中国淡水鱼类寄生虫研究七十年(下):免疫学和发展趋势与展望
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接上文:
中国淡水鱼类寄生虫研究七十年(上):病原生物学
中国淡水鱼类寄生虫研究七十年(中):生态学以及流行病学和药物学
4 免疫学
4.1 鱼类寄生虫抗原
寄生虫抗原在寄生虫与宿主之间的免疫互作中起着至关重要的作用。国外对鱼类寄生虫抗原的研究相对较多,早在20世纪70—80年代便报道了寄生纤毛虫虫膜表面存在抗原性蛋白,能够使免疫动物产生具有凝集作用的特异性抗体,对免疫动物起到保护作用。相对而言,国内关于鱼类寄生虫抗原的研究不多,且只限于少数几种关注度较高的寄生虫。比如吴英松等研究发现粘孢子虫具有属特异性抗原,并且发现寄生于鲫的圆形碘泡虫在不同的发育时期存在共同抗原,能刺激机体产生特异性抗体;Xu等研究了多子小瓜虫ARS-6株系抑动抗原(i-抗原)基因的分子特征,阐明其与G5株系的i-抗原同源性较高,但关于分子调控机制仍有待进一步研究;此外,华支睾吸虫的半胱氨酸蛋白酶、烯醇化酶等具有重要生理功能的蛋白酶类被鉴定并证实是寄生虫在宿主体内生存、发育的关键酶,可作为疫苗的候选抗原。
寄生虫的抗原多样且复杂,宿主的免疫系统通过特异抗原识别寄生虫;同时,寄生虫也能利用抗原变异逃避宿主的免疫攻击。挖掘更多的寄生虫保护性抗原,深入了解抗原的变异机制是研究寄生虫免疫的必经之路,将非常有助于寄生虫疫苗的研制及寄生虫病的防控。
(华支睾吸虫)
4.2 抗寄生虫免疫
鱼类应对寄生虫感染的免疫机制主要包括非特异性免疫与特异性免疫两个大的方面。
非特异性免疫是机体抵御感染的第一道防线,寄生虫感染能导致宿主产生非特异性免疫反应,包括激发宿主单核细胞的吞噬、消化作用和大幅增加血液中的白细胞数量、嗜中性粒细胞和淋巴细胞数量,上调非特异性免疫基因(比如Toll样受体等)的表达等。到目前为止,国内研究人员对淡水鱼类寄生虫引起宿主非特异性免疫的报道还不多,主要有纤毛虫,比如多子小瓜虫、四膜虫等;粘孢子虫,比如吉陶单极虫、野鲤碘泡虫等;单殖吸虫,比如三代虫、中型指环虫等;以及头槽绦虫、锚头鳋等。这些研究均表明非特异性免疫在鱼类抗寄生虫感染的过程中发挥着积极且可能是主导的作用。然而,除了少数工作外,目前我国对寄生虫感染引起的非特异性免疫的研究还不够深入,需要在未来的研究中加强这方面的工作。
特异性免疫是机体免疫系统受到病原体刺激后,获得针对特定病原体的抗感染能力,分为T淋巴细胞介导的细胞免疫以及B淋巴细胞介导的体液免疫等,二者相互联系且密切相关。国内研究人员对淡水鱼类寄生虫特异性免疫的报道很少,主要有圆形碘泡虫、多子小瓜虫和华支睾吸虫、异沟盘虫、头槽绦虫等。上述研究表明,鱼类寄生虫(感染宿主或注射虫体匀浆)能通过刺激宿主使宿主体内的特异性抗体滴度升高。但是这些特异性抗体是否能有效抵御寄生虫的感染,或抗感染的能力有多强,目前还没有定论。与鱼类寄生虫的非特异性免疫一样,我国对鱼类抗寄生虫感染的特异性免疫研究也才刚刚起步,今后还有很长的路要走。
总之,增强鱼类的免疫防御能力可以有效增强鱼类抗寄生虫感染的能力,随着鱼类基因组数据的完善和寄生虫免疫学研究的深入,未来我们可以更好地了解鱼类对寄生虫感染的抗性机制,这将有助于我们筛选和培育对特定寄生虫抗性更强的品种,或者研制出抗寄生虫病的生物制品(包括疫苗)。
(小瓜虫)
4.3 鱼类寄生虫的免疫逃避机制
免疫逃避是寄生虫与宿主在长期相互适应的过程中,进化出的逃避宿主免疫攻击的能力,有助于寄生虫在宿主体内长期定居、发育、生存和繁殖。总体而言,寄生虫主要有三种方式来逃避宿主的免疫系统:组织学隔离、改变表面抗原、抑制宿主免疫应答。但国内关于鱼类寄生虫免疫逃避机制的研究几为空白,亟需加强这方面研究力量的投入。现代生物学技术的快速发展为我们从分子水平研究鱼类寄生虫的免疫逃避机制提供了良好契机,尤其使得高通量筛选、鉴定与鱼类寄生虫免疫逃避相关的基因或蛋白分子成为可能。希望在不久的将来,国内的科研工作者能在鱼类寄生虫的免疫逃避机制研究方面取得突破,为抗鱼类寄生虫新药的研发和疫苗开发提供重要参考。
