畜禽免疫球蛋白的功能及应用

新闻热线(010)87765385转13 订阅服务(010)87765385转17 投稿信箱DWBJ@263.NET3 4 免疫球蛋白具有抗体的特性，这是 免疫球蛋白的主要功能。它能与抗原相 结合，从而有效地清除入侵的病原体，中 和其所产生的毒素；或清除某些自身衰 老的细胞，是免疫系统的重要组成部分， 又是其进行自我调节的重要因素。 " 一、各类免疫球蛋白的 理化特性与功能 " 家畜的免疫球蛋白有IgM、IgG、IgA、 IgE和IgD5种，其中所有哺乳动物都有IgM、 IgG和IgA，也可能有IgE和IgD；家禽的免 疫球蛋白主要有IgM、IgG、IgA和IgD的类 似物。它们的主要特性如表1所示。 （一）IgG是血液中含量最高的免疫 球蛋白 它在抗体介导的防卫机理中占 主要的地位。因为IgG相对较小，比其它 免疫球蛋白更易逸出血管，所以易于参 加体表和组织的防卫。IgG能通过人和兔 的胎盘，IgG有抗细菌、抗病毒和抗外毒 素等多种活性，调理，凝集和沉淀抗原， 但只在有足够分子存在并以正确构型积 聚在抗原表面时才能结合抗体。 （二）IgM在大多数家畜的血清中含量 仅次于IgG IgM分子由浆细胞完整分泌， 畜禽免疫球蛋白的功能及应用 ■ 高进东 华中农业大学动物医学院、北京博爱动物医院 丁明星 华中农业大学动物医学院 430070 是由5个全同单体构成的五聚体。因为IgM 的分子很大，所以通常仅存在于血液内， 对组织液或外分泌液重的保护作用没有多 大贡献。B细胞表面的IgM为单位，以一 定的方式排列，起抗原受体的作用。 （三）IgA单体具有IgG的相似结构， 含丰富的碳水化合物 IgA有形成多聚体 的倾向，如二聚体、三聚体和较高的多聚 体。分泌至黏膜的IgA主要是二聚体，由 J链连接。IgA是外分泌液中主要的免疫 球蛋白，在保护肠道，呼吸道，泌尿生殖 道，乳腺和眼睛，抵抗微生物的入侵方面 起关键作用。IgA不能结合补体，也不能 作为调理素，但能凝集颗粒性抗原和中 和病毒。 （四）IgE在重链的铰链区附近比IgG 多了一个功能区，因此分子量较大 家 畜血清IgE的浓度很低，但是它介导I型过 敏反应，具有重要意义。IgE还对蠕虫侵 袭的免疫应答有关。IgE有独特的Fc区， 能结合肥大细胞和噬碱细胞，与抗原一 起介导这些细胞释放血管活性物质。IgE 加热到56℃30分钟即被破坏，这在免疫 球蛋白中也是独特的。 （五）IgD很少分泌，主要是作为成 熟B细胞上的抗原特异受体 大多数成 熟B细胞上这两类免疫球蛋白结合抗原 的特异性完全相同。未成熟的B细胞表面 只有IgM，随着成熟而获得IgD。大多数脾 脏B细胞表面IgD差不多是IgM的10倍。 人，猪，鸡和一些实验动物已证实有分泌 性IgD存在。 " 二、免疫球蛋白的应用 " （一）禽免疫球蛋白的应用(以鸡为 例) 大约在100多年以前，Klemperer (1893年)发现免疫的鸡可以将免疫球蛋 白从血清转移到蛋黄中，具有IgG一样的 免疫球蛋白作用。随着免疫学和生物化 学检测技术的迅速发展，对于鸡免疫球 蛋白的特点、发生和应用有了更深的认 识。与哺乳动物相比，鸡的IgG具有取材 方便、产量高、可消除用哺乳动物IgG进 行血清学反应产生的非特异性反应等特 点，鸡的卵黄抗体提取物注射或口服还 可以用于某些传染病的预防和治疗。 