体液免疫
动物机体在病毒感染中以及病毒感染后都将产生特异性抗体。抗体是体液中具有免疫性能的球蛋白，故又称为免疫球蛋白，是B细胞在被激活后产生的。抗体可以与刺激它们产生的抗原决 定簇发 生特异性反应。抗体具有重要的抗感染作用，给动物被动地输入抗体，常可使其对相应 的 病毒感染呈现预防乃至治疗作用。
(1)免疫球蛋白(Ig)：应用化学分析和免疫电泳等方 法 ，可将人的免疫球蛋白进一步分为IgM、IgG、IgA、IgD、IgE等五类。动物只有四类，即 IgM、IgG、IgA和IgE等，但在马、羊和家禽尚未见报道有IgE类 。 不同类的免疫球 蛋 白之间具有相似的结构，但组成抗原结合位点的氨基酸的序列明显不同，它们反映了刺激它 们产生的抗原决定簇的多样性。 人和一些动物的IgG、 IgA和IgM等又分为不同的亚类(如表 8-1)。不同亚类的免疫球蛋白重链恒定区二硫键的数量及位置存在着不同。 〖JZ〗〖HT5”H〗表8-1〓人与家畜(禽)免疫球蛋白的种类和亚类〖HT6SS〗 〖BG(〗〖BHDFG4，WK6，K45W〗动物种类〖〗〖ZB(〗〖BHDG2，WK45W〗免〓疫〓球〓蛋〓 白 〓种〓类〖BHDG2,K17,K7。4W〗IgG〖〗IgM〖〗IgA〖〗IgE〖〗IgD〖ZB)W〗〖〗〖BHDG1 2，WK6，K17，K7。4W〗马牛羊猪狗 家禽人〖〗IgGa,IgGb,IgGc,IgG(B),IgG(T)IgG1,IgG2IgG1,IgG1a,Ig G2IgG1,IgG 2,IgG3,IgG4IgG1,IgG2a,IgG2b,IgG2cIgG1,IgG2,IgG 3IgG1,IgG2,IgG3,IgG4〖〗IgMIgMIgMIgMIgMIgMIgM〖〗IgA IgAIgA,IgA2IgA1,IgA2IgAIgAIgA1,IgA2〖〗?IgE?IgEIgE ?IgE〖 〗??????IgD〖BG)F〗〖HT5SS〗IgM是最大的免疫球蛋白分子， 由5个IgG 等同分子形成五聚 物，分子量达900kDa。它是动物机体在受到初次抗原刺激后最早产生的一种抗体球蛋白。 IgM见于所有的脊椎动 物，可能是低级脊椎动物如硬骨鱼等的唯一的一种免疫球蛋白。IgM主要存在于血液内，组 织液内只含极少量。在第二次抗原刺激时，IgM的含量不再明显增高。IgM具有很高的血清 学反应活力，在这方面，一个IgM分子甚至可与几百个IgG分子相比。IgM中和病毒的作用较 弱，但因IgM分子具有较多的结合部位，能够很好地结合补体，故在依赖补体以破坏“病毒 感染细胞”和在破坏某些病毒的过程中，IgM起着重要作用。IgM不能通过胎盘，而未出生的 胎儿就有产生IgM的能力，因此，IgM是胎儿抵抗病毒感染的最重要的抗体，而胎儿体内IgM 量 的增高，又是胎内病毒感染的一个诊断依据。据报道，72日龄的猪胎可对细小病毒产生抗体 ，主要是IgM，60日龄的羊胎具有形成IgM的能力。应用琼脂扩散试验，可以测出130日龄牛 胎体内的IgM。新生幼驹在吃初乳前就有一些IgM的存在。IgM具有补体结合、溶解、凝集 和抗毒素等免疫生物学特性。测定IgM是早期诊断虫媒披膜病毒感染等的一种常用方法。 由于IgM在第二次抗原刺激后，含量不明显提高，测定特异性IgM的存在也是慢性病毒感染的 诊断依据之一。