猪的免疫器官及其生理作用

主题策划FEATURE26猪业科学 SWINE INDUSTRY SCIENCE 2010年 第10期猪的免疫器官及其生理作用苏丹萍，蒋爱翔，贺东生*（华南农业大学兽医学院广东省人畜共患病重点实验室，广东广州510642）现代猪业养殖以集约化为发展方向，疫病控制是集约化养猪需要重点解决的问题。在实际生产中，随着各种各样的疫苗及免疫增强药物的广泛使用，为了取得良好的免疫防病效果，需要对猪的免疫器官、免疫细胞和免疫机理有更进一步的了解。猪的免疫器官是猪机体执行免疫功能的组织结构，包括中枢免疫器官和外周免疫器官。两类器官有着极其紧密的联系，中枢免疫器官是B、T淋巴细胞分化、成熟的场所，外周免疫器官接受中枢免疫器官输送来的淋巴*通讯作者：贺东生，男，教授，博士后，主要研究方向动物传染病的诊断与防治。细胞，是进行免疫应答的主要场所。1  中枢免疫器官（centra immune organs）中枢免疫器官又称一级免疫器官（primary immune organ），发生于胚胎早期的内外胚层连接处。其本身及其中的淋巴细胞的发育增殖不需抗原刺激。在胚胎期摘除，其周围器官的发育将受到影响，将严重影响机体的免疫功能。主要包括胸腺和骨髓。1.1  胸腺（thymus） 1.1.1  结构猪的胸腺属于颈胸型，主要位于胸腔前部纵膈内，向前伸展至颈部直达甲状腺。猪从妊娠的第2周就开始由内外胚层连接处开始分化，直至大约2岁时开始退化，皮质和髓质逐渐被脂肪组织所替代。猪胸腺的的大小随时间而变化，就胸腺与体重的比来说，在出生时最大；但若论其绝对大小来说，大约在4至6月时处于最大值。胸腺表面有结缔组织形成的被膜，深入胸腺实质成为胸腺膈，将胸腺分成许多不完全分隔的小叶。小叶外周部分为皮质，中心部分为髓质，相邻髓质彼此连续。胸腺内有上皮性网状细如何有效提高猪群免疫力当前猪的疾病严重威胁着一些猪场，使猪场的经济效益受到很大影响，如何控制疾病的发生成为一个棘手的问题，在目前的饲养管理模式下，引种频繁、过度采用高床饲养、过度消毒、大量抗生素和劣质霉变饲料的使用等等都会导致猪群免疫力的减退。近年来，我国养猪业集约化、规模化程度不断提高，伴随着发展而来的也有气势汹汹的疫病。一般情况下，猪群机体自身的免疫力可以抵抗病菌的侵害，但是当遇到外界不利因素时，如生产应激、营养不平衡等都会造成猪群免疫力下降，正常的免疫应答不能产生，进而造成猪群发生疫病。如何避免生产中的不利因素造成的猪群免疫力下降，提高猪群生产性能，让我们来共同探讨。主题策划FEATURE27 2010年 第10期 SWINE INDUSTRY SCIENCE 猪业科学胞和淋巴细胞2种主要细胞。胸腺皮质部分网状上皮细胞较少，而胸腺淋巴细胞非常多，几乎将网状上皮细胞全部覆盖。胸腺皮质代谢迅速，所以其中血管分布非常多，毛细血管的内皮连接紧密，又与网状细胞连在一起，形成了胸腺屏障，使得抗原只能到达髓质，而不能进入皮质。可防止血液内大分子抗原1.1.2  胸腺的主要功能1.1.2.1 产生T淋巴细胞 胸腺是主管细胞免疫的器官，T细胞的主要任务就是执行细胞免疫反应。猪的造血干细胞经血流迁入胸腺后，先在皮质增殖分化成淋巴细胞。其中约95%的淋巴细胞死亡，只有约5%的淋巴细胞继续进入髓质，发育成为成熟的T淋巴细胞。这些细胞穿过毛细血管后微静脉的管壁，顺着血液循环，再迁移到周围淋巴结的弥散淋巴组织中，此处称为胸腺依赖区。整个淋巴器官的发育都依赖于T淋巴细胞，胸腺是周围淋巴器官正常发育所必需的。当T淋巴细胞充分发育，迁移到周围淋巴器官后，胸腺重要性便会逐渐减低。 1.1.2.2 产生和分泌胸腺素和激素类物质 从上世纪40年代开始，已从胸腺中提出十几种有效的体液因素，它们无种属特异性，在某种程度上代替胸腺机能，以微量存在于血中，以环核苷酸（cAMP）作为第二信使，可视为胸腺激素（thymin）。胸腺素是由上皮性网状细胞产生的活性物质，它能促使幼稚的淋巴细胞分化成熟，并且能激活T细胞。