鸡的免疫球蛋白主要有IgG、IgM、IgA 和IgD的类似物。其中应用最多也较为成 功的是IgG。与哺乳动物的IgG相比，鸡 IgG具有许多独特的性质，鸡血清中主要 的免疫球蛋白是IgG，其能以类似哺乳动 物胎盘传递的方式转移到卵黄中，且含 量超过鸡血清。尚未证实鸡IgM和IgD的 存在，因此，又称鸡的IgG为Yolk IgG，简 称IgY。鸡各类免疫球蛋白中应用较多的 是卵黄抗体IgY。 1.卵黄抗体在疾病防治方面的应用。 早期对IgY的研究主要用于确定对某些疾 病的免疫力，后来用于各种病原体免疫 鸡所产生的IgY用于动物和人类某些疾病 的防治研究，现就目前此方面的研究总 表1 家畜免疫球蛋白的主要特性和功能 特 性 免疫球蛋白 IgM IgG IgA IgE IgD 分子量(104) 90 18 18～36 20 18 沉降系数 19s 7s 7s(9～15) 8s 7s 血清浓度(g/L)0.5～5 3～29 0.1～5 2.3～4.2*(狗)0.03**(鸡) 电泳迁移 β γ β-γ β-γ γ 主要合成部位 脾和淋巴结 脾和淋巴结 肠道和呼吸道 肠道和呼吸道 脾和淋巴结 抗细菌 +++ + + 抗病毒 + + +++ ·营养与保健 动物保健 2006年第7期 总第107期 3 5 结如下。 Hiraga等(1990年)为了研究被动保护 轮状病毒引起的腹泻，用牛轮状病毒抗 原免疫鸡获得了高滴度的抗轮状病毒卵 黄抗体(CEYI)，用CEYI喂养健康的猫和 已感染了轮状病毒的狗，结果从服用了 安慰剂的轮状病毒引起腹泻的猫的粪便 中均能检出轮状病毒，而服用了CEYI的 猫仅个别能检出，故认为如连续服用 CEYI，就可能预防和治疗轮状病毒引起 的儿童腹泻及其它感染。 易序权（1987年）、李祥（1993年） 制备抗鸡IBDV和NDV的卵黄抗体，用于 紧急预防和治疗IBDV和NDV，取得了很 好的效果。 范玉芳等（1994年）选择临床无白 痢的鸡场，分离自11个发病鸡场的法氏 囊病毒制备灭活苗，皮下接种，收集高免 蛋黄，供制备卵黄液。注射后12小时鸡 体内开始有抗体，并在体内维持5～7天， 第8天全部转阴。应用该抗体早期预防对 缺乏母源抗体的雏鸡可以提高免疫水平。 边传周等（2000年）研究发现，当 鸡群发生脑脊髓炎(AE)后，肌肉注射抗 脑脊髓炎卵黄抗体（效价1:16以上），同 时在饮水中添加抗菌素，鸡群死亡率为 64%，而不用任何药物治疗的鸡群死亡 率为14.2%。该实验显示：抗AE卵黄抗 体与病毒灵抗菌素有良好的协同效应。 张英等（1991年）对实验鹅用小鹅 瘟强毒尿囊液间隔10天两次皮下接种， 收集免疫鹅所产的蛋，制备卵黄抗体，推 广预防和治疗，紧急治疗，预防保护率达 90.8%，治愈率95.2%。 汪铭书等（1997年）发现，鸭病毒性 肝炎(DVH)是一种高致死性的急性传染病, 卵黄抗体在防治该病中起到了积极的作用. 用卵黄抗体控制仔猪大肠杆菌性腹 泻的研究只在1992年由Yokoyama等首先 进行。Jin等（1998年）的体外实验表明, 经喷雾干燥的含抗K88菌毛抗体的鸡卵 黄粉能阻碍K88＋ETEC与猪小肠黏膜的 黏附。肖驰（1998年）等还比较了菌毛 蛋白卵黄抗体和细菌疫苗卵黄坑体对猪 大肠杆菌性腹泻的预防效果，结果表明 二种卵黄抗体都有效，但菌毛疫苗抗体 效果更好。