體(Ab)活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)，與抗體分子相似的球蛋白。免疫球蛋白分子是由兩條輕鏈和兩條相同的重鏈所構(gòu)成的多肽鏈結(jié)構(gòu)，其中重鏈有五種，與之相對應(yīng)的免疫球蛋白分子為5類，即免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白D(IgD)和免疫球蛋白E(IgE)整個免疫球蛋白分子可分為恒定區(qū)和可變區(qū)兩個部分。由于免疫球蛋白重鏈恒定區(qū)在免疫過程中起著多種效應(yīng)作用，目前已對多種動物的免疫球蛋白重鏈恒定區(qū)進(jìn)行了研究，如哺乳動物，爬行類，鳥類等。了解免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，對于了解免疫系統(tǒng)有著重要意義。

1 魚類免疫球蛋白的研究進(jìn)展

研究魚類Ig的組成及其產(chǎn)生規(guī)律，對認(rèn)識具有豐富物種多樣性的不同魚類的免疫系統(tǒng)，以及利用魚類的獲得性免疫進(jìn)行免疫保護(hù)，選擇和改進(jìn)養(yǎng)殖魚類免疫接種方法具有實(shí)際意義。要揭示一種魚類的免疫球蛋白基因的組成，可以采用同源克隆，或者篩選基因組文庫的方法，也可以采用水產(chǎn)學(xué)報34卷從血清或者從其它體液中分離抗體方法，從而在基因或者蛋白水平認(rèn)識魚類的獲得性免疫系統(tǒng)。研究表明經(jīng)口腔和腹腔免疫可明顯刺激系統(tǒng)免疫應(yīng)答，而經(jīng)浸泡免疫更適宜于誘導(dǎo)機(jī)體的黏膜免疫反應(yīng)。另外，佐劑也可增強(qiáng)魚體抗疾病的免疫反應(yīng)。此外，隨著魚類年齡的增長，對胸腺依賴性抗原的液免疫應(yīng)答水平可能有所下降。環(huán)境，包括季節(jié)、溫度脅迫等也會對魚體內(nèi)Ig的產(chǎn)生有一定的影響；一般認(rèn)為在一定范圍內(nèi)溫度越高，生成Ig的效價越高，產(chǎn)生應(yīng)答的速度越快。近幾年來，免疫球蛋白的研究已取得了一定進(jìn)展，在魚類、兩棲類、爬行類和哺乳類中相繼報道了一些新的免疫球蛋白的存在。其中，在幾種硬骨魚類中都報道了IgZ/IgT的存在，其IgH基因座也逐步得到闡明，這些研究成果不僅豐富了魚類免疫球蛋白的內(nèi)容，奠定了魚類病害免疫防治的基礎(chǔ)，而且為揭示脊椎動物Ig的進(jìn)化提供了基礎(chǔ)。已有的研究表明，硬骨魚類的IgH基因座中重鏈基因的數(shù)目以及IgH基因座的拷貝數(shù)都存在一定差異，且大部分具有重要經(jīng)濟(jì)價值的魚類的IgH基因座尚未被闡明，這些都有待更進(jìn)一步的研究。此外，關(guān)于魚類B細(xì)胞的個體發(fā)生方面的研究，已在一些魚類中得以開展，但由于不同魚類在孵化時和淋巴器官發(fā)育方面有可能存在差異，要總結(jié)出B細(xì)胞個體發(fā)生規(guī)律，還需要對多種魚類的B細(xì)胞個體發(fā)生進(jìn)行進(jìn)一步研究。最近，Zhang等研究表明虹鱒IgT的功能與哺乳類IgA一樣，主要是黏膜免疫的作用。但目前對有關(guān)魚類粘膜免疫的理化特性、免疫特性及和血清Ig之間的關(guān)系等方面的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

