免疫应答和免疫调节

动物免疫营养专题,王 忠 博士/副教授中国农业大学动物科技学院电话-mail：,动物健康面临突出问题-免疫力低下,生物安全控制措施不完善：导致病原菌感染单独感染、混合感染或继发感染几率增加；免疫抑制病和不同种类应激的威胁：导致免疫抗病力下降、继发感染增加，加剧了疾病死亡率；抗生素不规范使用：导致抗药性菌株产生、畜产品药物残留、动物免疫机能下降等；营养代谢病发生率不断增加等。,预防和控制动物疾病、确保动物健康的措施,生物安全：消毒、隔离饲养、检疫改善饲养管理和畜禽舍内外环境疫苗免疫接种-调节免疫抗病力的特异性手段药物预防和治疗供给营养平衡、充足和适宜的日粮抗病育种,调节动物免疫抗病力和抗感染能力的非特异性手段,通过应用营养性物质如脂肪酸fatty acids、氨基酸amino acids、维生素vitamins、微量元素minerals等，确保日粮营养平衡，营养素需要量满足需要，从而提高机体免疫抗病力；通过应用具有免疫调节活性或者抗感染作用的非营养性物质如益生菌probiotics，益生元probiotics、生物活性多糖biological active polysaccharides, 生物活性多酚biological active polyphenols和酸化剂acidifier等手段，调节动物免疫功能，增强机体抗感染能力，替代抗生素；,内容提纲,第一节 免疫学基础理论第二节 免疫应激和营养物质代谢 （以Kirk C. Klasing, University of California, Davis的讲义为主）第三节 以免疫调节剂生物活性多糖beta-1,3/1,6-glucan 为例，研究其免疫调节和抗球虫感染作用（参考C M Cox, Avian Immunobiology Laboratory, VirginiaTech, ),第一节 免疫学基础理论Immune response and Immune regulation,王 忠 博士/副教授中国农业大学动物科技学院电话：01062732156E-mail：,提 纲,一、免疫学基本概念二、免疫应答和免疫调节三、家禽免疫学基础理论四、营养免疫学研究手段和评价方法,需要掌握的几个重要问题,什么是免疫？免疫的主要特点？什么是免疫调节？免疫调节（正/负调节）在何种情况下对动物健康和生产有利？什么是“免疫稳态”理论？什么是免疫应答？什么是非特异性免疫应答? 家禽体内承担非特异性免疫应答的主要细胞和信息分子？,什么是特异性免疫应答？家禽体内承担特异性免疫的主要细胞和信息分子？什么是先天性免疫？与非特异性免疫有何区别？什么是获得性免疫？与特异性免疫有何区别？先天性免疫和特异性免疫之间的桥梁联系分子有哪些？（一些具有抗原递呈作用的细胞和分子如巨噬细胞、DC细胞等）,什么是细胞免疫？参与细胞免疫的主要细胞和分子？什么是体液免疫？参与体液免疫的主要细胞与分子？细胞免疫与体液免疫有何区别和联系？,家禽肠道粘膜免疫的组成细胞和分子及其功能？免疫-神经-内分泌网络理论以及在免疫应激试验研究中的指导意义？免疫应激反应与物质代谢、营养物质在体内分配的关系？免疫应激与营养物质需要量的关系？营养与免疫的关系？研究营养和免疫的关系，有何重要理论意义和现实指导价值？家禽营养免疫研究中常用试验模型？,第一节、基本概念,1. 免疫immunity、免疫学immunology2. 免疫的基本特点：精确识别自己和非己recognition of self and nonself、特异性specificity免疫记忆immunologic memory3. 免疫基本功能：免疫防御 immune defence, 抗感染免疫维护自身稳定 immune homostasis（自身耐受）免疫监视 immune surveillance 免疫调节immune regulation,4. 抗原antigen 免疫原性immunogenicity 和反应原性reaction genicity 半抗原hapten、抗原决定簇（antigen determinant)或抗原表位(epitope)、载体(carrier)抗原类型：胸腺依赖性抗原TDAg（SBRC、BSA）,胸腺非依赖性抗原TIAg（LPS）; 完全抗原complete和不完全incomplete 抗原；天然抗原natural、人工抗原artifical 和合成抗原synthetic,重要抗原：细菌抗原Bacterium Ag：鞭毛抗原falgellar Ag、菌体抗原somatic Ag、荚膜抗原capsular Ag、菌毛抗原pilus Ag）病毒抗原virus Ag：囊膜抗原envelop Ag、衣壳抗原envelop Ag、可溶性抗原毒素抗原toxin Ag: exotoxin, antitoxin, toxoid寄生虫抗原parasite Ag血型抗原Blood group Ag,5. 