实验还显示卵黄抗体对仔猪 黄痢的治愈率高于庆大霉素、土霉素和 痢特灵。Marquardt等（1999年）用一种 地方株ETEC(K88+)菌毛抗原免疫母鸡后 获得的卵黄抗体，对新生的和提前断奶 的仔猪也有效。肖驰（1998年）等制备 的鸡抗猪大肠埃希氏菌K88、K99、987P 和F41卵黄抗体能有效地防治仔猪大肠 埃希氏菌腹泻。卵黄抗体与菌毛抗原的 亲和力远远超过母乳中的抗体及高免血 清中的抗体与抗原的亲和力，卵黄抗体 可以中和仔猪大肠杆菌毒素，从而起到 保护作用。 卵黄抗体中的特异免疫球蛋白所产 生的被动免疫，可保护感染牛轮状病毒 的模型小鼠。 Yokoyama H等（1998年）给鸡注射 犊牛沙门氏菌疫苗，免疫后收集鸡蛋制 备高免卵黄抗体粉，将提取抗体粉溶解 在牛乳中，用奶瓶喂给犊牛。实验表明， 随着卵黄抗体滴度的升高，犊牛出现腹 泻和高热的时间延迟，且程度较轻，粪便 中检出细菌数少，临床反应与抗体滴度 呈良好的量效关系。 在水产研究中，鳖病日趋增多，现已 发现其中危害最大的穿孔病，白底版病， 粗脖子病等,毛宁等（1999年）自病鳖体 内分离到CH-108，SG-001(噬水气单胞 菌A.hydrophila)，PC-007(温和气单胞菌 A.sobrio)，FC-007(豚鼠气单胞菌A. caviae)，四株菌，并制备了四联苗。芬次 给母鸡皮下注射，每次间隔10天，测得 血清抗体效价大一定水平收集鸡蛋制备 高免卵黄抗体，注射病鳖，治愈率36.6%， 治疗效果有待提高，但其价格便宜，取材 方便，可刺激机体的非特异性反应。 在植物学研究中，给产蛋母鸡注射 水稻白叶枯ZJ-173菌苗，收集高免蛋黄， 制备针对水稻白叶枯菌的卵黄抗体，用 于监测该病的发生，效果也很好。 综上所述，应用家禽这一丰富资源 制备抗病卵黄抗体(粉)，其成本低，使用 方便，保存容易，效果可靠等优点，可用 于对多种疾病的防治，研究中具有很大 的开发前景。但它也有不可避免的缺点， 如可能带有蛋传染性疾病的病原(如减蛋 综合征，禽白血病，枝原体等病原)，对 养禽业存在潜在的威胁。另卵黄抗体十 分粘稠，所以注射困难，吸收慢，在注射 部位易形成干样物质、肿大或坏死等，影 响抗体的作用及商品外观。因此该类产 品质量有待进一步的提高，产品性状有 待改善。 2.IgY抗体主要用于实验室诊断和研 究。IgY最常用于ELISA实验和免疫电泳。 据报道，鸡抗体比哺乳动物IgG需要较高 的盐可分子浓度，而最近报道，在低盐浓 度时也有极好的功能，或者在缓冲液中 加入4%～5%PEG则易形成沉淀线。 Sturmer等（1994年）用鸡抗体ELISA实 验定量测定天然的或重组的α酰胺酶， 其敏感性的低限为0.2ng/mL，本实验可 用于测定标本中或体外组织培养中的分 泌酶。Jensenius等（1981年）将I125标记 的IgY用于放射免疫实验中的第一和第二 抗体。 利用提纯并标记的IgG、gM、IgA可 用于检测抗原及检测抗体生成细胞的动 态变化。例如李峰等HRD的免疫鸡IgG用 免疫组化法检查鸡的组织切片中的IBDI和 IB病毒抗原。刘终贵等利用提纯的鸡IgG、 IgM、IgA及其酶结合物，检测了接种IBDV 雏鸡在接种ND疫苗后免疫器官组织抗体 生成细胞的变化和感染IBDV雏鸡体液中 IgG、gM、IgA含量的变化。