水产动物免疫学基础知识
水产动物免疫学的基础知识
一、鱼类免疫学简史：
免疫学技术应用于预防人类和动物的疾病是免疫学的最大成就之一。许多年来，牛痘接种是个体先前未受该病病原体感染，避免该病的唯一手段。随同1934年磺胺药和二十世纪40年代抗生素的问世，治疗严重疾病就有了另外的方法。但即使如今，免疫接种仍是预防疾病的主要方法。随着人们更多学会控制关于动物的免疫应答和与其保护作用有关的疾病抗原，则可指望免疫接种在将来更为重要。在了解了免疫学应用于人医和兽医的某些有意义的早期历史之后。再来看鱼类的免疫。鱼类的免疫学历史很短，其技术类似人医的经验，不同于抗原给予的方法、抗体试验和保护试验。鱼类免疫学中使用的技术，随鱼的种类、病原体和环境而定。
医学和兽医学
发达国家的大多数居民已普遍接种预防天花，脊髓灰质炎、白喉，有时也接种预防麻疹、斑疹伤寒、破伤风、伤寒和流行性感冒。最早正式使用牛痘接种技术于人之一的Edward Jenner （1749~1823），首先注意到接触过牛痘的挤奶女工，对可怕的天花病的流行不敏感。牛痘病毒[一种痘苗病毒（vaccine virus），vaccine一词即源于此]是一种类似于天花病毒的病毒，但牛痘不会造成人的严重疾病，却具有对天花的免疫性。Jenner也熟悉当地的历史情况，在那，土耳其人划破感染个体的脓疱，涂抹于健康人身上使之产生天花，这样他们对以后该并的攻击就自动获得免疫力。Jenner的牛痘接种程序证明是很成功的，因此在欧洲一些国家即开始大量种牛痘。免疫学从此就发展成为一门为人们所确认的科学。
著名的法国微生物学家Louis Pasteur（1822~1895）采用类似Jenner所使用的技术，为一被疯狗咬伤的小孩免除狂犬病患。Pasteur已知狂犬病病毒通过其非正常寄主的动物组织就变弱或减弱，随后其毒性即减弱。当毒性减弱的病毒接种至病人时，很快产生能保护病人免遭有毒性病毒伤害的特异性抗体。Pasteur也研究炭疽[炭疽杆菌（Bacillus anthracis）]，这是那时威胁着牛、羊业的一种细菌性病。他发现这种杆菌的毒力，可通过培养在低温条件下而减弱。现在已知一种无细胞菌苗是有效的，故建议兽医和从事着方面工作的人可接种感染物，作为一种预防措施。
整个十九世纪，在免疫学用于减轻或预防人类疾病时，曾尝试做过许多实验性试验，有时甚至造成巨大损害。因此，在未能更多地掌握关于疾病病原体的致病性，抗原结构和寄主应答机理以前，免疫学的进展缓慢。
现今由于有有关抗原分析的生化知识逐渐增多的有利条件，并由于在免疫化学和免疫应答方面的积极研究，科学家们开始了解到细菌性病和病毒性病的性质，导致疾病征象的抗原及其致病力。
为了查明怎样制作疫苗最为有效，免疫学家剥除病原体的外层，对抗原作生化鉴定，借助电子显微照相显示细胞内的组分和微生物的生理学，利用组织培养和在活体内试验来测定其毒性。
效果良好的菌苗已利用来预防诸如白喉，黑死病(淋巴腺鼠疫)和结核病之类细菌性疾病，这些菌苗是根据每种病原体本身的抗原特性和生理特性而制备的。例如，抗革兰氏阳性白喉杆菌菌苗是一种类毒素(toxoid)，是由致死的感染噬菌体的杆菌产生的一种已改变了的毒素，而结核病菌苗(BCG)是一种毒性减弱的结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)菌株。其他的菌苗也可通过加热，福尔马林或氧仿杀死细菌而制备，并使用全细胞菌苗。
由病毒引起的天花，脊髓灰质炎，麻疹和流行性腮腺炎等疾病也已成功地使用疫苗控制，而早期的狂犬病和天花疫苗是来自实际患病组织干燥的病毒物质或毒性减弱的病毒物质，现在该病的病毒是通过在提外活组织中培养，大规模地增殖、收获和加工成疫苗。
当前用于预防脊髓灰质炎的疫苗有良种类型。Jonas Salk 发展一种甲醛灭活疫苗，1954年以来，已在美国使用，报道脊髓灰质炎病例的数字，已从1952午的21，000例，显著地降低到1967年的30例。其他国家介绍一种毒性减弱的脊髓灰质炎疫苗一萨宾氏疫苗(Sabin vaccine)，其免疫力比杀死的疫苗更长且稳定，尽管减毒疫苗在统计学上更为有效，但美国人害怕毒性逆转而不愿使用活疫苗。为强调安全起见，加拿大和丹麦已选择初次剂量给予死疫苗，随后给予活疫苗作为加强剂量的程序。
黄热病疫苗也使用一种减毒病毒，法国的趋神经性株疫苗是通过小鼠脑的连续转移。个体可获得保护作用，但已有报道发生几起脑炎的病例，这些病例可能是由于疫苗本身所致。现在该疫苗仅使用于10岁或10岁以上的人，这说明使用减毒疫苗确有某些缺点。常有个别偶然情况，病毒的某些原毒性可能恢复，其次在某些条件下，病毒类可发生另一些病症。
现在人类和动物的疫苗，系用极其谨慎的方法在商业性实验室中制备的。大量同类的病原体是在大培养罐中培养的，按疫苗程序培养，收获和制备。疫苗的制备是在严密监视下进行的，以便确保疫苗的纯净。
从以上一些实例，可以了解到免疫接种方法如何造福于人类的，同样的方法也可应用到渔业领域上来。已有论述的一些鱼类最初的免疫实验，是按人类和动物疫苗程序史早期流行的经典模式做的。一些疫苗引用到鱼类后，通过测定产生的特异性抗体来检测其效果，之后保护试验就算完成了。在这些早期实验中，有关疫苗的生化情况，给予量或病原体的毒性等，知道甚少。
前已发表过两篇鱼类免疫学史的综述[Snieszko，(1970)及KIontz 和Anderson(1970)]，这两篇短文提供了早期和最近实验的基本原理，本书也予以评述。在其后研究史的主题中涉及的内容有病原体的分离，疫苗制备，鱼的绐药(给予)，环境条件以及为恶性疾病攻击后的感染和存活结果。
欧洲早期的养鱼家就认识到：
(1)水源和水质情况是控制鱼病的基础；
(2)鱼对于疾病的传染所获得的抵抗力与其年龄成正比；
(3)感染过疾病的鱼群，对以后的动物流行病有较强的抵抗力；
(4)鱼类在池塘之间的转移，尤其在不同孵化场之间的搬运转移，在移入鱼和原来的鱼群中，都有可能引起重度的死亡率。
这些观察所见，是免疫学的先进科学和相应的预防、卫生技术的结合，也是养鱼家一定程度的实践经验总结。