免疫系统 immune system：一级和二级免疫系统免疫器官和组织 immune organ and tissue免疫细胞 immune cell, immunocytes免疫相关分子：抗体antibody（单克隆Mab和多克隆抗体)、补体Complement、细胞因子cytokines（白细胞介素interleukins, IL、淋巴因子lymphokine, LT、干扰素IFN)免疫相关细胞表面分子：白细胞分化抗原（CD抗原）；参与T或B细胞抗原识别和活化的CD分子，粘附分子adhesion molecule主要组织相容性复合体（MHC I and MHCII）,抗原呈递antigen presenting cell：M，DC, B cell非特异性免疫nonspecific immune response：宿主屏障结构，吞噬细胞吞噬，正常组织和体液中抗菌物质，固有免疫innate immunity（Toll-like receptor-mediated炎症反应）特异性免疫specific immune response：T细胞免疫cellular immunity、B细胞免疫（体液免疫humoral immunity）、粘膜免疫mucosal immunity免疫应答immune response和免疫调节immune regulation,第二节 免疫应答和免疫调节,一、免疫应答（immune response, Ir）：1）针对外来抗原物质（细菌、病毒、真菌、寄生虫等）或刺激物质而言（营养物质、毒素等），2）机体免疫细胞对抗原识别、处理，细胞的活化、增殖、分化或无能、凋亡，以致产生一系列生物学效应的全过程。3）其效应大多是生理性的反应，在某种情况下亦可发生病理现象。,1、免疫应答的基本特点,免疫应答不同于一般的生理反应和病理反应，其具有如下特点：辨别“自己”（免疫耐受和自身免疫病）和“非己”（免疫清除），特异性， 记忆性， 生物学意义：在于识别“自己”和“非己”，并在此基础上，清除侵入机体的异己抗原，如对病原微生物及其产物、自体恶变细胞等，以保持机体的生理平衡，使机体免受损害，称生理性免疫应答。,2、免疫应答类型,1）按参与免疫细胞分类 ：B细胞介导的体液免疫(humoral immunity)T细胞介导的细胞免疫(cellular immunity or cell-mediated immunity，CMI) 。2）按抗原刺激顺序分类 ：初次应答(primary response)再次应答(secondary response)，3）按应答效果：正免疫应答 positive immune response负免疫应答 negative immune response,3、免疫应答的部位,中枢免疫器官 （一级免疫器官）： 骨髓bone marrow和胸腺thymus，产生的免疫细胞，这是特异性免疫应答产生的物质基础（阴性和阳性选择，MHC选择，形成成熟的免疫细胞（阳性细胞、双阳性细胞）转运至外周免疫器官；外周免疫器官（二级免疫器官）： 主要是淋巴结lymph node和脾spleen，则是产生免疫应答的主要场所（当外源性抗原入侵，进入机体到达外周免疫器官，经加工、处理，供抗原特异性淋巴细胞识别与结合，从而诱导免疫应答。粘膜相关淋巴组织 mucosal associated lymphoid tissues, MALT,免疫细胞、免疫物质的起源、分化和生成,胸腺,骨髓,分化,抗原刺激,效应T细胞,记忆细胞,记忆细胞,浆细胞,淋巴因子,抗体,4、免疫应答的基本过程三阶段,1）特异性抗原识别（见图1）抗原呈递细胞（APC）和淋巴细胞协作APC将外源抗原处理成抗原肽，连接到MHC上，形成抗原肽-MHC分子复合物。共表达于APC表面，供淋巴细胞识别,抗原提呈过程,2）淋巴细胞活化：细胞间粘附分子、共刺激分子、细胞因子等共同作用促进T、B淋巴细胞活化T、B淋巴细胞活化产生免疫效应细胞（T效应细胞、浆细胞）和免疫效应分子，还产生免疫记忆细胞；3）效应阶段：免疫效应细胞和效应分子共同发挥作用，产生细胞免疫和体液免疫效应的阶段。结果：排除非己抗原物质或诱导产生耐受，从而维持机体正常的生理状态，也可引发免疫相关性疾病。,5、T细胞介导的免疫应答,（1）T细胞活化的要求：TCR和协同刺激分子 （CD28/B7分子激活应答；CTLA-4 降低应答）,T细胞激活的双识别与双信号示意图,抗原,吞噬细胞,T细胞,记忆T细胞,效应T细胞,摄取,呈递处理,增殖分化,二次免疫,T细胞介导的细胞免疫过程,裂解 靶细胞,与靶细胞结合,淋巴因子,抗原,释放,继续进入体液免疫,细胞免疫和体液免疫的区别与联系？,T细胞活化的第一激活信号1）抗原肽、有丝分裂原等2）T细胞表面受体（TCR）： TCR1（ T cells,）：大多为CD4+CD8- ， CD4-CD8+ T 细胞，95% 存在于免疫器官，有MHC限制性； TCR2 ( Tcells）：大多为CD4-CD8-， 存在于肠道粘膜组织和上皮，无MHC限制性，是主要的肠道粘膜固有免疫细胞，主要参与非特异性免疫；受感染刺激可产HSP3）表达于APC细胞表面的MHC分子：MHCI类分子结合CD8+T细胞，MHCII类分子结合CD4+T细胞4）表达于T细胞表面：CD4和CD8分子的协同受体(co-receptors)如CD28， CLTA-4等,T细胞活化的第二激活信号1）协同刺激分子costimiulator（+）CD28结合配体B7 分子：指T细胞表面CD28分子与APC表面相应配体B7-l(CD80)和B7-2(CD86)的结合。 