IgG 是最主要的抗病毒抗体，也是血清中最重要的免疫球蛋白，约占免疫 球蛋 白总量的75%。许多灭活疫苗的预防感染作用，就是依靠IgG抗体的产生。IgG广泛分布于细 胞外液和血流中，能够透过毛细血管壁。在第二次抗原刺激时，由于免疫回忆，发生迅速的 加强反应，IgG大量显著增高。虽然局部粘膜也可合成少量IgG，并且释放于外分泌物中，但 于呼吸道的病毒感染中，在鼻液内测出的IgG大多是因鼻粘膜炎症而由血清渗出来的。与其 它免疫球蛋白相比, IgG具有最强的病毒中和作用, 其在血流中的存在时间也长。多数I gG抗体能够结合补体，这在某些病毒的中和以及对某些“病毒感染细胞”的溶解上，都有 重 要意义。IgG参与所有的血清学反应，具有中和、补体结合、沉淀、凝集和抗毒素等免疫生 物学特性，但其在补体结合和凝集等血清学反应中的活力远不如IgM。IgG不同亚类之间的 重链恒定区存在差别，因此它们在补体结合、与巨噬细胞结合以及转运给初乳等生物学活 性方 面也不相同。牛和羊的IgG1是初乳中的主要免疫球蛋白，在保护新生动物感染方面起着主 要 作用。IgA 存在于粘膜分泌物及其它外分泌液内，但也见于血清中。IgA与局部免疫有关 。经鼻预防接种的小鼠，其对流感病毒的抵抗力，较用其它途径接种的高。已经证 明 ，分泌性IgA在结构和功能特性上与血清的IgA不同。分泌性IgA常能耐受蛋白消化酶的作用 ，且可经初乳传给新生仔。分泌性抗体在抵抗病毒感染，特别是某些局部性病毒 感染中具有重要作用，例如鼻咽部IgA的出现，常较血清抗体更能说明机体对呼吸道病毒的 抵 抗程度。在脊髓灰质炎，应用弱毒(活)疫苗经口免疫，消化道内出现局部抗体——IgA，血 清 中也同时出现IgG抗体。这种消化道免疫的特点是对病毒的“植入”呈现明显的抵抗。相反 ，应用脊髓灰质炎灭活疫苗非经口接种时，虽然循环抗体可以达到很高效价，消化道却照 样可以感染脊髓灰质炎病毒。看来分泌性IgA保护消化道免受再感染，而循环性抗体则只 在病毒血症期防止病毒侵入中枢神经系统。IgA可在局部产生，说明产生这类抗体的细胞可 能就在局部。灭活疫苗在非经口接种时，虽然能够诱生血清抗体，但却难以诱生分泌性IgA 。 接种弱毒疫苗时，则因病毒大量增殖并广泛分布于全身，故可同时诱导产生分泌性IgA和血 清抗体。Matsumoto等(1978年)用O型口蹄疫病毒感染小公牛，10天后在血清中出现高 效价 抗体，30天后于唾液中开始出现IgA，90天左右达最高效价。唾液和鼻液中微量抗体一直可 以维持至接种感染后的6个月。IgA具有中和病毒和抗菌等免疫生物学特性，不参与超敏感 性的形成。在补体结合、凝集和细胞溶解等血清学反应中，较少或者没有活性，但常可用凝 胶沉淀试验测出其存在。IgD在人血清中含量极低，但它是成熟B淋巴细胞表面的一种主要 标志，其生物学功能不清楚，尚未发现于动物。IgE 存在于血清的β球蛋白部分，是变 态反应患者血清中特有的 抗体，其在抗病毒感染中的作用尚未充分阐明。但是最近发现，缺乏IgE抗体的患者，其对 呼吸道感染的敏感性增高。除了人和兔的IgG可以通过胎盘以外，绝大多数哺乳动物的母 体免疫球蛋白都不能通过胎盘。新生动物通常都是通过吸吮初乳而由母体获得抗体。