德国的Wilhelm Schaperclaus是鱼病工作方面做工作最多的作者之一，在他的《鱼病学》(1954)一书中，联系他在经常发生斑点气单胞菌(Aeromonas punctata)[美国通称为液化气单胞菌（A. liquefaciens）或嗜水气单胞菌（A. hydrophila）]所致的传染性水肿病的养鲤场免疫接种的经验时指出，经过斑点所致的动物流行病之后还活着的的1、2或3龄鲤鱼的血清中，逐渐产生较高的凝集抗体效价。与此有关，高龄鱼群对动物流行病的保护作用程度较高。他提示这种鲤鱼免疫接种方法也可用于商业生产基地，把感染鱼放进幼鱼群中，那些残存鱼具有获
得性免疫，将最适于饲养到商品鱼规格或亲鱼规格。不过这些方法可能会导致幼鱼数量的大量减少，但获得免疫力的残存鱼群，可以弥补失去的时间和成本。
鱼类免疫学的另一重要篇章，出自加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华市，Cecil B．Duff博士曾在不列颠哥伦比亚大学为取得微生物学的理学博士学位而作过研究。他开始是着重研究表现“微菌落”型(“G”form)的疖病细菌的分离(Duff，1937)。他查明该鱼病病原体生长在含低浓度氯化锂(LiCl)的琼脂培养基上时，就失去毒力或毒性减弱，形成不同特征的细菌苗落。现在知道肠杆菌科(Enterobacteriaceae)中的许多细菌都可分离出粗糙型(毒性减弱)和光滑
型(毒性强)，通过这些不同型菌落的研究，科学家对关于造成疖病细菌的毒性知识有了进一步的了解。
对疖病的早期研究工作，导致Duff进一步研究免除克氏鳟疖病的可能性。1942年Duff
报告了一些口服免疫法实验，他以疖病细菌培养4天毒力强的培养物，制备成二种抗原，一份含有氯仿(CHCl3)死菌的饲料，投喂养在水温6.7—8.3℃范围内的鱼。投喂该种含抗原的饲料6—10周后，Duff用三种不同方法对免疫接种鱼和对照鱼作攻毒试验，水温19.4℃。第一种方法把杀鲑气单胞菌(A．salmonicida)活菌加到水中使鱼感染，结果投喂菌苗组死亡率24％，对照组为75％，第二种方法，通过与临诊患疖病的一些鱼接触感染，投喂组死亡10%，对照组30%；第三种感染方法是注射接踵毒力强的杀鲑气单胞菌，结果投喂组死亡68%，对照组90%。
Duff同时进行了保护试验，通过以活菌为抗原的凝集试验来测定鱼循环血中的抗体。于1941年的多次实验中，查明21尾试验鱼中的15尾有凝集抗体效价，而25尾对照鱼中只有3尾显示有凝集素。非免疫接种鱼中也查见抗体，他认为可能是由于过去接触过疖病感染。
在二十世纪四十年代和五十年代，由于研究基金不足和一些磺胺药物似乎解决了孵化场的许多鱼病问题，用免疫法控制鱼病的兴趣减退了。但在C．B. Duff博士获得成功的鼓舞下，Snieszko和Friddle (1949)给予美洲红点鳟一种热死菌苗，以检验口服免疫法防治西弗吉尼亚州卡尼斯维尔联邦孵化场于12.2℃泉水中发生的一种地方性疖病的效果。经一系列的实验，口服免疫法比得上投喂磺胺甲嘧啶(SMD或罗卡尔(Roccal)[药物商品名，含10%氯化苯甲烃胺（benzalkonium chloride）液，一种皮肤消毒药，鱼病上用1C50000—1：20000浸洗鱼体30分钟]的疗效。也尝试了免疫接种和药物治疗相结合的试验。在分析这些实验结果时，Snieszko 和Friddle指出用杀鲑气单胞菌做实验时的问题，在于找出恒定的可靠的攻击方法。由于难达到在攻击剂量上始终一致，实验结果也就不好判断。在这些实验中，免疫接种组和对照组之
间的死亡曲线，他们未查见有统计上的差异，然而用磺胺甲嘧啶和罗卡尔防治美洲红点鳟疖病的实验中，都证明有一定效果。
和Duff的一些实验一样，Snieszko和Friddle也用离心压积的细菌细胞做菌苗。虽在他们的各次实验中，离心速度和抗原攻击的组合浓度始终是一致的，但假如其他学者重复其实验，结果可能就会不一。Snieszko和Friddle特别重视区分由环境影响(包括鸟的捕食)所致的鱼损失率，和在这些实验过程中必需检测鱼的大小，并直接与对照鱼的生长率作比较。
George Post和美国犹太鱼猎部合作(1963)，于水温15.5℃，用不同方法做了硬头鳟的免疫接种实验，用通常使某些鱼类产生“红嘴”病("red mouth disease)的一种嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)做菌苗。不同的鱼组用1毫升悬液(含有干的热死菌1毫克)伴有佐剂或不伴佐剂，作肌肉注射或腹腔注射。另一组鱼，每天每尾喂以1毫克干重的细菌细胞，饲喂262天。Post查明，虽口服免疫鱼其血清中有凝集抗体，但用事先预测过的LD—90[LD-90，即90%致死量(90％lethal dose)]。有毒力的细菌攻击时，这些鱼只有微弱的保护作用。而那些肌肉注射或腹腔注射的鱼组，不仅血清中有抗体，而且对攻击有显著的保护作用。
鱼类免疫学领域中最活跃的科学家之一的George Krantz博士，做了给美洲红点鳟和鳟注射或饲喂杀鲑气单胞菌菌苗的研究(1963，1964a，1964b)。在那些发表的论文中，记述了他和合作者在宾夕法尼亚鱼类委员会的本纳溪河鱼类研究站的实验，水温保持在11.1℃。
在最初顺序的研究中(1964a)，接种鳟鱼的是福尔马林杀死伴有佐剂或无佐剂的疖病菌苗。在这些实验中，鳟鱼合成抗体的速度和效价，和在兔中的同样实验类似。结果证明在这两种动物中，伴有佐剂菌苗，在产生凝集抗体上更为有效。同时，在用有毒力的杀鲑气单胞菌攻击鱼时，这些鱼有保护能力，而对照鱼和注射没有佐剂的福尔马林死菌的鱼，仅显示微弱的保护作用。
在这些实验结果的鼓舞下，接着进行了第二顺序的研究(1964b)，以比较多种疖病菌苗，方法是：
(1)氯仿杀死并伴有佐剂注射接种；
(2)氧仿杀死，投喂口服；
(3)活菌，投喂口服。
后两种方法不能刺激鱼体产生明显可测出的血清抗体，这些组的保护试验没有进行。
在这时已意识到—些口服投喂方法，将不能解决孵化场的免疫接种程序问题。口服免疫法还有许多特有的复杂情况，例如如何保证所有的鱼都能摄食到足够剂量的菌苗，由于密养，在抵抗力弱的蹲鱼中，可能造成疖病，同时还涉及到处理问题，使得口服免疫法难以实行。
二、基本概念
1、抗原(antigen，Ag)