可使干细胞分化发育为含有许多嗜碱性颗粒的肥大细胞其表面有受体，为参加速发型变态反应创造了条件。1.1.2.3 巡查摧毁异样的突变细胞 能消除胸腺内的突变细胞及对自身成分有受体的禁忌细胞株，控制自身免疫疾患。胸腺活动的高峰期在幼儿时期，对T细胞的成熟起着至关重要的作用。若在此期间切除胸腺会引起严重的免疫缺陷病，表现为T细胞免疫缺陷，细胞免疫不能建立，B细胞的功能也受到一定程度的影响。在成年期，胸腺主要通过分泌胸腺激素对免疫系统起调节作用。切除成年猪的胸腺后，体内的淋巴细胞数和细胞免疫应答功能逐渐减弱。1.2  骨髓（bonemarrow）1.2.1  组织结构猪骨髓位于骨髓腔内，具有免疫和造血的双重功能。猪骨髓可分为红骨髓和黄骨髓，红骨髓是造血器官，黄骨髓是脂肪组织。随着年龄的增加，红骨髓逐步为黄骨髓所代替，然而在胸骨内的红骨髓则终身保留，在扁骨中肩脾骨、铭骨和颅骨的红骨髓保存的时间也较长。在贫血或大失血后，黄骨髓能逆转为红骨髓，以应造血的急需。所谓干细胞就产生于红骨髓。1.2.2  功能1.2.2.1 红骨髓是各种免疫细胞的发源地红骨髓是猪以及其他哺乳动物机体中重要免疫细胞，除T细胞需从骨髓到胸腺中驯化成熟外，其他免疫细胞几乎都是在红骨髓中发育成熟的。当骨髓功能缺损时，可引起严重的混合型免疫缺陷病。1.2.2.2 吞噬作用骨髓内有大量巨噬细胞和中性粒细胞，一旦识别发现病菌和毒物颗粒侵入或体内出现的衰亡细胞，即将其吞噬和清除。1.2.2.3 成骨作用骨髓内有未分化的间充质干细胞、成纤维细胞、成骨细胞等，能进行创伤修复和成骨作用。2  外周免疫器官（peripherccl immune organs）外周免疫器官又称二级免疫器官（second immune organs），猪的外周免疫器官主要包括脾脏、淋巴结以及黏膜免疫系统，是T、B淋巴细胞定居和对抗原刺激进行免疫应答的场所。2.1  脾脏（spleen）2.1.1  组织结构脾脏是包括猪在内的所有哺乳动物体内最大的免疫器官，约占全身淋巴组织总重量的25%，具有免疫和造血2种功能。骨髓也具有免疫和造血的双重功能，但需要注意的是脾脏以免疫为主，而骨髓是以造血为主。猪的脾脏位于腹前部的左侧，质柔而富有血管，色暗紫。脾脏的表面被一层结缔组织外膜所覆盖，含有弹性纤维与平滑肌。外膜向脾内分成许多小支构成小梁，支撑着脾髓。脾髓又可分为白髓和红髓。白髓为淋巴细胞环绕动脉聚集而成，包括小动脉周围淋巴组织鞘（淋主题策划FEATURE28猪业科学 SWINE INDUSTRY SCIENCE 2010年 第10期巴鞘）和淋巴小节（脾小节）两部分。红髓位于白髓的周围，可分为脾索和脾窦。脾索是彼此吻合成网状的淋巴组织索，其中含有网状细胞、B细胞、巨噬细胞、浆细胞和各种血细胞。脾窦又叫血窦，分布于脾索之间，有大量的脾动脉终末毛细血管开口。2.1.2  功能2.1.2.1 免疫功能在受到抗原刺激后，猪脾脏生发中心明显，白髓动脉周围淋巴组织鞘变厚，淋巴小结大量增生，鞘内淋巴细胞及浆细胞的数量大量增加，产生大量抗体。巨噬细胞数量也增多，脾可变的肿大。经测定，猪脾脏中T细胞约占40%，B细胞约占60%，是产生抗体的主要基地。 2.1.2.2 造血功能猪脾脏在胚胎期主要担负着造血功能（产生红细胞），成年后仍具有少量干细胞，当严重缺血时可恢复造血，称为髓外造血。2.1.2.3 滤血作用 猪脾脏是血液通路上的滤过器官，其中含有大量巨噬细胞，其吞噬能力比其他器官强（脾＞肝＞肺＞血＞肾），能滤除外来抗原、异物、体内衰老的血细胞和死亡细胞碎片等物质。2.1.2.4 储血功能 猪及其他哺乳动物的脾脏能将血细胞浓集于脾索及脾窦内，当机体需要时可释放大量血细胞至血流内。2.2  淋巴结（lymph node）2.2.1  组织结构猪淋巴结呈圆或豆状，遍布于机体淋巴循环的径路上，分布遍及全身，以便捕获从机体外部进入血液—淋巴液的抗原。在易受抗原侵犯部位或机体的关卡要害处分布密集，是机体的第2道防线，总数约有300至600个。