任务一 非特异性免疫
机体的免疫包括非特异性免疫和特异性免疫。非特异性免疫又称为先天性免疫、自然免疫或固有免疫，是动物在长期进化过程中所形成的阻挡病原微生物侵入及杀灭、吞噬病原微生物的一系列防御机制，是机体与生俱来的具有强大和广泛作用的一种生物学功能，其具有遗传性，它只能识别自身和非自身，对异物无特异性区别作用。
非特异性免疫的特点有先天的，具遗传性；免疫力较巩固；发挥作用快，作用范围广；特异性免疫的基础，起着第一道防御线的作用；对抗原异物无特异性识别作用，只有较初级的识别功能。
一、非特异性免疫的组成
对动物来说，非特异性免疫主要由宿主的防御性生理屏障、吞噬细胞的吞噬功能、正常组织和体液中的抗菌物质以及有保护性的炎症反应4 个方面组成。
（一）生理屏障
生理屏障是正常机体普遍存在的组织结构。
1.皮肤及黏膜屏障
皮肤是动物机体防御外界异物的第一道防线或机械防线。健康完整的皮肤对外界异物侵入起着机械的阻挡作用，皮肤上的汗腺分泌物中的乳酸及不饱和脂肪酸有一定的杀菌作用。当皮肤损伤时，细菌则乘虚而入，引起感染。黏膜除了机械阻挡外，腺体分泌液中含有溶菌酶及杀菌物质，对黏膜表面起着化学屏障作用。眼泪和唾液的冲洗，以及其中溶菌酶的杀菌作用，有助于清除病原体。气管、支气管上皮细胞纤毛有节律地颤动，能阻止异物的侵入及将异物排除。消化道的胃酸和胆汁均具有杀菌作用，也可阻止病原体的侵入。
2.内部屏障
动物机体有多种内部屏障，具有特定的组织结构，能够保护机体主要器官或组织免受病毒异物感染或侵入。血脑屏障主要由脑、脑膜的毛细血管壁和由神经细胞形成的胶原膜构成的血脑屏障，能防止病原体由血液进入脑组织和脑脊髓中。幼畜血脑屏障未发育完善而易发生中枢神经系统疾病的感染，如仔猪易发生的伪狂犬病等（图4.1）。
图4.1 血脑屏障示意图
血胎屏障是由母体子宫内膜及血管和胎儿绒毛膜及血管所形成的胎盘构成的，是妊娠期动物保护胎儿免受感染的一种防御机构，可以阻止母体内的大多数病原微生物通过胎盘侵入感染胎儿。
除上述防御屏障外，还有血管屏障，肺脏中的气血屏障能防止病原微生物经肺泡壁进入血液，睾丸中的血睾屏障能防止病原微生物进入曲精细管。
（二）吞噬作用
当病原微生物突破第一道防线后，就会遇到宿主非特异性防御系统中的第二道防线的抵抗，即吞噬细胞的吞噬作用。吞噬作用是动物机体在长期进化过程中建立起来的一种原始而有效的防御反应机制。
1.吞噬细胞
吞噬细胞是一类存在于血液、体液或组织中，能进行变形运动，并能吞噬、杀死和消化病原微生物等异常抗原的白细胞。
（1）嗜中性粒细胞。具有高度移行性和非特异性吞噬功能，形状较小（直径10～15 μm），运动力强（40 μm/min），属于小吞噬细胞。在骨髓中形成，寿命短（半衰期为6～7 h），存在于血液和骨髓中，在其溶酶体中含有杀菌物质和酶类，如过氧化氢酶、溶菌酶等。该细胞能吞噬并破坏异物，还能吸引其他吞噬细胞向异物移动，增强吞噬效果。
（2）单核巨噬细胞。单核巨噬细胞分布广泛，细胞形体较大（10～20 μm），为大吞噬细胞，寿命长达数月至数年，可作变形运动，并有吞噬和胞饮功能。单核巨噬细胞包括血液中的单核细胞，以及由单核细胞移行于各组织器官而形成的多种巨噬细胞。如肺脏中的尘细胞、肝脏中的枯否氏细胞、骨组织中的破骨细胞、神经组织中的小胶质细胞等。
2.吞噬的过程
吞噬细胞在趋化因子作用下与病原微生物或其他异物接触后，能伸出伪足将病原微生物包围，并吞入细胞质内形成由部分细胞膜包绕的吞噬体。接着细胞内溶酶体逐渐向吞噬体靠近，并相互融合形成吞噬溶酶体。在吞噬溶酶体内，溶菌酶、过氧化物酶、乳铁蛋白、杀菌素、碱性磷酸酶等可杀死病原微生物，蛋白酶、多糖酶、脂酶、核酸酶等可将病原微生物分解、消化。最后，将不能消化的病原残渣排出胞外。
3.吞噬的结果
由于机体的抵抗力、病原微生物的种类和致病力不同，吞噬发生后可能表现为完全吞噬和不完全吞噬两种。动物整体抵抗力和吞噬细胞的功能较强时，病原微生物在吞噬溶酶体中被杀灭、消化后连同溶酶体内容物一起以残渣的形式排出细胞外，称为完全吞噬。