抗原是一类能诱导机体发生免疫应答并能与相应抗体或T淋巴细胞受体发生特异性免疫反应的大分子物质。抗原又称免疫原(immunogen)。抗原一般应同时具备两个特性：免疫原性(immunogenicity)，又称抗原性(antigenicity)，指能刺激机体产生免疫应答能力的特性；②免疫反应性(immunoreactivity)，或称反应原性(reactinogenicity)，指能与免疫应答的产物发生特异反应的特性。凡同时具有免疫原性和免疫反应性的抗原，就是完全抗原(complete antigen)，包括大多数常见的抗原，例如多数蛋白质、细菌细胞、细菌外毒素、病毒体和动物血清等；凡缺乏免疫原性而有免疫反应性的物质，称为半抗原(hapten)或不完全抗原(incomplereantigen)，例如大多数多糖、类脂、核酸及其降解物以及某些药物(如青霉素在溶液中分解产生的青霉烯酸和青霉噻唑等)等，因其无免疫原性，故不能刺激机体产生免疫应答，但当它们与适当的蛋白载体(protein carrier)如甲基化牛血清白蛋白(MBSA)相结合后，就兼有了免疫原性，由此刺激机体产生的抗体，就可与该半抗原发生特异结合。可以认为，半抗原实为一抗原决定簇(antigenic determinant)。
1.1免疫原性的物质基础
1.1.1相对分子质量大
大分子是抗原的首要条件，其相对分子质量一般都大于旷，凡低于者，一般不具免疫原性。在这一范围内，一般免疫原性还与相对分子质量成正比。但少数物质例外，如明胶(gelatine)的相对分子质量虽高达护，但因其中缺乏含苯环的氨基酸，又易降解，故免疫原性很弱；又如，胰岛素(insuline)的相对分子质量虽仅为5 734，但因其氨基酸成分和肽链结构较复杂，也具有免疫原性；再如，由人工合成的相对分子质量仅为炉的物质，因其由苯基丰富的3个酪氨酸和1个p—偶氮苯砷酸盐组成，居然也出现了免疫原性。
1.1.2结构复杂
在构成生物体的各类大分子中，蛋白质的免疫原性最强，其次是若干复杂多糖，再次是核酸(一般仅作半抗原)，而类脂类物质则最差。在蛋白质中，一般又以含大量芳香氨基酸尤其含酪氨酸者的免疫原性最强。某些原先免疫原性很弱的胶原蛋白(collagen)，若使其与酪氨酸结合，也可增强免疫原性。多糖中，只有少数复杂多糖例如Streptococcus pneumoniae(肺米链球菌)的荚膜多糖等才具有。此外，各种生物大分子的免疫原性强弱还与其构象(conformation)和易接近性(accessibility)有关。前者可决定该抗原分子上的特殊化学基团即抗原决定簇与淋巴细胞表面的抗原受体能否密切吻合；后者则指抗原决定簇与淋巴细胞表面的抗原受体接触的难易程度。某些结构较简单、抗原性较弱的物质，若采用高岭土或氢氧化铝等吸附剂使其聚集成较“复杂”的表面结构，也可达到增强免疫原性的目的。
1.1.3异物性(foreignness)
指某抗原的理化性质与其所刺激的机体的自身物质理化性质间的差异程度。在正常情况下，机体的自身物质或细胞是不能刺激自体的免疫系统发生免疫应答的，因此，一般的抗原都必须是异种或至少是异体的物质。种属关系越远，其组织结构间的差异越大，则免疫原性越强。但是，异物性并非仅体外物质专有，例如，眼球中的晶状体蛋白就是一种自身的淋巴细胞从未接触过的物质；再如，自身物质由于受外伤、感染、电离辐射或药物的影响而发生变化，也可成为“异己”物质即自身抗原(autoantigen)，由此可引起自身免疫系统发生免疫应答，最终导致自身免疫病(autoimmune disease)。对异物的识别功能，是高等动物在个体发育过程中通过淋巴细胞与抗原的接触而形成的一种“非己则异”的免疫识别功能。凡在胚胎期淋巴细胞所接触过的物质，即被当作“自身”物质，否则就属“异己”物质。
1.2抗原决定簇(antigenic determinant)
又称抗原表位(epitope)，指位于抗原表面可决定抗原特异性的特定化学基团。由于抗原决定簇的存在，就使抗原能与相应淋巴细胞上的抗原受体发生特异结合，从而可激活淋巴细胞并引起免疫应答。一个抗原的表面可存在一至多种不同的抗原决定簇，由此产生了一至多种相应的特异性。抗原决定簇的分子很小，大体相当于相应抗体的结合部位，一般由5—7个氨基酸、单糖或核苷酸残基组成。凡能与抗体相结合的抗原决定簇的总数，称为抗原结合价(antigenic valence)。大多数抗原的抗原结合价是多价的，例如，甲状腺球蛋白为40，牛血清白蛋白为18，鸡蛋清为10等；少数抗原是单价的，如Streptococcus pneumoniae(肺炎链球菌)荚膜多糖水解后形成的简单半抗原等。
1.3两类半抗原
无免疫原性但具免疫反应性，能在试管中与相应抗体发生特异性结合并产生可见反应。例如细菌的荚膜多糖等。
1.3.2简单半抗原
或称阻抑半抗原，它既无免疫原性也无免疫反应性，但能与抗体发生不可见的结合，其结果可阻止抗体再与相应的完全抗原或复合半抗原相结合的可见反应，例如S．pneumoniae 荚膜多糖的水解产物等。
1.3细菌的抗原
细菌是一类重要的病原体，其化学成分极其复杂，故每种细菌的细胞都是一个包含多种抗原成分的复合体(图9—11)。
1.3.1表面抗原(surface antigen)
指包围在细菌细胞壁外层的抗原，主要是荚膜或微荚膜抗原。根据菌种或结构的不同，表面抗原还有几种习惯名称，例如Streptococcus pneumoniae的表面抗原称荚膜抗原，E．coli，
Shigella dysenteriae(痢疾志贺氏菌)的表面抗原称荚膜抗原或K抗原(K为德文荚膜“kapsel”之缩写)；而Salmonella typhi(伤寒沙门氏菌)的表面抗原则称为Vi抗原(Vi来自英文virulence，即“毒力”的意思)。
1.3.2菌体抗原(somaticantigen)
指存在于细胞壁、细胞膜与细胞质上的抗原。菌体抗原在过去曾称为“O抗原”，O即德文"ohne hauch”，意即某菌因缺失鞭毛而不能运动从而菌落不能蔓延的意思。目前O抗原已专指细菌尤其是一些肠道细菌表面的耐热、抗乙醇的脂多糖—蛋白抗原。若按E．coli
的O抗原对其分类，已发现有150多种血清型。
1.3.3鞭毛抗原
指存在于鞭毛上的抗原，即鞭毛蛋白抗原，又称H抗原(H为德文hauch，意即菌落在培养基表面会蔓延的，说明这是有鞭毛、会运动的细菌)。
由细菌细胞表面的菌毛蛋白所形成的抗原。
1.3.5外毒素和类毒素
细菌的外毒素一般都是抗原性很强的蛋白质。类毒素则是外毒素经甲醛脱毒后对动物无毒、但仍保留强免疫原性的蛋白质。类毒素可免疫宿主动物以制取相应的抗体(俗称抗毒