2 哺乳動物免疫球蛋白重鏈恒定區(qū)基因研究進(jìn)展

靈長類的IGHC位點(diǎn)在靈長類(primates)的進(jìn)化過程中，多重重組的發(fā)生使免疫球蛋白重鏈恒區(qū)基因家族不斷的發(fā)生重復(fù)和缺失，因此靈長類IGHC基因的數(shù)目變異非常大。在人類進(jìn)化過程中，發(fā)生了包括Cγ-Cγ-Cε-Cα區(qū)的基因重復(fù)；黑猩猩(chimpanzee)、大猩猩(gorilla)都有兩個51-Cε-Cα-31，這一點(diǎn)與人類一樣;而猩猩(Orangutan)和恒河猴(Macaque舊世紀(jì)的一種猴)都有一個51-Cε-Cα-31。目前的研究揭示，猩猩，長臂猿(gibbon)和舊世紀(jì)猴(old world monkey)都有一個Cε基因，并且分別有1、2、1個Cα基因。除這些成簇的重鏈基因外，每個物種都有一個被修飾的Cε假基因，而不同物的Cε假基因發(fā)生了不同程度的缺失，人類有3個Cε，1個位于Cα2上游;第2個為假基因Cψε1，該基因CH3外顯子前部分缺失從而形成截斷的無功能的基因;第3個為另一個假基因Cψε2，并定位于9號染色體。黑猩猩分化后Cψε1完全缺失。大猩猩的Cψε1也為一個截斷形式的ε基因，然而其缺失部位與人類不同，位于CH2外顯子前。靈長類免疫球蛋白Cα的數(shù)量是變化的，Cα等位基因多態(tài)性很高，尤其是5個不同的鉸鏈區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，黑猩猩ε基因和α基因的結(jié)構(gòu)與人類相同，表明在進(jìn)化上人類和黑猩猩親緣關(guān)系最近[1]。以上結(jié)果顯示，包括Cγ-Cγ-Cε-Cα的基因重復(fù)發(fā)生在人科動物共同的祖先中，而Cε基因隨后的缺失獨(dú)立地發(fā)生在每一人科物種中。

3 野生動物免疫球蛋白重基因研究進(jìn)展

目前，國內(nèi)外學(xué)者借鑒人類醫(yī)學(xué)的試驗(yàn)方法開展了野生動物免疫球蛋白的相關(guān)研究包括：（1）針對廣泛存在的病毒或某種動物的種特異性疾病來分析其免疫水平；（2）通過對患病個體的研究，提取并純化特異性免疫球蛋白，為疾病的診斷提供診斷試劑盒；（3）為了增強(qiáng)動物機(jī)體的免疫力，制造免疫球蛋白類食品—免疫添加劑；（4）提取并純化某一物種的免疫球蛋白，制備疫苗，達(dá)到預(yù)防疾病的目的。王冬平等[1]測定了Balb/c突變無毛小鼠血清中IgG的含量，表明該突變未引起成年小鼠正常血清IgG含量的變化。王成東等[2]測定了3只大熊貓初乳中的sIgA、IgG、IgM，表明sIgA是大熊貓初乳中最重要的免疫球蛋白，IgG和IgM是大熊貓初乳中的主要成分。為大熊貓人工育幼及大熊貓幼崽食品添加劑的制備奠定了基礎(chǔ)。劉先菊等[3]純化了貉血清IgG，并使用常規(guī)免疫法制備了兔抗貉IgG血清，建立了可行的貉血清IgG的純化方法和高效價的兔抗貉血清IgG，為貉血清IgG二級抗體酶聯(lián)物的制備儲備了資源。劉先菊等[4]從虎血清中得到IgG粗品，并對粗品IgG進(jìn)一步分離純化，建立了簡便、快速、純度高、活性好的虎血清IgG的分離純化方法，為虎血清IgG二級抗體的制備提供了高純度、活性好的一級抗體免疫原。張彥龍等[5]從蘭狐和銀黑狐血清中提取和純化了IgG，對狐源犬瘟熱(CD)等疫病血清流行病學(xué)的調(diào)查、診斷試劑盒的開發(fā)及疫苗免疫效果的評價奠定了基礎(chǔ)。

[1] JanewayCA, Paul T, Walport M, etal.Immunobiology∶the Immune System in Health and Disease[M]. NewYork∶ Current Biology Publications/ GarlandPublishers, 2001.

[2] FlajnikM F. Comparativeanalysesofimmunoglobulin genes∶surprises and portents[J]. Nature Reviews Immunology, 2002, 2(9)∶ 688- 698.

[3] 楊漢春. 動物免疫學(xué)[M]. 2版. 北京∶ 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2003. [4] haoY F, KacskovicsI, PanQ, etal.ArtiodactylIgD∶ themissinglink[J]. JournalofImmunology, 2002, 169(8)∶4408- 4416.