2）APC表面（+）：还表达VCM-1、细胞间粘附分子-1（ICAM-l）和淋巴细胞功能相关抗原-3( LFA-3等协同刺激分子，它们分别与T细胞表面的VLA-4、LFA-1及CD2结合，共同提供T细胞活化的第二信号。 3）协同刺激分子CTLA-4（-）/B7 （配体）：活化的T细胞还表达CTLA-4（细胞毒性T细胞活化抗原4) 、并与其配基B7-1和B7-2结合后、，继而活化SHP-1等抑制性磷酸酶，使CD3分子内ITAM中已磷酸化的酪氨酸去磷酸，从而产生负性调节信号，可向T细胞发出抑制信号；4）T细胞信号转导抑制剂：环孢霉素CsA（竞争钙调磷酸酶），雷帕霉素mTOR（竞争蛋白激酶）,（2）T 细胞活化的信号传导,第一步：TCR受体交联免疫突触immunological synapse APC表面抗原肽-MHC结合TCR，然后结合T细胞内主要的信号传导分子如TCR相关的膜蛋白(如CD3，CD4、CD8及CD45)分子上；第二步：信号的跨膜传递：蛋白激酶和蛋白磷酸酶（PTK活化蛋白酪氨酸激酶途径，早期） 激活细胞内蛋白酪氨酸激酶 PTK，使免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM)发生磷酸化。继而蛋白被激活，触发胞质中一系列激酶活化和级联反应，将活化信号传递给其他分子(如PTK、ZAP-70、PLC-) 、,经活化的PTK ZAP-70使接头蛋白(LAT、SLP-76)磷酸化，它们与含有SH2功能区的磷脂酶C-(PLC-)结合，使之活化；磷脂酰肌醇途径，PLC-的酪氨酸被磷酸化而活化后，即可裂解胞膜的磷脂而产生肌醇三磷脂(1P3)和甘油二酯(DG)。IP3可开放胞膜Ca2+通道，并促进胞内钙储释放，使胞质Ca2+浓度升高，继而活化胞质Ca2+神经素，后者使胞内核转录因子NF-AT去磷酸化而被激活，并向核内转位。位于胞膜内面的DG可结合并活化蛋白激酶C(PKC)，然后激活转录因子NF-B，后者传位至核内，将活化信号传至细胞核。,第三步：转录因子活化途径磷脂酰肌醇代谢和MAP激酶相关途径 指T细胞活化信号经肌醇磷脂代谢，分别活化丝氨酸-苏氨酸特异的PKC、钙离子信号途径和Ras-MAPK途径，产生激酶磷酸化级联反应，并使T细胞内转录因子活化。转录因子即DNA结合蛋白，包括AP-l、NF-KB (nuclear factor-KB)、Oct-l和NF-AT (nucler factor of activated T cell)。活化的转录因子与相关基因的调控区结合，通过增强启动子活性而促进基因转录如IL-1、IL-2、TNF-a等 ；NF-B是由TCR活化信号激活的转录因子。DG和Ca2+活化PKC，PKC使NF-KB与其抑制物IKB (inhibitor of NF-KB)解离，由胞质转移至细胞核内。,第四步 T细胞基因的活化和表达在活化初期(30min内)，激活的MAPK，使核转录因子(如c-Fos，c-Jun）；钙调磷酸酶激活转录因子NF-AT；PKC激活转录因子NF-kb等，转录因子转位和启动子结合启动基因转录，即可调节IL-2和原癌基因c-myc表达；其后数小时可见多种细胞因子及其受体合成；较晚期可见细胞分裂相关的转铁蛋白受体、极迟抗原(如粘附分子VLA-1)等表达。,（3）T细胞应答的效应由两类效应细胞完成,1）CD8+细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL或Tc ) 可释放穿孔素、颗粒酶、细胞因子（INF-、TNF、IL-2等）；并表达结合效应分子死亡受体途径Fas/FasL；特异性的杀伤或溶解靶细胞/诱导靶细胞凋亡； CTL释放的淋巴因子可激活靶细胞内的溶酶体系统，促进靶细胞通透性变化而裂解，释放抗原物质，参与体液免疫,2）CD4+Th细胞所介导 Thl细胞：活化M,并分泌细胞因子IL-2、TNF、LT、IFN-r等和表达膜表面分子（CD40L）可激活靶细胞， 诱导特异性细胞免疫应答或炎症反应（迟发型超敏反应DTH）；而FasL导致靶细胞凋亡）。 Th2细胞： 分泌IL-4 IL-5活化B细胞,而表面表达CD40L结合B细胞的CD40,促进B细胞增殖，产生抗体，提高粘膜免疫力和介导体液免疫 已活化的T细胞在IL-2和IFN-等细胞因子作用下，有些增殖分化为效应T细胞(TDTH和CTL细胞)；有些分化为静止的记忆T细胞。,效应T细胞及其效应分子,T细胞效应的生物学意义,抗感染，T细胞效应主要针对胞内感染的病原体，包括抗细菌、抗病毒、抗真菌和抗寄生虫感染。抗肿瘤，包括CTL的特异性杀伤作用、M和NK细胞的ADCC效应及细胞因子直接或间接的杀瘤效应等。免疫损伤作用，T细胞效应可参与型超敏反应、移植排斥反应及某些自身免疫病的发生发展。