当某些细胞内寄生的细菌如结核分枝杆菌、布氏杆菌，以及部分病毒被吞噬后，不能被吞噬细胞破坏并排到细胞外，称为不完全吞噬。不完全吞噬有利于细胞内病原逃避体内杀菌物质及药物的作用，甚至在吞噬细胞内生长、繁殖，或随吞噬细胞的游走而扩散，引起更大范围的感染。
（三）正常体液或组织中的抗微生物物质
在正常体液或组织中含有多种抗菌物质，如补体、溶菌酶、乙型溶素、干扰素、抗菌肽、血浆蛋白、吞噬细胞杀菌素、组蛋白、白细胞素、血小板素、正铁血红素、精素、精胺碱和乳铁蛋白等，它们一般不能直接杀灭病原体，而是配合免疫细胞、抗体或其他防御因子使之发挥较强的免疫功能。
1.补体
补体是存在于脊椎动物血清和组织液中的一组经活化后具有酶活性的蛋白质。由30余种可溶性蛋白和膜结合蛋白组成，故被称为补体系统。
（1）补体系统的组成及性质。按其功能不同可分为以下3 类。
①补体系统的固有成分。包括参与经典活化途径的C1、C2、C3、C4、C5～C9 及参与旁路途径的B 因子、D 因子、P 因子等。
②补体激活的调节蛋白。包括C1 抑制物、C4 结合蛋白、C8 结合蛋白、I 因子、H 因子、S蛋白等。
③补体受体。包括多种补体片段的受体，如C3aR、CSaR 等。
补体由体内多种细胞合成，其中肝细胞和巨噬细胞是产生补体的主要细胞。血清补体蛋白总量相对稳定，占血清总蛋白的5%～6%。补体在-20 ℃可以长期保存，但对热、剧烈震荡、酸碱环境、蛋白酶等不稳定，经56 ℃30 min 即可失去活性。因而，血清及血清制品必须经过56 ℃30 min 加热处理，称为灭活。灭活后的血清不易引起溶血和溶细胞作用。
（2）补体系统的激活。补体成分常以非活化形式存在，只有在某些物质的作用下，或在特定的固相表面，补体成分才能依次被激活。被激活的前一组成分具有裂解后一组成分的特性，由此形成一系列级联反应（连锁反应），最终发挥溶细胞效应。补体在激活过程中产生多种裂解片段，广泛参与炎症反应和免疫调节。补体的活化途径包括经典途径、旁路途径和甘露聚糖结合凝集素（MBL）途径。
（3）补体的生物学作用。补体激活途径的共同终末效应是导致细胞溶解。补体在激活过程中产生的多种裂解片段也可表现多种生物学效应。
①溶菌、溶细胞和抗病毒作用。补体激活形成的产物插入靶细胞膜的脂质双层内，使细胞膜表面形成许多跨膜小孔，最终导致靶细胞溶解。抗体与相应病毒结合后，在补体参与下，可以中和病毒的致病力。此外，补体系统激活后可溶解有囊膜的病毒。
②调理作用。促进吞噬细胞的吞噬作用称为调理作用，具有调理作用的物质称为调理素。补体激活过程中产生的C3b 和C4b 是重要的调理素。其一端与细菌、病毒及其他颗粒物质结合，另一端与吞噬细胞表面的受体结合，在两者之间起桥梁作用，促进吞噬细胞吞噬、杀伤功能。
③清除免疫复合物。可溶性免疫复合物激活补体产生的C3b 结合于复合物上，一方面可被循环中的吞噬细胞吞噬清除，另一方面复合物通过C3b 与具有Cab 受体的红细胞、血小板黏附，被运送至肝脏、脾脏，被吞噬细胞吞噬清除。
④引起炎症反应。C3a、C4a、C5a 具有过敏毒素作用，被称为过敏毒素。过敏毒素与肥大细胞、嗜碱性粒细胞等表面的相应受体结合，激发细胞脱颗粒，释放组胺等血管活性介质，导致血管扩张，血管通透性增加，有利于吞噬细胞和血浆成分进入组织，加重局部炎症。
此外，补体还参与特异性免疫应答的调节，发挥广泛的生物学作用。
2.干扰素
干扰素是高等动物机体细胞，在病毒或其他干扰素诱生剂的刺激下，所产生的一种具有高活性、广谱抗病毒等功能的低分子量的特异性糖蛋白。相对分子质量较小（约2. 0 ×104）。当这种物质进入其他未感染细胞时，可诱导细胞产生能抑制病毒复制的抗病毒蛋白质（图4.2）。
在脊椎动物中，几乎所有类型的细胞（如成纤维细胞、白细胞、巨噬细胞等），均可产生干扰素，但不同类型的细胞产生干扰素的能力差异很大，一般以白细胞产生能力最强。干扰素不仅具有广谱的抗病毒作用，而且能抑制一些细胞内感染细菌、真菌，并有抗肿瘤的作用。干扰素还有调节机体免疫的功能（包括增强巨噬细胞的吞噬作用、增强NK 细胞和T 细胞的活力）。