由于单抗具有 高度的抗原特性，用于临床检测有利于 实现操作技术的标准化和简便化，1986 年Macket制备了抗鸡IgM McAbs，并且用 于鸡血清中分离和IgM。J.Rodenbeny等利 用制备的抗鸡IgG、IgM、IgA单抗采用间 接免疫荧光抗体的定量分析法和荧光活 化细胞分类法对感染IBDV的SPF鸡B、T 细胞亚群进行动态分析。 总之，鸡免疫球蛋白比哺乳动物的 免疫球蛋白具有更多的优点，将哺乳动 物改为鸡免疫球胆白在许多情况下可改 进免疫学检测法。 （二）关于家畜免疫球蛋白的应用 1.初乳中免疫球蛋白的免疫作用。 ·营养与保健 新闻热线(010)87765385转13 订阅服务(010)87765385转17 投稿信箱DWBJ@263.NET3 6 初乳含有丰富的各种免疫球蛋白，在新 生仔畜免疫力发育成熟之前，它可以保 护仔畜，防止感染疾病。 初乳产生免疫力的成分是复杂的， 但可以简单的认为是免疫球蛋白。IgM的 应答反应期是短暂的，仅有24到48小时， 是对感染最初的应答所产生的抗体。IgG 是对感染因子第二步的应答反应产生的， 产生的IgG可以维持一个较长的时期，防 止畜体进一步受到感染。IgG在防止菌血 症和败血症方面具有特别的功能。一般 IgG约占血清中免疫球蛋白的80%左右。 IgA在肠道、呼吸系统和乳腺产生局部的 免疫力，IgA由局部分泌，它趋向于保存 在产生部位，产生特异性的免疫力，可防 止幼畜患肠炎或其它肠道疾病。IgA常常 对防止病毒感染非常有效。 实验表明，畜种不同初乳和常乳中 免疫球蛋白的含量不同，猪初乳含IgA的 总量比牛乳、绵羊和山羊多，IgA在猪乳 中是占优势的，自浓度在常乳中比初乳 中减少了3倍，而IgG却减少了大约30倍。 与此相反，反刍动物常乳中IgG一直占有 优势，尽管其浓度下降了30倍以上，由 于IgA在非反刍动物和IgG在反刍动物常 乳中是比较稳定的，说明动物奶中免疫 球蛋白被蛋白酶的分界是有限的，反刍 动物乳中的部分IgG被主动运输的同时， 乳腺中的浆细胞也可产生同等量的IgG。 也许在很多病例中，IgG并没有阻止 犊牛患病的作用，极少量的IgA是在反刍 动物的乳腺里产生的，然而在母猪和母 马，乳腺里的IgA是由浆细胞产生的，而 乳中的IgA直接经小肠吸收。因此许多由 乳中运送来的IgA将对仔猪和马驹经常容 易感染的肠道疾病具有活性。 宋春阳等（2002年）研究发现，对猪 而言，在出生时产生抗体的能力很低，须 靠肠壁吸收初乳中完整的γ-球蛋白而获 得被动免疫性。一般认为，仔猪在出生后 24～36小时内肠道可借助于内吞机制完 成对γ -球蛋白的吸收，因此，从初乳中 获得足够的免疫球蛋白对仔猪被动免疫力 的建立及早期生长发育的保障职位重要。 这是由于胎盘的特殊结构使得包括猪在内 一些个别中的哺乳动物哺乳后代不能在胎 儿期获得被动免疫力，而是在出生后从初 乳中获得被动免疫力。猪初乳中的免疫球 蛋白占总乳清蛋白的60%以上，其中80% 为IgG，其次为IgA和IgM等，它们具有保 护乳腺和为新生仔猪提供免疫力的双重功 能。新生仔猪在被哺喂初乳3～4小时后血 液中就开始出现IgG，且浓度逐渐上升，从 而使新生的仔猪获得被动免疫力。新生仔 猪在出生后的第1、2天内，肠道既可以吸 收同类动物的IgG，也可吸收异类动物的 IgG，以建立起被动免疫力，如牛奶出入的 IgG在新生羔羊的肠道中与羊初乳中的IgG 有一样快的吸收力。