素)，用以治疗细菌中毒症，例如白喉抗毒素和破伤风抗毒素等。
1.4共同抗原与交叉反应
在一个同时存在有多种抗原的复杂抗原系统，例如细菌细胞中，只有该系统自身特有的抗原，称特异性抗原(specific antigen)；而为多种复杂抗原系统所共有的抗原，则称共同抗原(common antigen，又称类属抗原"groupantigen”或交叉反应抗原“cross-reacting antigen”)。
一种细菌的细胞通常同时含有上述两类抗原，故能刺激机体同时产生两类相应的抗体。
为简化起见，以下以甲、乙两种细菌且每种菌只限两种抗原来进行分析。如甲菌含A、B 两种抗原，故可刺激机体产生含a、b两种抗体的抗血清。当甲菌与其自身抗血清接触时，可发生很强的反应。又如乙菌含A、C两抗原，故可刺激机体产生含a、c两种抗体的抗血清。当乙菌与其自身抗血清相遇时，也会发生很强的血清学反应。如果使甲菌的菌体(含A、B抗原)与乙菌的抗血清(含a、c抗体)相接触，由于甲、乙两菌有共同抗原A，所以甲菌的A抗原可与乙菌抗血清中的a抗体发生较弱的反应，反之亦然。这类由于甲、乙两菌存在共同抗原而引起甲菌抗原(或抗体)与乙菌的抗体(或抗原)间发生较弱的免疫反应的现象，称为交叉反应(cross reaction)(图9—12a)。在制备诊断用的单价特异抗血清时，常利用交叉反应的原理把某一多价特异抗血清与其共同抗原反应，再把此抗原、抗体复合物去除，就可去除其中的共同抗体，这就称吸收反应(absorption)，如果所用的共同抗原是颗粒状的，则称凝集吸收反应(agglutination absorption)(图9—12b)。
2抗体
2.1 概述
抗体(antibody，Ab)是高等动物体在抗原物质的刺激下，由浆细胞产生的一类能与相应抗原在体内外发生特异结合的免疫球蛋白。抗体的5个特点是：①仅由鱼类以上脊椎动物的浆细胞所产生；②必须有相应抗原物质刺激免疫细胞后才能产生；③能与相应的抗原发生特异性、
非共价和可逆的结合；④其化学本质是一类具有体液免疫功能的球蛋白；⑤因抗体是蛋白质，故既具抗体功能也可作抗原去刺激异种生物产生相应的抗体，这就是抗抗体(antiantibody)。自1890年E．yon Behfing和北里柴三郎将白喉毒素接种人动物体内，并在其血清中发现能中和白喉毒素毒性的第一个抗体“白喉抗毒素”以来，抗体曾被冠以多种名称，包括杀菌素、溶菌素和丁球蛋白(丙种球蛋白)等，直到1968年和1972年，世界卫生组织(WHO)等才决定，凡具有抗体活性以及与抗体有关的各种球蛋白，统称为免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)，因此，免疫球蛋白几乎是抗体的同义词(比抗体的涵义稍广些)。目前，纯化后的Ig已分为5类，其统一名称为Ig；、IgA、IgM、IgD和IgE。
在动物进化的漫长历程中，特异性体液免疫系统中的抗体较晚出现。无脊椎动物不能合成抗体，仅利用非特异的天然凝集素、吞噬细胞或炎症反应去消除外来抗原物质。待进化到脊椎动物后，就逐步出现种种抗体，例如，鱼类一般具有IgM，两栖类具有IgM和IgG，鸟类中一般有IgM、IgG和IgA，进化到哺乳动物后，家兔中仅有IgM、IgA和IgA，其余多数种类已具有IgG、IgA、IgM和IgE 4类，而人和鼠类则同时具有5类完整的Ig。
2.2 Ig的化学结构
在正常的人体和高等动物的血清中，存在着大量的免疫球蛋白，但从化学结构上来看，它们都是极其不均一或呈高度的异质性(heterogeneity)的，亦即是一类多克隆抗体(polyelonal antibody)。因此，从理论上来说，在单克隆抗体(monoclonal antibody，McAb，详后)技术突破之前，要深入分析Ig的一级结构，似乎是不可能的。但是，事实上R．Porter和G．Edelman早在1962年就提出了Ig的Y形四链结构模型，至1969年，C．Edelman又首次完成了抗体分子(IgG1)一级结构的测定(图9—13)。其中的原因是，1950年代以后，由于蛋白质分离纯化技术的进步，尤其是发现了在浆细胞恶性增殖而引起的多发性骨髓瘤(multiplemyeloma)和巨球蛋白血症患者的血中，存在着大量(约占血清Ig的95％)的与正常抗体结构相似且均一的Ig后，就为Ig的结构分析提供了一份理想的实验材料。从图9—13可以看出，典型的Ig分子是由一长一短的两对多肽链对称排列而成的一个Y形分子。近对称轴的一对较长的肽链，称为重链或H链(heavy chain)，外侧一对较短的肽链，称为轻链或L链(light chain)。占重链1／4或轻链1／2长度的一段区域，称可变区或V区(variable region)，因为这一区域内的氨基酸序到是可变的[url=" name=][1][/url]占重链3／4或轻链1／2长度的一段区域，则称恒定区或C区(constant region)，因为这一区域内氨基酸序列是恒定的。轻、重链间和重、重链间分别由二硫键(一S—S 一O)相连接。在重链的居中处约有30个氨基酸残基组成了一个能使Ig分子自由曲折的区段，称作铰链区(hinge region)。该处因含有较多的脯氨酸，故富有弹性。另外，在Ig的V区端是
肽链的氨基末端，称N端，而相反的一端即为肽链的羧基端，称C端。此外，重链上还有结合糖(“CHO")的部位，所以，Ig是一类糖蛋白。
以上已描述了Ig分子的基本结构，并对其中的链、端、区等几个主要特征作了介绍，以下则进一步介绍Ig的类、型、数(氨基酸数)、段(酶解片段)、体(单、双、三和五体)、价(抗原结合价)、功能区和构象等一些其他特征。
Ig的类别(classes)和亚类(subclasses)
根据重链的血清学类型、相对分子质量大小(亚基数)和糖含量的不同，可把抗体分成数类，例如人的抗体就可分成IgC、IgA、IgM、IgD和IgE 5类。这是因为，它们重链的血清学类型可分别分为了γ、α、μ、δ和ε
5种类型，在这5类中，再按其重链构造上的变化又可分为多个亚类，例如人类的IgG就可分为IgG1、IgG2、IgG3和IgG4这4个亚类，它们间除了重链间的免疫原性有所不同(分别为γ1、γ2、γ3和γ4)外，其重链间的二硫键数目和位置也各不相同(见后)。另外，IgA和IgM的重链也至少存在两个亚类。决定亚类血清学反应专一性的抗原决定簇都位于Ig重链恒定区的片段上。从量上来说，IgG是血清中最重要的免疫球蛋白，其中的IgG1占IgG总量的70％，IgG2为16％，IgG3为10％，IeC4为4％。