图4.2 干扰素的诱生及其作用示意图
3.溶菌酶
溶菌酶属不耐热碱性蛋白质，主要来源于吞噬细胞，广泛分布于各种体液中，如血清、唾液、泪液以及乳汁、胃肠、呼吸道分泌液和吞噬细胞的溶酶体颗粒中等。溶菌酶能水解细菌细胞壁的肽聚糖从而使细菌溶解。由于G +菌细胞壁几乎全部由肽聚糖组成，而G -菌细胞壁肽聚糖含量较少，因此溶菌酶只能破坏G +菌的细胞壁，对G -菌作用不大。但在有补体和Mg +存在时，溶菌酶能使G -菌的脂多糖和脂蛋白受到破坏，从而破坏G 菌细胞。由于溶菌酶是一种无毒、无副作用的蛋白质，又具有一定的溶菌作用，因此溶菌酶已被广泛用于水产品、肉食品、蛋糕及饮料的防腐，国际上也已生产出医用溶菌酶。
4.急性期蛋白
急性期蛋白是机体受感染时肝细胞合成的一类血浆蛋白，具有抗微生物感染和限制因创伤、感染、肿瘤等所致的组织损伤的作用。急性期蛋白包括C 反应蛋白、淀粉样蛋白A 和甘露糖结合凝集素等。它们具有激活补体和调理促进吞噬的作用。
5.抗菌肽
抗菌肽是具有抗菌活性短肽的总称，现已从多种动、植物中发现数百种抗菌肽。在动物体内，抗菌肽主要分布于吞噬细胞、多种上皮细胞以及体液中，具有广谱的抗菌活性，并有抗病毒和抗肿瘤的作用。
（四）炎症反应
炎症是动物机体对病原体的侵入或其他损伤的一种保护性反应。在防御、消灭病原微生物的非特异性反应中相应部位常出现红、肿、热、痛和功能障碍，是炎症的五大特征。炎症反应广泛存在于高等动物体内组织中的巨噬细胞、红细胞、血小板、单核细胞、多形核粒细胞等在发炎早期有着重要的作用。
炎症反应既是一种病理过程，又是一种防御病原体入侵的积极的免疫反应，其原因是：可动员大量吞噬细胞、淋巴细胞和抗菌物质聚集在炎症部位；感染部位的微血管迅速扩张，血流量增加使血液中的抗菌因子和抗体发生局部浓缩；死亡的宿主细胞堆集可释放一部分抗菌物质；炎症反应部位氧浓度的下降和乳酸浓度的提高，可抑制多种病原体的生长；炎症反应部位的高温和体温的升高可降低某些病原体的繁殖速度。
二、影响非特异性免疫的因素
对初次侵入机体的任何病原微生物，非特异性免疫反应常表现出杀灭及清除的反应。但非特异性免疫的杀伤效果在不同的种类、年龄的动物，对不同的病原微生物作用往往不同。
1.遗传因素
不同种属或不同品种的动物，对病原微生物的易感性和免疫反应性有差异，这些差异决定于动物的遗传因素。例如，在正常情况下，草食动物对炭疽杆菌十分易感，而家禽却无感受性。一种动物对大多数微生物具有先天性免疫力，只对少数病原体易感，在同一种动物不同品系之间或个体间也有差异，是由于一些动物机体对某些入侵的病原微生物生长繁殖缺乏适宜条件，或存在抑制因素，使病原微生物在机体中不能繁殖足够的数量，不能破坏机体生理机能，造成传染。免疫的这种种间、品系间或个体的差异，是由遗传基因所控制的。如家禽的体温高达41 ℃以上，不适宜炭疽杆菌的生长，故不能致病。
2.年龄因素
不同年龄的动物对病原微生物的易感性和免疫反应性也不同。在自然条件下，不少病原微生物只侵害幼龄动物。例如，小鹅瘟病毒、致病性大肠杆菌和引起犊牛下痢的轮状病毒等。有些发生在一定年龄，如猪丹毒发生3 月龄以上的猪，布氏杆菌病主要侵害性成熟的动物，老龄动物的器官组织功能及机体的防御能力趋于下降，因此容易发生肿瘤或反复感染。
3.环境因素
自然环境因素（如气候、温度、湿度等）的剧烈变化，对机体免疫力有一定的影响。如寒冷能使呼吸道黏膜的抵抗力下降。营养极度不良，缺乏维生素等，可导致机体抵抗力及吞噬细胞的吞噬能力下降，免疫功能失调而发生感染。
4.应激反应
应激反应是指机体受到强烈刺激时，如剧痛、创伤、烧伤、过冷、过热、饥饿、疲劳、缺氧、电离辐射等，而出现以交感神经兴奋和垂体-肾上腺皮质分泌增加为主的一系列引起机体机能和代谢的改变的防御反应，表现为淋巴细胞转化率和吞噬能力下降，因而易发生感染。