,6、B细胞介导的免疫应答,（1）B细胞活化要求1）抗原：TD抗原（需要CD4+Th细胞MHCII类-抗原肽复合分子参与）和TI抗原（包括细菌多糖、脂多糖、多聚蛋白质等，无需Th细胞参与）2）B细胞受体（BCR）： 包括mIgM（不成熟B细胞）mIgM和mIgD（成熟B细胞）mIgG、mIgA、mIgE（记忆B细胞）以及Ig和Ig以非共价键构成； BCR既能识别蛋白质抗原、肽、核酸、多聚糖、脂类及小分子化学物质，BCR又能特异性识别完整蛋白质抗原的天然空间构象，还具有识别蛋白质降解而暴露的决定簇的空间构象的功能。,抗原,吞噬细胞,T细胞,B细胞,记忆B细胞,浆细胞（效应B细胞）,抗体,抑制病原体的繁殖或对机体细胞的黏附,与抗原结合形成沉淀或细胞集团,摄取,呈递处理,淋巴因子,增殖分化,分泌,二次免疫,B细胞介导的体液免疫过程,少数,记忆细胞寿命长，对抗原十分敏感，能“记住”入侵的抗原。当抗原再次入侵时，迅速分裂、分化产生新的浆细胞和新的记忆细胞。,当相同的抗原再次入侵人体时，体液免疫如何进行？有何特点？,特点：时间短 作用强,体液免疫中产生浆细胞（抗体）的途径有哪几条？,（2）B细胞活化需要的几个信号1）抗原与BCR-可变区交联，活化PTK， 使IgIg细胞内区ITAM磷酸化，继而激活syk，引起磷脂酶(PLC-)活化，通过磷脂酰肌醇途径产生IP3和DG，再分别激活PKC和使胞内Ca2+浓度升高，参与B细胞激活、增殖。2）B细胞第二活化信号主要由CD40与CD40L等多个粘附分子对的相互作用所提供。CD40主要表达在B细胞、单核细胞和DC表面；CD40L主要表达在活化的CD4+T细胞和肥大细胞表面。CD40CD40L在B细胞活化、针对TD抗原的抗体产生、Ig类型转换、记忆B细胞和生发中心的产生、诱导静止期B细胞的活化、阻断B细胞的凋亡等诸方面发挥重要作用。3）B细胞表面CDl9CD2lCD81形成B细胞活化的共受体。其中CDl9是酪氨酸激酶的底物。,B细胞激活信号的胞内传递,1、磷脂酰肌醇途径-属于PTK2、PI3K途径：属于丝氨酸-苏氨酸激酶3、MAPK相关途径：Ras（ G蛋白，鸟苷酸结合蛋白）MAP途径,（3）Th细胞对B细胞应答的辅助作用）细胞初次免疫应答，由DC与M负责摄取、处理抗原，以MHC-类分子-抗原肽复合物的形式将抗原提呈给CD4+Th细胞；而再次免疫应答，是由B细胞内吞。 ）活化T细胞表达的CD40L与B细胞表面CD40分子结合产生第二活化信号(其他粘附分子也参与)。激活的Th细胞(主要是Th2)产生IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13等细胞因子，辅助B细胞活化、增殖与分化，介导粘膜免疫和体液免疫。,B细胞激活双信号,（）抗体产生规律和效应抗体产生规律：初次应答首先IgM产生，消失也快，其次产生IgG；再次应答也首先产生IgM消失也快，随后尽快产生IgG，产生量大、持续时间长抗体效应：IgA、IgG（IgY）、IgM、IgD、IgE1）中和作用：抗菌、抗病毒、抗寄生虫感染2）激活补体C3途径：（IgM、IgG、IgA）3）结合细胞：（抗体Fc片段-FcR) 发挥免疫调理吞噬（补体C3b参加）、ADCC杀伤、I性过敏发应（IgE介导或FcR ）4）穿过粘膜、胎盘,二、免疫应答的调节,（一）免疫应答调节的特点：发生在免疫应答过程中，存在免疫系统内调节（各种免疫细胞之间、免疫分子之间、抗体独特型-抗独特性抗体之间）和免疫系统外调节（遗传基因之间，神经内分泌免疫系统、环境因素），存在正负效应的调节：增强免疫/免疫抑制，有规律，有节奏、按顺序进行，产生最适宜的效应，以保持机体内环境的稳定：“免疫稳态理论”局部或全身免疫应答异常的表现：免疫病理损伤（持续性感染、过敏反应、自身免疫病，肿瘤等）,（二）免疫应答调节的种类,1. 免疫系统内调节抗原调节： 完全抗原和不完全抗原；TD和TI抗原（多糖抗原）； 多糖抗原(诱导IgM)，蛋白质抗原（诱导细胞免疫与体液免疫）、脂类抗原； 外源性抗原和内源性抗原；不溶性抗原和可溶性抗原（诱导体液免疫）； 细胞内感染（诱导细胞免疫）和细胞外感染；抗体反馈性抑制调节：IgM正调节促进体液免疫、IgG负调节、抗独特型抗体网络调节（负调节）、抗原抗体复合物负反馈调节补体调节（+）：主要参与巨噬细胞、B细胞（IgG）,中性粒细胞, 肥大细胞（IgE)介导的调理吞噬、炎症、溶菌和杀菌、调节体液免疫应答作用, 这些细胞表面有补体受体C3R（配体iC3b),免疫细胞间调节T细胞：CD4+辅助性T细胞，按分泌细胞因子不同分成四类Th0 Th1 Th2细胞Th17 cellsTh0前体T细胞nave T cells：分化成Th1细胞、Th2细胞、Th17细胞；Th1细胞：分泌IFN-、IL-2 和TGF-，促进巨噬细胞增殖，介导参与促进T细胞免疫应答和炎症反应（细胞内感染为主），抑制Th2细胞介导体液免疫，诱发迟发型变态反应；Th2细胞：产生IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13和TGF-，增强抗体介导的免疫应答；抑制巨噬细胞分泌、T细胞增殖和CTL细胞杀伤等细胞免疫反应；诱发速发型变态反应。 