猪淋巴结表面由结缔组织被膜覆盖，并伸向内部构成小梁，成为淋巴支架，内部充满淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞。淋巴结分为皮质区和髓质区两部分，皮质区含有大量的淋巴小结（滤泡），在未接触抗原前称为初级淋巴小结，由密集的小淋巴细胞构成。接触抗原刺激后，淋巴小结增大，由网状组织、不同发育阶段的B细胞和少量的T淋巴细胞构成，称为二级淋巴小结即生发中心， 2种细胞混合分布对体液免疫中的T、B细胞协同作用有重要意义。髓质分髓索和髓窦两部分，髓索是B细胞分布区，并分布着许多浆细胞、网状细胞和巨噬细胞。脾窦位于髓索之间，充满着淋巴液，含有许多吞噬细胞，是滤过淋巴液的组成部分。2.2.2  功能2.2.2.1 滤过和吞噬作用 病原体侵入猪皮下或黏膜后，很容易进入毛细淋巴管回流入淋巴结。病原体一旦进入淋巴管和淋巴窦内，经过迁回的淋巴管流速变缓，在窦内的巨噬细胞，能将其吞噬而清除，如对细菌的清除率能达到99%，但对病毒的清除率很低。猪淋巴结状态常与抗原性、毒力、数量以及机体的免疫状态有关。2.2.2.2 进行免疫应答 抗原进入淋巴结后，巨噬细胞和树突状细胞可捕获与处理抗原，使相应特异性受体的淋巴细胞发生转化。识别抗原与细胞间协作的部位在浅层皮质与深层皮质交界处。引起体液免疫应答时，淋巴小结增多增大，窦内巨噬细胞和淋巴细胞增多，生发中心内B细胞不断增殖分化，向髓索迁移，髓索内浆细胞大量增加，所以输出淋巴液内抗体含量剧增，比平时高达近100倍。引起细胞免疫应答时，副皮质区明显扩大，效应性T细胞输出量比平时增加25～75倍。淋巴结内的T细胞约占淋巴细胞总数的75％，B细胞占25%，大颗粒淋巴细胞极少或无，淋巴结内细胞免疫应答和体液免疫应答常同时发生，以哪一种为主视抗原性质而定。3  黏膜免疫系统（mucosal immune system，MIS）猪的黏膜免疫系统又称黏膜相关淋巴组织（MALT），是广泛存在于猪黏膜固有层的淋巴组织，主要分布于肠道黏膜、呼吸道黏膜、被皮以及扁桃体和阑尾等部位。宿主黏膜表面良好防御功能的保持要依赖于非免疫保护作用和免疫应答反应两者的健全和完整。非免疫保护包括：①常住正常菌群抑制潜在病菌的生长；②消化道蠕动和气管、支气管纤毛上皮细胞的纤毛定向摆动，以减少潜在的病菌与上皮细胞的作用；③胃酸、胃胆盐的微环境不利于病菌生长；④黏膜上皮细胞分泌的糖蛋白构成细胞膜的外被，称糖萼或细胞衣，在上皮表面与病菌间形成屏障；⑤溶菌酶、乳铁蛋白、乳过氧化物酶对某些病菌具有抑制作用。消化道、呼吸道等黏膜，以及被毛皮肤存在广泛与外界接触的上皮细胞表面，它是病原体侵人机体的主要部位，是受作用于黏膜表面的特定抗原发展起来的，与全身免疫系统有所不同。黏膜免疫系统由与消化道、呼吸道和泌尿生殖道相关的淋巴组织以及被毛系统组成。黏膜免疫系统的组织结构及其功能如下。3.1  猪肠道相关淋巴组织肠道相关淋巴组织是指存在于整个消化道淋巴组织的总称，包括阑尾和肠集合淋巴结等。相当于鸟类的法氏囊，是猪B细胞主要的增殖分化、发育的基地。但肠道相关淋巴组织既有中枢淋巴组织结构特征，又有末梢淋巴组织的结构。3.2  阑尾（appendix）猪阑尾位于回盲部，管壁由黏膜、黏膜下层肌层和外膜组成，其中黏膜具有淋巴器官的特点，黏膜表面被覆单层柱状上皮，上皮下的结缔组织中含有许多淋巴小结和弥散的淋巴组织，甚至侵入小肠黏膜。猪阑尾的主要功能是使白细胞接触胃肠道里的大量抗原（外来物质）。因此，阑尾可以帮助抑制具有潜在破坏作用的体液性抗体反应，同时能主题策划FEATURE29 2010年 第10期 SWINE INDUSTRY SCIENCE 猪业科学够提供局部的免疫作用。阑尾吸收肠道内的抗原并对其作出反应。这种局部的免疫系统在生理免疫反应以及对食物、药物、细菌或病毒性抗原的控制中发挥了重要的作用。目前，科学家正在对这些局部免疫反应与炎症性肠疾