Ig的型别(type)和亚型(subtype)
Ig的型别是按其轻链的血清学类型来区分的，5类Ig只有xxx和xxx两种型别。因此，同一物种的各类Ig又各自可因其所含轻链的型别而分为两型。例如，在人类的IgG的轻链中，一般κ型占70％，入型占30％。如果再按轻链可变区氨基酸序列差异的不同，还可把上述两型别进一步划分为数个亚型。例如人类的κ型有3个亚型，λ型有5个亚型等。
Ig肽链的氨基酸数
不同的Ig及其亚类所含的氨基酸残基数是有差别的。一般地说，轻链的氨基酸残基数在220个左右(相对分子质量约)，重链则是轻链的加倍，约440个(相对分子质量约。对初学者来说，不妨可按以下表解的数字去记忆。
轻链的V区轻链的C区重链的V区
约含110个氨基酸约含220个氨基酸：轻链约含330个氨基：重链的C区
约含440个氨基酸：重链
Ig单体所含氨基酸数
现以G．Edelman(1969年)测定的IgG1(Eu)为例：其重链含446个氨基酸，轻链含214个，共计1 320个，包含19 996个原子。相对分子质量为萨，比胰岛素大25倍。从其N端起，轻链的V区占108个氨基酸，自109-214处为其C区。重链的V区约占114个氨基酸，其余3／4左右均为C区。据测定，在其他的Ig中，IgA和IgD(单体)的氨基酸数与Ig；接近，而IgM 和IgE(单体)的氨基酸数则比IgG要多。
IgG的酶解和化学分解片段
IgG分子是由两轻、两重4条多肽链凭借若干二硫键连接而成的一种Y形分子。若用巯基试剂(mereapto-reagent)和两种蛋白酶对其作化学分解和酶解，就可产生10余种不同大小、构造、性质和免疫功能的小片段(图9—14,9—15)。
①木瓜蛋白酶(papain，Pap)的酶解片段：通过Pap水解，IgG1可产生两个相同的抗原结合片段(antigen binding fragment，Fab)和一个可结晶片段(fragment crystalisable，Fc，指冷藏时可形成结晶)。在上还结合有糖基。Fc在Pap的继续作用下，还可产生更小的肽，
称为Fc’。如用Pap对已用巯基乙醇处理过的单股重链进行水解，就可产生一段具可变区和一小段恒定区的片段，称为Fd。从功能上看，Fab仍能与相应抗原作特异性结合，而Fc则具有固定补体的作用。
②胃蛋白酶(pepsin，Pep)的酶解片段：Pep可将IgG1水解成大小不同的两个片段。大片段是由两个二硫键连接的Fab双体，故称，它具有Fab的功能，但却是两个抗原结合价，且肽键稍长(注有“’ ”号)。小片段是与Fc相似但分子长度略短的重链片段，在Pep的继续作用下，也可进一步水解成更小的pFc’片段。同理，若用Pep对单股重链进行水解，则还可获得一个包含有可变区和一段恒定区的重链片段，此即Fd’，(Fd’比Fd多10个氨基酸)。
③巯基试剂的分解产物：当IgG1在pH 2．5的酸性条件下用巯基乙醇(mercaptoethanol)处理后，可使两条重链间的二硫键还原，于是IgG1就分解成两个对称的半分子。若进一步再加尿素或氯酸胍等处理，则此半分子又可进一步分解为一重链和一轻链，同时也就丧失了与抗原结合的能力。这时，如再用碘乙酸酰胺、碘乙酸等烷化剂使肽链上的SH基团烷基化，则可防止已还原的巯基间重新形成二硫键，从而使重链与轻链始终保持在游离态。另外，若将F(ab’)2用巯基试剂处理，则可产生2个Fab’片段。
Ig的二硫键数
由图9—13可知，IgG1有12个链内二硫键和4个链间二硫键，但不同的IgG亚类是不同的。IgG分子上有12~16个链内二硫键(每条轻链上有2~3个，重链上有4~5个)以及2~11个链间二硫键(IgG1=2，IgG2=4，IgG3=11，IgG4=4)。
Ig的体
有单体、双体和五体等。
①单体：由一个“Y”形分子组成的Ig，称为单体，例如IgG、IgD和IgE等。
②双体：由两个“Y”形分子组成的Ig，称为双体。例如，IgA在人的血清中主要以单体
的形式存在，称为血清型重IgA或7S IgA。而在唾液、泪水、乳汁(尤其是初乳)、胃肠分泌液、呼吸道和泌尿生殖道的粘液等分泌液中，则以双体占优势，故称双体为分泌型真IgA 或11SIgA。双体IgA是由两个单体通过称为J链(joinning chain)即连接链的肽相连接的。J链是一种酸性糖蛋白，相对分子质量为，其作用主要是促使单体聚合。在双体上还有一由糖蛋白构成的分泌片(secretorypiece)，其相对分子质量为，由上皮细胞产生，功能是保护IgA免受分泌液中所含的蛋白酶水解。分泌片既可以以非共价键形式与IgA连接，亦可以以游离状态存在(图9—16)。
③五体：由5个“Y”形分子聚合成的星状Ig，称为五体或五聚体(pentamer)。其每一单体的重链恒定区都是由4个功能区组成，而上述IgG的相应恒定区却只有3个功能区。5个单体间由二硫键结合在一起。它有10个抗原结合价。相对分子质量高达，故又称巨球蛋白(macroglobulin)。分子中也有一个J链短肽。在人体的血清中，IgM约占总Ig的5％~10％，在抗细菌性免疫应答中发挥作用。IgM的五体结构见图9—17。
Ig的抗原结合价
抗原结合价(valency)指每个Ig分子上能与抗原决定簇相结合部位的数目。由一条轻链的V 区和一条重链的V区合在一起可组成一个抗原结合价，这可比作一付钳子只有当两个夹口同时存在时才能牢牢夹住一个物件那样。由此就可知道Fab是1价的，是2价的，Fd、Fd’和Fc等片段是零价的，Ig的单体是2价的，双体是4价的，至于IgM这种五体，从理论上来判断应是10价的，然而，实验测定数据却只有5价，只是对小分子半抗原显示10价。一个合理的解释就是：当IgM与大分子抗原结合时，由于空间位置的拥挤，使每对结合价只能发挥一半的作用。
Ig的功能区(domain)