Th17 细胞：分泌IL-17，参与固有免疫和炎症反应；Th3 细胞：分泌TGF-，抑制Th1，CTL， B，NK细胞增殖和功能,图1 Th-1/Th-2 及其分泌的细胞因子在功能上的拮抗,Th1和Th2细胞功能之间关系,TCL/Tc （CD8+）杀伤性或抑制性T细胞 （Tc1 和Tc2）产生IFN-通过Fas/FasL杀伤靶细胞（病毒、肿瘤细胞）和抑制免疫应答Treg 免疫调节性细胞 CD4+CD25+Foxp3+， 包括： 自然调节性T细胞(nTreg）、适应性调节性T细胞（iTreg，如Th3、 Tr1）和其他调节性T细胞，可产生TGF-和IL-10），产生免疫负调节 B细胞：分泌细胞因子（IL-4、IL-10等）、IgG、呈递抗原等参与免疫调节。但B细胞分泌的IL-10可抑制Th1细胞免疫NK细胞：IFN-r等，杀伤靶细胞巨噬细胞：呈递抗原、分泌细胞因子（IFN-r、IL-1、IL-6、TNF-a、趋化因子等）以及激素（PGE2）等物质调节免疫,细胞因子cytokines调节网络由非神经内分泌细胞分泌的、能调节自身和其他细胞功能的小分子可溶性蛋白质或多肽。细胞因子种类繁多，其调节作用也极其复杂，它们所表现的不同调节作用与其本身浓度、作用的细胞类型以及微环境密切相关。介导和调节特异性免疫应答的细胞因子可以调节淋巴细胞的激活、生长、分化和发挥效应。,IL-2(+)：巨噬细胞、T细胞等产生，增强细胞免疫应答，IL-1(+)：传递抗原活化信号，在协同刺激分子和粘附分子的协同作用下，促进Thl细胞产生IL-2，促进Th2细胞分泌IL-4、IL-5、IL-6和IL-10等，介导免疫应答。IL-10(-)：是CTL分化因子及B细胞活化因子，它抑制巨噬细胞分泌TNF、IL-l、IL-6和趋化因子，抑制巨噬细胞对T细胞的辅助作用，使T细胞增殖能力和CTL细胞杀伤能力下降，抑制细胞介导的免疫应答，相对增强体液免疫应答。IFN- (+)：通过刺激抗原提呈细胞表达MHC类分子，促进CD4+细胞的活化。,一些细胞因子的主要生物学作用,IL-1 IL-2 IL-3 IL-4 IL-5 IL-6 IFN-促进细胞增殖 + + + + + + 趋化因子作用 + 增强细胞杀伤活性+ + 诱生细胞因子 + +诱生细胞因子受体+ + + + +诱生MHC分子 + + +诱导Ig转类 + + + ,2、免疫系统外调节（神经-内分泌-免疫网络）,大量研究证实：神经内分泌系统和免疫系统之间存在着复杂的双向互相调节的联系, 一方面免疫系统及其产物可以调节神经内分泌功能; 另一方面某些神经内分泌激素和激素受体已被包括在免疫系统的内源成分中, 它也可以影响和调节免疫功能, 它们之间形成了一个完整的调节环路,神经-内分泌-免疫调控网络,内分泌器官产生激素对免疫系统产生调节下丘脑：CRH（促皮质素释放激素）、儿茶酚胺、ACTH、糖皮质激素（免疫抑制）；垂体：生长激素和催乳素（免疫促进）；底物P、肠多肽VIP、5-羟色胺5-HT、C-反应蛋白CRP、热应激（休克）蛋白HSP、HP等神经递质：去甲肾上腺素和乙酰胆碱调节免疫细胞的活动。去甲肾上腺素：作用于淋巴细胞上的肾上腺腺素2受体，使细胞内cAMP水平增高，对抗体产生、NK细胞活性起抑制作用；乙酰胆碱：通过蕈毒碱受体使cGMP升高，促进抗体产生。雌激素、皮质醇可抑制免疫应答，生长激素、甲状腺素和胰岛素则有免疫促进作用。肝脏：可产生急性相蛋白APP，如C反应蛋白、HP、血纤蛋白原、MBL、C3等抗感染物质,生长抑素SS（-）: 具有广泛的免疫抑制作用, 不仅抑制T 淋巴细胞的增值, 限制胃泌素释放, 还可以抑制免疫球蛋白的合成, 特别是对IgA 的合成抑制作用可达20%50%; SS 还抑制单核巨噬细胞的活化、分泌, 并诱导其凋亡,对于自然杀伤细胞的杀伤活性也有一定的抑制作用。脑垂体分泌的生长素(GH+) 和催乳素( PRL+) :几乎对所有免疫细胞包括淋巴细胞、巨噬细胞、外周自然杀伤细胞(NK 细胞) 、中性粒细胞和胸腺细胞都有促进分化和加强功能的作用, 因此在体内有广泛增强免疫功能的作用。适量的甲状腺素+:可促进T 细胞从胸腺进入外周血, 有利于B 细胞和浆细胞的分化, 增强免疫球蛋白的合成。,免疫细胞也可产生内分泌激素免疫细胞除产生的一些细胞因子也可以作用于中枢神经系统，引起发热、食欲减退及ACTH、内啡肽等分泌增多、肾上腺皮质系统活化等多种神经内分泌反应。免疫细胞分泌激素：炎症因子（IL-1、IL-6、TNF-a）、GH、PGE等作用于下丘脑。淋巴细胞不仅对免疫系统分泌的细胞因子敏感，而且也对激素和神经递质（neurotransmitters)的调节敏感。环境因素等 ：高温应激、低温、饲养密度、运输应激等,3、遗传调节：免疫应答的水平受MHC（主要组织相容性复合体）控制抗病育种的理论基础，受到MHC连锁基因。