仔猪出生后能否及时 得到初乳，对其成活率和抗病率由直接的 关系。 犊牛免疫球蛋白的水平高则抗病能 力强，母牛IgG及IgE通过初乳传递给犊 牛，犊牛吸收初乳中的免疫球蛋白具有 两种防御效能，其中一部分有小肠吸收， 进入血液，可防止败血症，另一部分则留 在小肠对下痢症发挥局部防御作用。 2.家畜免疫球蛋白对于疾病的防治。 不仅各种家畜乳中的免疫球蛋白对子自 代有很重要的价值，还用来制备康特异 病原体的血清，对由该病原体引起的疾 病能起到较好的防治作用。国内外相关 报道很多，现将其研究综合如下。 （1）猪瘟：钟怀民等（2002年）从 病猪群中分出的健康猪群，即使注射猪 瘟免疫球蛋白，对病程短，只有体温升高 而无其它临床症状的猪，治愈率达 100%；对病程较长，以表现出猪瘟临床 症状的，治愈率只有37.5%。对上述同 样病程的病猪采用猪瘟活疫苗猪舍，治 愈率分别为40%和0。 （2）猪伪狂犬：李六金等以陕西关中 毛驴作为免疫反应供浆动物，研制用于 预防和治疗抗猪伪狂犬病免疫球蛋白生 物制剂，获得理想结果。 （3）仔猪下痢：袁锦和用来自同一猪 场的健康猪血清，仅灭能处理后，饱和硫 酸铵盐析法提取IgG,用不同浓度的IgG，肌 肉注射防止仔猪下痢，结果：预防效果与 血清组合对照组有显著差异（p<0.05）， 治疗有效率达100%。 （4）犬细小病毒性肠炎（血痢）：该 病是犬群中最常见的传染病之一，其发 病率和死亡率高达50%～100%，李六金 等（2002年）选用陕西关中富有的特产 大型毛驴作为免疫动物，研制用于预防 和治疗细小病毒性肠炎的有效药物—— 抗犬细小病毒性肠炎免疫球蛋白生物制 剂获得成功。按照农业部有关规定和要 求，经在全国31个省市区使用后，治疗 病犬10万余只，应急预防5万余支，治 愈率高达92%。符子华等（1993年）也 有相关报道。 （5）仔猪大肠杆菌：Chidlow J.W. 等用口服免疫法对激发猪初乳中IgM类大 肠杆菌抗体起到较好作用。 3.家畜免疫球蛋白的其它应用。 （1）各种免疫球蛋白源在断奶资助 日粮中的应用：仔猪刚断奶时的生产性 能是养猪业中最令人头疼的问题，这一 期间最大的挑战是免疫问题。T.E.Shipp 等（2001年）应用天然免疫源（喷雾干 燥蛋粉、喷雾干燥血浆粉）及特制球蛋白 增强仔猪免疫系统功能。 （2）制备二抗用血清免疫球蛋白：崔 青山等（1993年）应用辛酸法——DEAE 纤维素吸附过滤法提纯的IgG制备RIA用 二抗，供做RIA药盒试剂，该二抗抗体效 价高、特异性好、抗体亲和力强。 （3）药物检测：黄永科（2001年）等 为特异性检测猪克伦特罗（CL），将CL与牛 血清白蛋白（BSA）偶联后，选取10头大 ×大×约三元杂交猪5头为免疫组，用偶联 物BAS-CL对其进行免疫，制备猪抗CL抗 血清，获得高特异性高纯度的猪抗CLIgG。 （4）动物血清中免疫球蛋白含量的测 定：丁明星等（2005年）从猪血清和初乳 中分离出免疫球蛋白，分别免疫兔子，获 得兔抗猪免疫球蛋白，进一步用来检测不 同药物组猪血清中免疫球蛋白的含量。 综上所述，免疫球蛋白正越来越受 到畜牧兽医行业的重视，其相关研究及 报道也日趋完善。本文从免疫球蛋白的 定义、结构、功能及应用等方面对其进行 了综述，供畜牧兽医工作者借鉴。■ ·营养与保健