功能区又称辖区，是指Ig的结构单元，一般呈成对状排列。在重、轻链之间，约每110个氨基酸链形成一个功能区，每区都有一个内部二硫键相连(图9—13)。Ig分子可看作是一个较松散连接的结构单元群。一个Fab片段有两对功能区，Fc片段则有2—3对功能区。Fab片段的和功能区来自一条完整的轻链，而和则来自N端起的半条重链，这4个功能区共同组成一个抗原的结合部位。由于不同抗体的和的几个特殊部位(如N端起的第20、50和90位)即“高变区”或互补决定区(complementary determining region，CDR)上的氨基酸种类变化极大，从而使不同抗体有可能与成千上万种的抗原进行相应的特异结合。
Ig的构象(conformation)
在电子显微镜下，游离的Ig分子不能产生清晰的图像，只有当它与2价的半抗原交联成不大的复合物时才能产生清晰的形像。据研究，这是因Ig分子在与抗原结合前发生了构象改变所致，即它从相对松散的结构变为较致密的折叠形式。形象地说，在此前后分子形状已从“T”型改变成“Y”型了(图9—18)。Ig分子在未与抗原结合时，分子呈“T”型，当Fab片段与抗原相结合后，通过柔软的铰链区的弯曲，就成了“Y”型。这时，使原先处于隐蔽状态的补体结合部位显露了出来，并启动一系列与补体有关的免疫应答。因此，还可把Ig分子理解成一个开关，它可开动或关闭若干免疫反应。
2.3产抗体细胞的激活和抗体的形成
胸腺依赖型抗体(TD antibody)的产生一般必须同时有3种细胞的参与：①抗原递呈细胞(APCs)——主要是巨噬细胞(MФ)，MФ中虽无特异识别抗原的功能，却能有效地摄取、处理、递呈抗原和激活T细胞；②T细胞——在抗体形成过程中能特异地识别抗原，辅助B细胞，促使B细胞活化和进一步分化成浆细胞以产生抗体；③B细胞——是产生抗体的效应细胞，也有特异识别抗原的功能。由此可知，抗体的产生不仅是抗原与免疫细胞间相互识别的过程，而且还与免疫细胞间的相互识别和它们的活化、增殖和分化有关。
巨噬细胞的抗原递呈作用(antigen presentation)
MФ对抗原无特异性识别作用，但它是一个粘性细胞，可有效粘牢、吞噬和吞饮外来的抗原。MФ中的溶酶体在其中一水解酶(包括蛋白酶、核酸酶、脂酶和溶菌酶等)的作用下，把细胞内吞噬有外来抗原的吞噬体(phagosome，即内体endosome)中的大颗粒抗原降解，再经浓缩等加工步骤后，提高了该抗原的免疫原性，经进一步与细胞内的HMC抗原相结合后，转移到细胞表面，供T细胞识别。这时，MФ已成为被抗原激活的MФ(antigen pulsed MФ，Ag- M Ф)，它可通过直接表面接触或通过释放淋巴因子(MФ因子)的方式激活淋巴细胞。MФ因子指
由Ag- MФ合成和分泌的多种单核细胞因子(monokines)，包括能促进淋巴细胞活化和分裂的遗传限制因子(genetic restricted factor，GRF，即遗传相关巨噬细胞因子)、非抗原特异性MФ因子(nonspecific MФfactor，NMF)和白细胞介素—1等。
T细胞对B细胞的激活
T细胞通过TCR(T细胞受体)接受由MФ递呈的抗原－MHC复合物，在MФ上的MHC-Ⅱ分子可与细胞表面的分子发生特异作用，从而把抗原递呈给。通过抗原介导的接触，使细胞释放了白细胞介素，由它再激发相应克隆B细胞的分裂，从而形成B细胞克隆。
浆细胞产生抗体
被激活的B细胞克隆通过进一步的分化，会产生两种细胞——浆细胞和记忆细胞。浆细胞(plasma cell)的形态较大、寿命较短(小于一周)，是分泌抗体的细胞(图9—19)；记忆细胞(memory cell)则是一种形态较小、寿命较长(一年以上)的细胞，它在遇到原初抗原的再次刺激时，会迅速转变成浆细胞并分泌抗体。这就是以下即将介绍的当机体第二次接受与第一次同样抗原注射时，会引起特征性的再次免疫应答和免疫记忆(immunological memory)的原因。抗体是在浆细胞的粗糙内质网中合成的，在那里，多肽的合成由不同的多聚核糖体参与，并分别转译成L链和H链，接着转运至光面内质网直至高尔基体，在此过程中，逐步完成多肽链的装配和糖基的修饰，最后以出“芽”的方式产生许多充满抗体的小泡，待小泡转移到细胞膜上并与膜发生融合后，就可释放抗体到细胞外。
2.4机体产抗体的两次应答规律
凡能产生抗体的高等动物(包括人类)，当注入抗原物质进行免疫时，都有着共同的产生抗体的规律，即存在初次免疫应答(primary immune response)和再次免疫应答(secondary immune response)两个阶段。初次应答指首次用适量抗原注射动物后，须经一段较长的潜伏期即待免疫活性细胞进行增殖、分化后，才能在血流中检出抗体，这种抗体多为IgM，滴度(“titre，即效价)低，维持时间短，且很快会下降；再次应答则指在初次应答的抗体下降期再次注射同种抗原进行免疫时，会出现一个潜伏期明显缩短、抗体以IgG为主、滴度高、维持时间长的阶段。
2.5抗体形成的机制
抗体形成的克隆选择学说
有关抗体的多样性及其形成的机制问题，历来是免疫学领域中的一个受广泛注意的基本理论问题。自1900年以来，曾出现过多种学说，但经过实践检验，目前只有其中的克隆选择学说才获得学术界的承认。克隆选择学说(clonal selection theory)是于1957年由澳大利亚学者F．M．Burnet提出的，其要点为：①在能产生抗体的高等动物体内，天生存在着大量具有不同抗原受体的免疫细胞克隆(例如每个成人体内约有1012个)，每个克隆产生特异抗体的能力并不决定于外来抗原物质，而是决定于其固有的、在接触该抗原前就已存在的遗传基因。②某一特定抗原一旦进入机体，就可与相应淋巴细胞表面上唯一的一个与其相应的特异性受体发生结合，由此就从无数克隆中选择出一个与之相对应的克隆。这一结合发挥了类似“扳机”的作用，促使这一克隆发生活化、增殖和分化，最终变成能分泌大量相应抗体的浆细胞(约2 000个Ab／浆细胞·min)和少量暂停分化的免疫记忆细胞。后者在再次与相应抗原接触时，也可成熟成浆细胞。③当生物处于胚胎期时，其免疫系统的发育还不完善，这时，某一淋巴细胞克隆若接触相应抗原(不论外来抗原或自身抗原)，则它就被消除或受抑制，如属后者，就形成一个禁忌克隆(forbidden clone)，它们对机体自身抗原物质不发生免疫应答，即处于自然耐受状态，这就称免疫耐受性(immunological tolerance)的原因。④禁忌克隆可复活或发生突变，从而又可成为能与自身抗原成分起免疫应答的克隆。