母体初 乳 中具有IgM、IgG和IgA等免疫球蛋白, 而且初乳中的IgG量往往明显高于其在血清中的含量。 初乳中的这些免疫球蛋白可以不加改变地通过新生动物的胃肠道，并迅速进入 其血流。新生动物胃肠道的这种吸收免疫球蛋白的特殊机能大概可以维持24～36小时左右 ，最多达48小时。而且与出生后的时间呈反比，也就是说，出生后的时间越短，其胃肠道对 免疫球蛋白的通透性越高。根据胎儿和新生仔畜或婴儿获得母体免疫球蛋白的途径，可将人 与 其它哺乳动物分为三个类型。第一类如人、猴和兔，母体免疫球蛋白(主要是IgG)通过胎盘 传递给胎儿，新生仔畜或婴儿的胃肠道较少从初乳中吸收免疫球蛋白。第二类包括鼠、狗和 猫等，母体免疫球蛋白既可通过胎盘传递给胎儿，新生仔兽的胃肠道也能通过初乳吸收免疫 球蛋白。第三类如马、猪和反刍动物，母体球蛋白不能通过胎盘，新生仔畜只能在吮吸初 乳时才能获得免疫球蛋白 。不同动物的胎盘对母体免疫球蛋白所表现的不同的通透性，可 能与分隔母体和胎儿血管系统的胎盘组织的结构有关：胎盘层数愈多，其对免疫球蛋白的屏障作用愈大，胎盘层数愈少，其对免疫球蛋白通透 性愈高。例如马和猪的胎盘多达6层，包括母体毛细血管内皮、子宫组织、子宫上皮、绒 毛膜上皮、胎儿结缔组织和胎儿毛细血管上皮。反刍动物的胎盘为5层，灵长类和啮齿类的 胎盘只有1～2层。上述动物和人的胎盘对免疫球蛋白的通透性逐级增高。至于不同动物新 生仔畜胃肠壁为什么对免疫球蛋白呈现不同的吸收能力或通透性，则是迄今尚未阐明的问题 。
(2)病毒中和作用： 指抗体与病毒相互作用后，病毒的感染性降低或消失。病毒与 抗体 结合，并不必然地使病毒和抗体两者都发生不可逆性的改变。适当地加以稀释，或者应用其 它理化学方法，例如声波、高或低pH以及氟碳化合物处理，都常可由病毒抗体复合物，特 别是结合时间不久的复合物中重新分离获得完整的病毒粒子和抗体分子。抗体中和病毒以及 最后破坏病毒的效能，决定于病毒与抗体的种类、抗体与病毒的量的比率以及宿主细胞如何 处理病毒抗体复合物等多种因素。一般来说，中和抗体能够中和细胞外的病毒，但不能进 入细胞以中和细胞内的病毒。在机体抗病毒反应的早期，通常出现低亲和性的抗体，也就 是与病毒抗原亲和性不高的抗体，这些抗体虽也能够中和病毒，但是易于解离而使病毒重新 活化。而在机体抗病毒反应的后期，则常产生高亲和性的抗体，能更有效地发挥和维持病毒 中和作用。阻止病毒对细胞的吸附，是中和抗体“中和”病毒的一个重要机理。Smit h等应用痘苗病毒作试验，发现在用家兔免疫血清处理以后，其对L细胞(来源自 小鼠成纤维细胞的传代细胞系)的吸附率下降80%。如上述，病毒粒子表面是由 许多亚单位重复地排列组合而成的，抗体分子就被覆于病毒表面而阻止其对敏感细胞的吸附 。每个IgG分子具有两个抗原结合点，因此可与一个病毒粒子的两个决定簇形成特异结合键 ，从而改变病毒粒子的结构，阻碍其与细胞受体的结合。促使病毒粒子迅速裂解，是中和 抗体的另一个重要作用, 特别是当抗体结合病毒后不能阻止病毒粒子对细胞的吸附时，这种 促使裂解作用更有重要意义。例如被覆有抗体的痘苗病毒，即使表面突起都被抗体封盖，有 时还能吸附和侵入敏感细胞。此时，抗体在细胞内呈现其中和效能——阻断痘苗病毒的增殖 周期。