,第三节 家禽免疫学基础,一、影响家禽免疫力的因素二、家禽免疫系统组成三、非特异性免疫应答四、特异性免疫应答五、粘膜免疫,一、影响家禽免疫力的因素,品种：抗病育种（遗传）年龄：幼龄动物和老龄动物营养：免疫的物质基础（免疫器官生长、发育、成熟；免疫分子的合成）环境因素：应激（温度变化、有毒有害气体、运输等）疾病：病原微生物感染，感染引起免疫，产生免疫保护或免疫病理动物免疫营养需要量大于生长需要量。,二、家禽免疫系统,免疫器官immune organ免疫细胞 immunocytes免疫相关分子 immune molecules,中枢免疫器官免疫细胞生成、分化和成熟,免疫器官,外周免疫器官成熟免疫细胞定居和免疫应答场所,骨 髓（干细胞分化）：B细胞,哈德氏腺（上呼吸道免疫和体液免疫）,胸 腺（T细胞、胸腺素）：T细胞,脾脏：Bc50-65%,Tc35-50%,M、功能多,淋巴结:鸡无，鸭鹅有两对颈胸和腰部但鸡有淋巴集结，浅皮质层B细胞、深皮质层以T细胞为主,粘膜相关淋巴组织(免疫屏障）：胸腺依赖区以T细胞为主,法氏囊：B细胞、法氏囊素,骨髓部分组织（再次免疫应答的场所）,免疫细胞,粒(白)细胞系统：占外周血60-70%, 寿命短, 包括嗜中性粒细胞吞噬介导杀菌、吞噬和ADCC；嗜酸性IgE受体介导抗寄生虫感染、嗜碱性和肥大细胞介导有IgE-Fc受体引起的I型变态反应,淋巴细胞,单核巨噬细胞系统,T和B淋巴细胞两个大群:均有不同的表面抗原和表面受体标志等,淋巴细胞样细胞:NKC, N, D细胞,树突状细胞DC：最强专职的抗原递呈APC,包括血液中单核巨噬系统和组织中巨噬细胞（肝、脾、肺、脑等）,无抗原受体,有Fc、CR和Cy受体可结合IgG和补体，非特异性免疫,红细胞系统：有补体受体参与免疫调节(吞噬和呼吸爆发）,无抗原受体,将抗原递呈给MHC类分子结合Tc,可分泌IL-1,IFN、TNF和补体,免疫分子,细胞因子cytokine :多种细胞产生,包括白细胞介素interleukin, IL /淋巴毒素Lymphotoxin, LT/干扰素IFN等,具有双向调节(免疫应答和炎症反应)相互作，激素样作用,非特异性杀菌物质: 补体complement (C3C4甘露糖结合蛋白Mannan-binding protein, MBL等), 干扰素interferon、C反应蛋白CRP,防御素defensin、NO、溶酶体酶、粘液素mucin、抗菌活性肽antimicrobial peptide等,抗体antibody：非特异性和特异性抗体参与体液免疫；Igs (IgA、IgG、IgM)等,三、家禽非特异性免疫应答,禽类免疫系统的主要功能是具有抵抗有害物质及传染性疾病抗原入侵的能力。该系统大致可分为两部分：先天性免疫系统和获得性免疫系统。先天性免疫innate immunity 特点：具有先天性、非特异性和非专一性（对所有病原体都有防御作用）、无记忆性、反应迟钝和效率相对较低的特点。机体抵御外来应激的第一道防线（纤毛、粘膜屏障）。包括：炎症与吞噬反应，补体参与反应等主要由固有免疫细胞介导TLR、NOR等受体介导,家禽非特异性免疫应答,一、非特异性免疫应答（nonspecific immunity）：基础、早期皮肤与粘膜血-脑屏障血-胎屏障,物理屏障: 纤毛或绒毛/胃肠道收缩/紧密连接蛋白、完整性和通透性/修复程度,化学屏障: 酸度/胆汁酸和胆盐/溶菌酶/粘多糖/消化酶系/短链脂肪酸/粘液素/NO/自由基等,微生物屏障:共生菌群/有益微生物菌群（有益菌和有害菌）,免疫屏障: 上皮淋巴细胞/sIgA/细胞因子平衡/抗菌肽/防御素/细菌素等,参与非特异性免疫的细胞,吞噬细胞,NKC,嗜酸性嗜碱性,M细胞,巨噬细胞:存在于多种器官/粘附能力/寿命长/有MHCFcRCRI 但无抗原受体，负责非特异性和特异性免疫,嗜中性粒细胞:胞浆含溶酶体颗粒和杀菌蛋白,有FcR/C3R受体无抗原受体，吞噬和强大杀菌、抗感染免疫早期,嗜酸性有IgE-Fc受体抗寄生虫释放组胺酶等,嗜碱性（肥大细胞）占血0.2%，亲和IgE，可释放肝素、组胺、白三烯介导I型过敏反应,无特异性受体/不需MHC参与/产生IFN-r/杀病毒和肿瘤细胞,在肠粘膜上/无MHC、抗原递呈,参与非特异性免疫的主要物质,（1）参与非特异性免疫的细胞：1、巨噬细胞：活化的巨噬细胞可表达MHCI/MHC II分子、协同刺激分子B7和多种粘附分子、具有IgG-Fc受体（FcR）和C3b受体以及多种细胞因子受体，但无抗原受体。活化的巨噬细胞能产生多种胞内酶和胞外酶如溶菌酶、溶酶体酶、髓过氧化物酶以及近百种生物活性分子如多种细胞因子（IL-1、IL-2、IL-12、TNF-a、IFN-r等)、补体C、多种凝血因子、神经肽（b-内啡肽）、激素以及反应氧代谢中间产物和NO。产生主动吞噬、杀灭和消化病原微生物等抗原物质。参与免疫应答和免疫调节，促进NK细胞、T细胞活化。