克隆选择学说的优点在于其能很好解释获得性免疫的三大特点——识别、记忆和自身禁忌，因此，是当前得到广泛承认的学说。但也不能解释所有的免疫现象，包括有时一纯细胞株能产生两种以上的特异抗体；强弱两抗原同时注入机体时，前者可抑制后者；以及同一抗原能产生多类或多型Ig等现象。有关克隆选择学说的形象化解释见图9—21。
抗体多样性的分子生物学机制
抗体分子呈现多样性(diversity)的原因，是免疫学上一直受到关注的重大基础理论问题。长期以来，已提出过多种学说。1976年，由利根川进(Susumu Tonegawa)等人用实验证明编码抗体可变区和恒定区的基因呈现分离状态，并在B细胞分化和成熟过程中不断进行重排等重大发现后，才使体细胞突变学说(somatic mutation theory)获得了有力支持。因此，利根川进获得了1987年诺贝尔生理学或医学奖的殊荣。
归纳起来，利根川进在前人工作的基础上，主要阐明了以下几个主要问题(图9—22)：①编码L链V区的基因是由序列(约编码98个氨基酸残基)和J序列(J即“连接”的意思，约编码13个氨基酸残基)组成，编码L链C区的基因称C序列。②编码H链V区的基因除和J 序列外，在它们之间还存在一个D区[D即多样性(diversity)之意]，H链的C区则由CH序列所编码。③在胚胎期的细胞中，编码L链V区的V和了基因间分得很远，而在成体的B细胞中，
V和J可连在一起，但它们与序列间仍被内含子(intron，即无编码功能的DNA序列，约1 250bp)隔开。只有当整个DNA被转录成mRNA后，内含子才被切除。H链基因的组装方式与L链相似。④V序列有数百种不同类型，J、D和C基因也有多种，因此，L链V-J基因间的组合或H链V-D-J基因间的组合是极其多样的。再加上任何L链的基因又可与任何H链的基因发生组合，因此为抗体分子结构的多样性提供了充分的可能性。⑤V除与J发生连接外，偶尔亦可与另一种V发生误接，从而又增加了抗体蛋白的多样性。如果再加上上述各个序列中所发生的基因突变，就为抗体分子结构的多样性又增加了新的源泉。
三、水产动物免疫系统
1、鱼类非特异性免疫
同其他脊椎动物—样，有颌鱼类的免疫系统包括先天性的或非特异性的防御系统，以及获得性的或特异性的防御系统。存在于淋巴组织或循环血液中的白细胞参与这些反应，白细胞中的吞噬细胞和非特异性细胞毒性细胞(cytotoxic cells)参与先天性免疫，淋巴细胞参与特异性的免疫。本文就鱼类免疫学在细胞和分子水平上取得的重要进展作—概述。
1.1 淋巴组织及其免疫功能
鱼类的主要淋巴组织包括提供T细胞分化环境的胸腺，以及次级淋巴组织——肾脏和脾脏[Rowlcy等1988，Manning 1994]。胸腺起源于胚胎发育的咽上皮，但同其他四肢脊椎动物不同，大多数鱼类的胸腺保留了和咽的联系[Chilmonczyk l992]，由淋巴细胞和淋巴母细胞组成，在淋巴组织的起源中是最先获得成熟淋巴细胞的器官[Manning 1994]。鱼类的胸腺在免疫能力的个体发育中具有特别重要的作用；但随着年龄的增长，其胸腺会退化[Chilmonczyk l992]。
肾脏却是成鱼最重要的淋巴组织，可分为头肾(Pronephros)和中肾(Mesonephros)。成鱼的头肾已失去排泄的功能，却保留了造血和内分泌的功能。受抗原刺激，头肾和中肾细胞会出现增生。利用溶血空斑和免疫酶技术已经证实头肾和中肾都存在抗体产生细胞，表明肾脏是硬骨鱼类重要的抗体产生器官。脾脏在某些鱼类，特别是在软骨鱼类可分为红区(Rcd pulp)、白区(White pulp)即淋巴区(Lymphoid area)。然而，硬骨鱼类的脾脏无此分化，是淋巴系统组织发生中最后—个发生的器官[Manning1994]。象肾脏—样，脾脏在造血和免疫反应方面都起着重要的作刖。此外、肾脏和脾脏都有色素含有细胞(Pigment-containing cells)，即黑色素吞噬细胞(Melano-macrophages)[Manning 1994]。鱼类还有分散的淋巴细胞生发中心，它们存在于粘液
组[织，如皮肤、肠道和鳃，但不具备完整的淋巴结构[Hart等1988，Secombes 1994]。这些分散的淋巴组织在免疫原的摄取方面有着重要的作用，因而在养殖鱼类的免疫保护方面有着重要的意义，成为研究的焦点[ Manning等1994]。
1.2体液中的非特异性物质
存在于鱼类血液或粘液中的具有非特异性抵抗作用的分子包括溶菌酶、抗蛋白酶（如α—巨球蛋白)、转移因子、补休、C—反应性蛋白、几丁质酶、1型干扰素[Alexander和Ingram l992，Mansoon等1992]。这些物质可以直接分解细菌(如溶菌酶、补体)或真菌(如几丁质酶)，抑制细菌(如转移因子)或病毒(如干扰素)的复制，或作为调理素增加吞噬细胞的吞噬量(C—反应性蛋白、补休)，乃至中和细菌(如α—巨球蛋白)[Dorson等1992，Pinto等1993]。
补体是机体抵抗微生物感染的重要成分。C3是补体系统的主要成分，它可以通过经典或旁路途径激活。七鳃鳗的C3仅通过旁路激活，而且其补体系统的主要作用是促进吞噬作用，而不是细胞溶解[Nonaka等1984a]。随着有颌鱼类的进化和免疫球蛋白的出现，出现了补体的经典激活途径，即利用补体参与靶细胞溶解和调理作用。对软骨鱼类补体系统的研究证明了板鳃类的免疫球蛋白和补体在功能上可相互作用。在鲨鱼的已经证明的六种补体中，有三种在功能—亡和哺乳动物的C1，C8和C9相似[Koppenheffer l987)。虹鳟的补体可通过经典和旁路途经激活，具有与哺乳动物C3和结C5构和功能上相似的补体[Nonaka等1981、1984b，Koppenheffer l987]，表明硬骨鱼类的补体系统基本上和高等脊椎动物相似。
近来，有些研究已证实上述部分物质的分子结构，如补体成分和溶菌酶的分子结构[Dautingny等1991，Tomlinson等1993)。一种鱼类干扰素的序列也已被证实，而且与已知的哺乳动物的干扰素极不相似[Tamai等1993]。这些物质中的部分分子存在遗传上的多态性[Roed 等1993，Bjering-Jensen和Koch 1991]这些物质，如转移因子和补体的多态性与鱼类对疾病的抵抗力有很重要的关系[Slierendrecht等1993]。
1.3吞噬细胞的作用