可能是阻止病毒核酸由吞饮泡内向胞浆释出，或者是病毒抗体复合物就在吞饮泡内 发生不正常的脱壳，病毒核酸被溶酶体酶所裂解，以致不能正常复制。即使已经吸附于细 胞的病毒，只要它还在细胞外，中和抗体仍能对其呈现中和作用。某些病毒，例如脊髓灰 质炎病毒等RNA病毒，结合抗体后更易吸附细胞，但是这种吸附是非特异的，病毒抗体复 合 物迅速被细胞吞饮，并在吞饮泡内由溶酶体酶所破坏。相反，未与中和抗体结合的病毒，当 其衣壳(或囊膜)与细胞膜上的特异受体相互作用以后，病毒迅速释入于胞浆，并不遭遇溶 酶体酶的作用。但是必须指出，机体针对病毒粒子内部结构和表面成分而产生的各种抗体， 并不都有中和病毒的性能。由病毒内部抗原和某些表面抗原引起的抗体不能中和病毒。诊 断病毒病时常用的补体结合反应和沉淀反应等血清学方法，其所侦查的某些抗体，就是这类 没有中和病毒作用的免疫球蛋白，例如马传染性贫血的补体结合抗体和沉淀抗体等。在这种 情况下，病毒抗体复合物长期保持高度的感染力。感染流感病毒或用流感病毒进行人工 接种以后，动物机体至少产生针对两种囊膜抗原，即神经氨酸酶和血凝素的抗体。抗血凝素 抗体是中和病毒的抗体, 抗神经氨酸酶抗体没有中和病毒的性能， 但是可能抑制病毒粒子由感染细胞释出，从而降低病毒产量。针对小RNA病毒的中和性抗 体可以使病毒衣壳发生改变，产生的这种构象变化也足以干扰感染的正常过程。抗体也可 以 作为调理素，促进巨噬细胞对病毒粒子的吸收和破坏。此外，抗体可以与感染细胞表面的病 毒抗原结合，通过激活补体, 或通过武装或激活具有抗体受体的细胞(如K细胞、多 形核淋巴细胞和巨噬细胞)，破坏病毒粒子。不同的宿主细胞系统对病毒抗体复合物 可能呈现不同的感染 性， 将同一个病毒抗体复合物加入于不同的细胞培养物中，往往表现出很不一样的感染 结果 。这一事实说明，抗体中和病毒的作用可能还在一定程度上取决于宿主细胞怎样处理这类复 合物。抗体结合于病毒，有时反而增强病毒的感染性，可能是因为这类抗体没有中和病毒的 作用，而病毒抗体复合物却更易被敏感细胞吞饮。补体有加强和调理抗体中和病毒的作 用，其机理可能与补体在抗体参与下对红细胞的作用相似，也就是损害和破坏病毒粒子的囊 膜 ，甚至使囊膜完全溶崩。但是迄今仅能证明几种病 毒对补体介导的溶解作用敏感。必须指出，补体不能单独地与病毒或抗体结合，而却容易 与病毒抗体复合物结合而呈现其作用。 在狂犬病、新城疫 、小 鼠白血病和牛痘等病毒感染中，由于细胞表面有时存在病毒抗原，抗体在补体的结合下破坏 一 些受病毒感染的靶细胞，使细胞内成熟的和不成熟的病毒暴露在体液中。成熟的病毒粒子被 中和抗体所中和，病毒核酸则被核酸酶所破坏。 对于抗体在抗病毒感染方面的作用尚有几点 需要强调。首先，抗体只在病毒感染的早期，即在病毒在宿主细胞内的隔离部位获得立足 点 之前才具有保护作用；其次，一般情况下，将纯化的抗体转移给初次试验的 动物使之获得抗病毒免疫较为困难; 第三，某种抗体的体外中和能力可能与其体内的保护作 用很少相关或不相关。总之，抗 体是抗病毒免疫的重要成分，但却不可能消灭所有病毒的感染作用。
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