[5] ZhaoY, RabbaniH, ShimizuA, etal.Mappingofthe chickenimmunoglobulin heavy-chain constantregion genelocusrevea lsaninvertedα geneupstream of a condensed gene[J]. Immunology, 2000, 101(3)∶ 348- 353.

[6] Gambón-DezaF, Espinel C S.IgD in the reptile leopardgecko[J]. MolecularImmunology, 2008, 45 (12)∶3470- 3476.

[7] WeiZG, WuQ, RenLM, etal.ExpressionofIgM, IgD, and IgY in a reptile, Anoliscarolinensis[J]. JournalofImmunology, 2009, 183(6)∶ 3858- 3864.

[8] ooleyH, Flajnik M F. Antibody repertoire development incartila ginousfish[J]. Developmental and Comparative Immunology, 2006, 30(1-2)∶ 43- 56.

[9] umfeltLL, AvilaD, DiazM, etal.A sharkantibody heavy chainencoded byanonsomatically rearranged VDJispreferentiallyex presse dinearly development and is convergent with mammalian IgG[J]. Proceeding sof the National Academyof Sciencesof theUnited States ofAmerica, 2001, 98(4)∶ 1775- 1780.

[10] 王改玲, 駱彥萍, 孫寶劍等.鱖免疫球蛋白D重鏈基因的克隆與表達(dá)分析[J]. 中國水產(chǎn)科學(xué), 2010, 17(1)∶ 11- 20.

[11] Scinicariello F, Attanasio R.Intraspecies heterogeneity of immunoglobulin alpha chain constant region genes in Rhesus macaques[J]. Immunology, 2001, 103(4)∶ 441-448.

[12] Bruggemann M, Delmastro-Galfre P, Waldmann H, et al. Se-quence of a rat immunoglobulin gamma 2c heavy chain constantregion cDNA∶extensive homology to mouse gamma3[J]. Im-munol, 1998, 18(2)∶ 317-319.

[13] Symons D B, Clarkson C A, Milstein C P, et al.DNA sequence analysis of two bovine immunoglobulin CH gamma pseudo-genes[J]. Immunogenet, 1987, 14(6)∶ 273-283.

[14] Mousavi M, Rabbani H, Pilstrom L, et al.Characterization of the gene for the membrane and secretory form of the IgM heavy-chain constant region gene(C mu) of the cow(Bostaurus)[J]. Immunology, 1998, 93(4)∶581-588.

[15] Mousavi, Rabbani H, Pilstrom L, et al.Characterization of the gene for the membrane and secretary form of the IgM heavy-chain constant region gene(Cμ)of the cow(Bos taurus)[J]. Immunology, 1998, 19(12)∶581-588.

[16] Wagner B, Overesch G, Sheoran A S, et al.Organization of the equine immunoglobulin heavy chain constant region genes;III. Alignment of c mu, c gamma, c epsilon and c alpha genes[J]. Immunobiology, 1998, 199(1)∶105-118.

[17] Vernersson M, Pejler G.Cloning, structural analysis, and ex-pression of the pig IgE epsilon chain[J]. Immunogenetics, 1997, 46(6)∶ 461-8.

[18] 王冬平, 李善如, 鄭亞萍. BALB/c突變無毛小鼠血清IgG含量的測定[J]. 實(shí)驗(yàn)動物科學(xué)與管理, 1997, 14(2)∶ 23- 25.

[19] 劉先菊, 楊帆, 林樹柱等. 貉血清IgG純化及抗血清的制備[J]. 中國比較醫(yī)學(xué)雜志, 2007, 17(11)∶ 662- 665.

[20] ARAMASTRIY, ROYOF, EBEROVAJ, etal. Urinaryandfecal immunoglobulin A, cortisoland 11- 17dioxoandrostanes, andser-um cortisolin metaboliccage housed femalecynomolgu smonkeys (Macacafascicularis) [J]. JournalofMedicalPrimatology, 2007, 36(6)∶355-364.

[21] 劉先菊, 楊帆, 林樹柱等. 虎血清免疫球蛋白(IgG)的純化及純度、活性鑒定[J]. 中國比較醫(yī)學(xué)雜志, 2007, 17(11)∶ 637-640.

S8

A

1007-1733(2016)11-0077-02

2016-07-26）