先天性的细胞反应在炎症反应中起着重要的作用，吞噬细胞受病原或宿主产生的趋化因子的作用而接近抗原。宿主产生的化学引诱因子包括补体成分和二十碳酸，如三烯酸和脂素[Secombes和Hechter l992]。鱼类的粒细胞、巨噬细胞和单核细胞都具有吞噬功能。依据颗粒的染色特征，鱼类的粒细胞可分为嗜碱性、酸性和中性粒细胞[Ainsworth l992]。但是，不是所有的鱼类都具有这三种粒细胞，如鲑鳟鱼类循环系统中只有中性细胞，但有的鲑鳟类，组
织中的一种粒细胞可被曙红染色，并被称作嗜酸性颗粒细胞，是一种与哺乳动物肥大细胞相似的免疫细胞[Powell等1993)。在炎症反应中，通常表现为双相反应，即粒细胞先于巨噬细胞接近病原[Alexander和Ingmml992)。
由于分离纯化巨噬细胞较容易，它们的吞噬或杀伤功能亦得到了充分的研究。鱼类的巨噬细胞具有杀伤—细菌及寄生虫幼虫的作用[Chung和Secombes l987，Whyte等1989]。对于灭鲑产气单胞菌(Aeromonas salmonicida)，这种杀伤能力取决于吞噬作用引起的对这种细菌的吞入以及氧化物的产生[Sharp和Secombesl993]。氧化物的产生受制于一种结合在细胞膜上的与哺乳动物吞噬细胞NADPH氧化酶相似的酶[Secombes等1992]，这种酶可引起分子氧的减少，并诱生O2-，而超氧化离子可转化为多种更强的杀伤细菌的氧化物，包括过氧化氢、受激单重态氧、羟基。已经证实，鱼类的白细胞可产生所有这些氧化物[Secomber和Fleherl992]。此外，过氧化氢可和存在于粒细胞的过氧化酶相互作用产生具有很强的杀细菌能力的低价盐(如次氯酸盐)和氯胺[Kanner和Kinsella l983]。
除分泌上述各种氧化物外，吞噬细胞还分泌多种其他的在免疫学上很重要的分子，主要有细胞因子和二十碳酸。鱼类的巨噬细胞或单核细胞可释放与哺乳动物的I—Ⅱ型白细胞介素和转移因子相似的物质[Clem等1991]。二十碳酸是一类源于膜磷脂的脂质介体，通过磷脂酶及环氧合酶的作用产生前列腺素和凝血恶烷，或通过脂质氧合酶的作用产生三烯酸和脂素[Secombes l994]。鱼类的白细胞受适当的刺激后，可产生前列腺素、凝血恶烷和三烯酸[Rowdy l991]；巨噬细胞可以合成脂素[Pettitt等1991]。鱼类巨噬细胞产生的脂素，完全是通过内源的脂肪酸，且与哺乳动物相反，鱼类的巨噬细胞产生较多的脂素，而不是三烯酸[Sharp等1992]，然而，脂素是一类比三烯酸更强的鱼类的白细胞趋化因子[Sharp等1992]。
鱼类的先天性防御机制受多种因素的影响。在提高鱼类健康水平、增强先天性的抵抗能力方面无疑具有重大的意义。已有的免疫增强剂，主要是灭活的细菌及细菌多肽[Anderson
l992，Sakai等1992]、左旋咪唑[Anderson l992]、几丁质[Sakai等1992]、鸡蛋产物[Yoshida等1993]、葡聚糖[Engstad等1992，Jorgensen等1993]以及一些维生素[Blazer l992]和激素[Kajita等1992]。这些免疫增强剂的作用与鱼类抵抗病原的能力有密切的关系[Anderson ll992，Kajita等1992]，而且它们作为疫苗的佐剂已经显示出良好的应用前景[Rorstad等1993]。
1.4 非特异性的细胞毒性细胞
非特异性的细胞毒性细胞是一类与哺乳动物的自然杀伤细胞相等的免疫细胞[Greenlee等1991]。这类细胞在细胞与细胞接触之后，通过坏死或主动死亡可以溶解靶细胞[Greenlee等
1991]。肾脏[Evans和Jaso-Friedmann l992]和腹腔[Seeley和Weeks-Perkins l993]中的这类细胞最多，血中较少[Evans和McKJtnncy l991，Evans和Jaso-Friedmann l992]，鱼类的这类细胞与哺乳动物的自然杀伤细胞相比，小且无颗粒[Evans和Jaso –Friedmann l992]。这类细胞的靶物包括肿瘤细胞系、寄生原生动物。
1.5T细胞和B细胞
T细胞和B细胞是两种淋巴细胞亚群。T细胞具有直接杀伤细胞的作用以及通过分泌细胞因子调节免疫反应的作用，B细胞分泌抗体且在细胞表面有抗体存在。发现鱼类具有这两种淋巴细胞酌功能已有多年，然而只是近几年来才利用抗IgM单克隆抗体明确地证明硬骨鱼类具有独立的淋巴细胞种群，即相对于哺乳动物的T和B细胞[Graham和Secombes l990，Clem等1991]，利用单克隆抗体可以区分细胞表面抗体阳性或阴性的淋巴细胞及其生物活性。然而到目前为止，还没有能用来区分T细胞的单克隆抗体。Miller．等[1987]研究出的单抗可与一种鲶鱼的T细胞发生反应，但它同时又与中性粒细胞和凝血细胞发生交叉反应。鱼类胸腺依赖性即T淋巴细胞的存在尚需更进一步的研究证实，但毫无疑问，鱼类至少具有功能性的T和B淋细胞。
硬骨鱼类产生单一族的IgM与哺乳动物的IgM一样，鱼类的IgM由重链和轻链组成。鱼类血液中IgM相对水平较哺乳动物的高。鱼类的IgM还存在于皮肤、肠粘液、胆汁和卵[Wilson 和Warr 1992，Hayman和Lobb l993]。但粘液是鱼类免疫系统的一个重要组成部分，是免疫接种的基础[Manning l994]，尽管血清抗体和粘液抗体在性质上有所不同[Rombout等1993]。鱼类的抗体产生细胞不仅存在于肾脏和脾脏，而且分布于肠道、心脏和血液[Secombes等1991，Davidson等1993]。
对于非胸腺依赖性的抗原，B细胞的激活需要吞噬细胞的帮助；对于胸腺依赖性的抗原，即需要吞噬细胞也需要T细胞的帮助。此外，B细胞本身亦可以作为抗原的传递细胞[Vallejo 等1992]，还具有记忆的功能[Kaattari 1992]。细胞增生试验和鳞片及皮肤移植试验已证实鱼类具有与哺乳动物的T细胞相似的淋巴细胞[Sizemore等1984，Stevensrm和Raymond l990]。鱼类的T细胞受温度的影响很大。低温条件下，鱼类T细胞受有丝分裂素和异源细胞的刺激后并不增生；同样低温可抑制T细胞的帮助功能[Bly和Clem l992，Wilson和Warr 1992]。
2、皮肤的保护性屏障
粘液和表皮是鱼类防御第一线，这些屏障的保护作用是极为有效的。有表皮粘液细胞产生的粘液，碎屑和微生物很易与它粘结在一起而被清除。粘液是不断地补充的。鳞片、表皮