,2、中性粒细胞neutrophils/heterophils：呼吸爆发、吞噬细菌、病毒、毒素3、NK细胞 ：Natural killer Cell,10%,CD16+, 分泌IFN-r，有抗病毒和抗肿瘤作用4、M细胞Macrophage: 抗原呈递5、DC细胞dendritic cell：抗原呈递作用强,（2）天然免疫分子：主要存在于体液中补体Complement：血液或组织中一组不耐热，有酶活的蛋白质，C1到C9，可参与机体非特异性和特异性免疫（抗感染、免疫调节、介导免疫病理）干扰素 IFN -r：广谱抗病毒天然抗体凝集素 agglutinin：MBL（甘露糖结合蛋白）粘液素 mucin， 由GC细胞产生抗菌蛋白和抗菌肽：防御素 defensin、溶菌酶、天然抗菌肽等,（3）免疫应激相关激素和蛋白质儿茶酚胺糖皮质激素GC 生长激素/GH-IGF-I、PGE2、T3、T4等）应激蛋白质应激蛋白（C-反应蛋白a-CRP、甘露糖结合蛋白MBL、热应激蛋白HSP70、血清淀粉样蛋白SHP、铁传递蛋白）等；（4）吞噬、杀菌相关酶系统溶菌酶 lysozyme，来源于吞噬细胞，作用于G+菌乙型溶素b-lysin ，来自于血清，可作用于G+透明质酸酶吞噬溶酶体（酸性磷酸酶、组织蛋白酶、溶菌酶、葡萄糖醛羧酸酶、髓过氧化物酶MPO等酶进入吞噬小体形成消化空泡称脱颗粒）,（5）机体抗氧化系统（胞内杀菌物质）1）机体自由基产生：氧气参与新城代谢，线粒体的呼吸和氧化磷酸化，产生能量ATP，它几乎是一生命活动的基础物质之一。但是，氧气在参与生命活动的同时也产生氧自由基OFR（oxygen free radicals)，引起细损伤，导致疾病的发生。,2）自由基与机体健康的关系： 自由基作为机体的正常代谢产物，在平衡状态下，其在抗菌、消炎和抑制肿瘤等方面具有重要作用和意义（巨噬细胞和中性粒细胞等吞噬病原体后，短时间来出现一系列杀菌物质如：活性氧中间产物ROD；氧依赖性杀菌途径（超氧阴离子、H2O2、单线态氧、游离羟基等）；NO相关杀菌途径（NO）一旦平衡被打破，如机体受到疾病或某些外源性药物和毒物的侵害，自由基便会产生强大的伤害作用，如：造成生物膜的脂质过氧化损伤，引起酶、氨基酸、蛋白质的氧化破坏，对内脏器官、免疫系统的形态功能产生影响，从而引起机体疾病,甚至死亡。目前，研究发现很多疾病的发生发展都与自由基有关。,3）机体自由基种类：在动物生理病理过程中，密切相关的FR包括 活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)， 活性氮族(reactive nitrogen species，RNS)ROS包括：超氧阴离子自由基(superoxide anion radieal，O2-)、羟自由基(hydrox radieal，OH)H202和单线氧(single oxygen，1O2)等，RNS包括：一氧化氮自由基(NO)、二氧化氮(N02)和过氧亚硝基(.ONOO-)等。,自由基清除系统,酶系统 GSH、GSH-Px 、SOD、 CAT等非酶系统VA、VC、VE、 Zn、 Se、 Cu、胡萝卜素、类胡萝卜素等； a-硫辛酸、多酚类、黄酮类等；还原型细胞色素C、还原型谷胱甘肽、半胱氨酸；肾上腺素、褪黑素、焦没食子酸和NADPH等。,非特异性免疫细胞的功能,1、趋化作用：急性炎症时局部趋化因子chenotactic factor, 浓度增高，吸引大量吞噬细胞（中性粒细胞）到炎症部位；慢性炎症时局部趋化因子浓度下降，局部中性粒细胞减少，但单核-巨噬细胞仍然继续游走浸润；2、识别:吞噬细胞表面有FcR、C3b受体、Toll-like样受体（TLR-细菌和病毒）、NOD-like样受体（NLR-细菌和病毒）、视黄酸诱导基因-1（RIG-1结合病毒）样受体，可结合抗体Fab-微生物抗原复合物，激活补体C3途径3、吞入：吞噬小体phagosome4、消化和杀灭：呼吸爆发、吞噬溶酶体phagolysosome、脱颗粒、,四、特异性免疫应答获得性免疫应答,获得性免疫adaptive immunity：由体液免疫和细胞免疫组成，主要由T (TCR)、B淋巴细胞(BCR)介导，其免疫应答的类型称为法氏囊源性和胸腺源性免疫。获得性免疫特点反应的特异性、针对性、后天获得、和有记忆力的特点。禽类在回应某种疾病抗原的第二次免疫应答中，能够更迅速、更有效。,特异性免疫应答阶段,特异性免疫应答：是动物机体免疫系统受到抗原物质刺激后，免疫细胞对抗原分子的识别并产生一系复杂的免疫连锁反应的生物学效应过程。特异性免疫反应可划分三个阶段：（l）致敏阶段。此阶段是抗原物质进入体内，抗原提呈细胞以及抗原特异性淋巴细胞对抗污的识别阶段；（2）反应阶段。此阶段是抗原特异性淋巴细胞增殖分化为淋巴母细胞，最终成为效应淋巴细胞；（3）效应阶段。此阶段是由活化的 效应性细胞-CTL、 TD细胞 和效应分子-抗体和细胞因子发挥细胞免疫效应和体液免疫效应的过程，这些效应细胞和效应分子共同作用清除抗原物质。