4.4 抗鱼类寄生虫的疫苗
目前,全世界还都没有在渔业生产实践中可使用的鱼类寄生虫病疫苗。我国在鱼类寄生虫病疫苗的研究方面,也只有一些为数不多的尝试性工作。如Mo等等利用模式动物—四膜虫作为表达载体制备重组疫苗,试图用于寄生纤毛虫病的防治;柯翎等提取了四膜虫细胞膜表面的小瓜虫抑动抗原,以Quil-A作为佐剂,将其制成免疫刺激复合物,通过免疫试验证实其对鱼体感染小瓜虫有一定的免疫保护力;闫春梅等研究了小瓜虫抑动蛋白基因核酸疫苗对小瓜虫病的免疫保护效果,表明其可显著降低鱼体死亡率,这些研究均为小瓜虫重组疫苗研发与应用奠定了一定的基础。另外,Xu等报道其制备的小瓜虫灭活疫苗及活虫疫苗经腹腔注射后对斑点叉尾鮰均有保护作用,且活虫疫苗保护效果高于灭活疫苗。Zhou等利用钩刺斜管虫制备的灭活疫苗经腹腔注射锦鲤后,使其产生抗小瓜虫病的交叉保护作用,证实了疫苗的保护效果与注射的虫量有很大关系。目前,对鱼类的后生动物寄生虫疫苗的研究则更少见报道,仅有一例关于华支睾吸虫的报道:通过筛选华支睾吸虫合适的抗原基因或蛋白酶,然后以枯草芽孢杆菌作为传递系统,试图通过分子生物学方法开发重组疫苗,经口服给药后成功诱导了草鱼的先天和适应性免疫,但其保护功效和机制仍需进一步探索。
相对于病毒和细菌,寄生虫进化地位高、抗原更复杂、免疫逃避机制更完善,因此,抗寄生虫疫苗的研制更具有艰巨性和长期性,可以说目前大家仍在黑暗中探索。接下来也许只有利用快速发展的组学技术(基因组、转录组、蛋白组)筛选出更多有效的寄生虫靶抗原,以此增加寄生虫疫苗研发更多的可能性和研发效率,才能迎来鱼类寄生虫疫苗研究取得突破的曙光。
5 发展趋势与展望
尽管建国七十余年来,我国鱼类寄生虫学研究取得了令全世界瞩目的成就,但要做到真正认识寄生及寄生虫的“本质”,有效控制鱼类寄生虫病,在今后的工作中,我们必须加强以下研究:
①鱼类寄生虫病的精确诊断。诊断是防控的基础,基于对鱼类寄生虫的形态学、病理学和分子标记的研究,发展以形态和病理诊断为主,以分子标记为辅的精确、快速诊断技术;建立水体中重要寄生虫eDNA检测技术,研究eDNA与疾病发生的关系,建立疾病的早期诊断和预警机制,为寄生虫病的精确用药提供依据。
②鱼类寄生虫标准化实验模型构建。通过建立标准化的鱼类寄生虫培养体系和人工感染模型,在可控条件下进行寄生虫的生态学、生理学和药理学的理论研究,并以此模型进行寄生虫病的药物筛选、药物评价和检测,以及生态防控方法的评估,以建立绿色高效的鱼类寄生虫病防治方法。
③鱼类寄生虫病的生态防控。重视对鱼类寄生虫的种群生态学、群落生态学、生活史、寄生虫-宿主相互关系、环境影响因子以及流行病学的研究,找到更多鱼类寄生虫病的生态防控手段,使生态防控成为最主流的防控方法,以保障水产养殖业的绿色可持续发展。
④鱼类寄生虫病的药物防控。加强抗寄生虫药物的筛选与人工合成、药理、药代等方面基础研究,努力开发 “三效”(高效、速效、长效)、“三小”(毒性小、副作用小、用量小)抗寄生虫药物。同时,研究寄生虫的抗药性产生规律和抗药性机制,保护现有杀虫药物的有效性。
⑤鱼类寄生虫病的免疫防控。挖掘寄生虫与宿主长期相互适应过程中形成的抗原变异和逃避宿主免疫的机制,为疫苗的研发奠定基础;加快鱼类寄生虫疫苗和免疫增强剂的研发速度,以替代抗鱼类寄生虫药物使用的强度和频度;在基础免疫学、基因组/转录组学等的基础上,运用基因编辑等分子辅助育种手段培育抗寄生虫病的鱼类新品种。
(本文完,参考文献:略)
致谢本文作者:李 明,李文祥,赵威山,周伟钿,步夏莲,吴山功,邹 红,王桂堂
备注:西南渔业网配图并对内容略有修改
(备注:知乎号"渔人刘文俊"欢迎您的光临!不误导不夸大不炒作不标题党。本文内容和图片大多来源于网络资料,如有异见请告知,欢迎指正和留言讨论,如有不同见解或者内容补充请私信或留言或评论分享!)
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