,（1）细 胞 免 疫,主要由T淋巴细胞介导免疫主要T细胞亚群：CD4+T细胞识别MHC II类分子、 CD8+T 细胞识别MHC I类分子T细胞表面受体： TCR （有TCR1，TCR2 ） -CD3复合体对抗原肽-MHC分子进行双识别 抗原递呈：巨噬细胞吞噬、消化、加工抗原形成抗原肽，将抗原肽-MHC分子复合物递呈给T细胞（通过TCR），T细胞活化及其信号传导：共刺激分子B7-1，B7-2，,辅助性T细胞Th（CD4+）和细胞毒型T细胞Tc（CD8+）的效应机制Th0细胞分化成Th1,Th2,Th17, 分泌不同细胞因子Th1类型细胞因子IFN、IL-2介导细胞免疫和过敏反应，Th2分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13等介导粘膜免疫和体液免疫，Tc细胞分化成Tc0、Tc1、Tc2，分泌多种大分子物质（穿孔素、颗粒酶）和不同细胞因子（IFN-rIL-2TNFLT)发挥不同作用。抑制性T细胞：CD8+T 细胞，CD4+CD25+调节性T细胞，可下调免疫反应。,（2）体 液 免 疫,主要由B淋巴细胞介导：分致敏、反应、效应阶段 抗原与B细胞表面受体BCR（SIgM，MHC-I、MHC-II，CD19、CD20等）结合，TD抗原：主要是蛋白质抗原， TD抗原致B细胞增殖和活化需要巨噬细胞（IL-1/TNF-a/IL-6)和Th2细胞(IL-4、IFN-r、IL-5、IL-6、CD40L等）参与（MHC-II分子限制）；TI抗原：主要是LPS、内毒素、多糖（葡聚糖、肺炎球菌多糖、水溶性聚蔗糖）。,五、粘膜免疫,1、 粘膜免疫系统的组织结构：三部分粘膜相关淋巴组织（mucosa associated lymphoid tissue, MALT) 摄取抗原和最初反应部位，包括GALT、BALT、CALT、NALT；是粘膜免疫的诱导部位粘膜免疫效应部位：全身粘膜组织的固有层和各种分泌腺（泪腺、唾液腺、乳腺等）及其上皮间淋巴组织致敏淋巴细胞散布途径：由诱导部位经胸导管入血分化成熟在特异性归巢受体(homing receptor) 的介导下，约80 %的免疫细胞归巢到抗原致敏部位(即诱导部位的黏膜固有层或上皮内) 发挥效应功能，由此使黏膜免疫相对独立于系统免疫,肠道粘膜系统结构,2、粘膜免疫系统的细胞组成上皮层的上皮内淋巴细胞：intraepithelial lymphocytes，主要为T细胞（CD8+T细胞）固有层淋巴细胞： mucosal lamina propria lymphocytes（LPL），含有混合淋巴细胞，包括CD4+T细胞和B细胞粘膜淋巴样滤泡淋巴细胞：位于pp结(Peyers patches , PP) ，如M细胞 （microfold cell, 微皱褶细胞),3、肠道粘膜免疫应答机理,抗原递呈：M细胞、IELs、巨噬细胞和树突状细胞均可对抗原递呈。 M 细胞可通过吸附、胞饮和内吞等方式摄取肠腔内抗原性异物并转运抗原，尤其是转运颗粒性抗原至位于其下方的组织，并以囊泡形式转运给凹腔内的M和树突状细胞(DC) ,，再由它们将抗原提供给淋巴细胞,，从而诱发黏膜免疫。M细胞将颗粒和微生物直接转运至黏膜淋巴滤泡的特殊环境，似乎是启动分泌免疫反应的第一步； 免疫应答：1）上皮层IEL：主要为CD8+T细胞，由+ T 细胞和+ T 细胞构成 ，可产生Th1 和Th2 功能相关的细胞因子，调节其他淋巴细胞和上皮细胞功能；也可分泌淋巴细胞因子如可分泌（TNF-a、IFN-r、IL-2) ，因此，在防御肠道病原体入侵方面发挥重要作用，如杀死细菌；清除被病毒感染的上皮细胞，还能刺激上皮细胞更新，保护粘膜上皮细胞完整性以及防御病原体入侵，产生对食物抗原的免疫耐受。,2）肠道上皮细胞EC肠上皮细胞间以紧密连接复合体tight junction protein complex 为主, 刷状缘表面分布致密的碱性磷酸酶ALP与分泌型免疫球蛋白sIgA 和杯状上皮细胞goblet cells 分泌的黏液mucin 组成动物体与外界的一层屏障, 阻止绝大部分外来致病原侵入；可表达MHC I ,MHCII 和CD1 ，发挥抗原呈递功能; 它通过产生分泌成分(SC) , 有效转运S - IgA 从黏膜固有层进入肠腔,参与sIgA 的分泌,还产生大量黏膜免疫调节因子,如IL - 4 和IL - 10 等。,3）固有层淋巴细胞LPL：主要为B细胞和少量T细胞，产生sIgA的主要场所 ，是粘膜免疫应答的主要场所；在肠道黏膜免疫部位的免疫应答以辅助T 细胞(Th2) 型为主,定居在固有层的CD4+ Th2 细胞可分泌多种Th2 型细胞因子,如TGF -、IL - 4、IL - 5、IL - 6 及IL - 10。Th2细胞因子（IL-4,IL-5, IL-6,IL-10,TNF-）：可促进B细胞增殖分化成熟，可协同sIgA+B细胞分化成IgA+细胞，分泌特异性抗体提高粘膜免疫力。,4）sIgA功能-粘膜免疫主要的效应分子,阻抑细菌、病毒粘附肠道上皮：保护粘膜免疫排除：清除病原菌和毒素中和病毒中和毒素促进天然抗菌因子产生对粘膜有亲和性，可抗蛋白质溶解酶作用，保护肠粘膜以防被消化,粘膜免疫应答的结果,黏膜免疫主要的作用对象是：黏膜表面吸入或食入的大量种类繁多的抗原。既可对大量无害抗原如日粮蛋白质：下调免疫反应或产生耐受,也可对有害抗原或病原