鸭IgG的研究进展及Fc段的遗传进化分析

马德明 解观增 杨志隆 （河北省故城县畜牧水产局 253800） 蒋磊 常维山 （山东农业大学动科院 山东 泰安）



鸭IgG的研究进展及Fc段的遗传进化分析

马德明 解观增 杨志隆 （河北省故城县畜牧水产局 253800） 蒋磊 常维山*（山东农业大学动科院 山东 泰安）

IgG(IgY)是鸭卵黄中的唯一免疫球蛋白。根据GenBank发表的鸭的IgG Fc段的核苷酸序列、氨基酸序列，和多种动物进行遗传进化分析。得出鸭与鸡的核苷酸同源性分别为67.9%，与其他所列哺乳动物的核苷酸同源性集中在40%~52%之间。鸭与鸡的氨基酸同源性57.5%，与其他所列哺乳动物的氨基酸同源性集中在34%~43%之间。进化树结果显示鸭的IgG Fc段基因与鸡此段基因具有较近的亲缘关系。

鸭 IgG 遗传进化分析

禽类IgG(或称为IgY)是单体免疫球蛋白，禽类血清中IgG浓度(5~7mg/ml)比人的少，但含量远高于其它免疫球蛋白。它广泛分布于血清、组织液和淋巴液中，并能通过卵膜进入卵黄，为雏禽提供母源抗体保护。IgG在体内含量大、分布广、维持时间长，是机体抗感染免疫的主要力量。另外，它还参与抗肿瘤、抗寄生虫等多种免疫过程，以及某种变态反应[1, 2]。IgG通过Fc段与表面具有IgG FcrR的吞噬细胞、NK细胞结合，介导一系列生物学效应，包括中和毒素作用、亲和细胞而导致吞噬调理作用、胞外杀伤及免疫炎症、ADCC作用、激活补体途径等[3, 4]。本文对鸭IgG Fc段进行了序列分析和遗传进化分析。

卵黄中免疫球蛋白只是IgG(IgY)[5]，重链的Fc段是IgG的重要功能区，所以对鸭IgG Fc段进行了序列分析和遗传进化分析，为用鸡制备鸭肝炎卵黄抗体的可行性提供理论基础，为临床上预防和治疗鸭肝炎病提供方法。

1 鸭的IgG的研究进展

鸟类的基因组已凝缩，体积约是哺乳动物的1/3。虽然鸭IgH 基因总体上比哺乳动物的短，但它们每个C区基因比哺乳动物的同源性大[6,7]。此外，鸭的IgH 基因座位含丰富的VNTRs，约占序列的60%，远远高于哺乳动物，而基因组的其它序列区则含有更低的VNTRs，染色体上VNTRs的不对称分布使这些类比解释复杂化[8]。

鸭卵黄抗体IgY作为一种特异性多克隆抗体，被称为新生代抗体。它有完整型的和缺失型的两种类型的IgY，其缺失型IgY(△Fc)可以有效的排除假阳性反应，能够与别的特异性抗原有效结合而不会发生交叉反应。两种类型的IgY仅在一定的盐浓度环境中产生沉淀反应[9]。Brooke D H(2004)将IgY和IgY(ΔFc)从接种过大肠杆菌的鸭子里分离出来，用来制作E.coli-Ig免疫复合物(IC)[10]。

2 鸭的IgG的Fc段的遗传进化分析

2.1 分析方法：

采用DNAstar序列分析软件对鸭的IgG的Fc段与GenBank中收录的鸡和多种哺乳类此段序列进行序列同源性分析和遗传进化分析。

2.2 分析结果

2.2.1 IgG Fc核苷酸序列同源性比较 见表1。

表1 IgG Fc段核苷酸序列同源性

注：1-11分别代表鸭(序列号X65219.1)、大熊猫(序列号AY81 8390.1)、牛(序列号DQ452014.1)、犬(序列号AF354265.1)、鸡(序列号X07174.1)、马(序列号AY445517.1)、水貂(序列号L07789.1)、小鼠(序列号BC092049.1)、兔(序列号L29172.1)、猪(序列号NM213 828.1)、帚尾袋貂(序列号AF157619.1)。

由表1可以看出鸭的IgG Fc段核苷酸序列同源性与鸡的最高达到67.9%，而与几种哺乳动物的同源性集中在40%~52%。

2.2.2 IgG的Fc段核苷酸序列系统进化树

图1 IgG Fc段核苷酸序列的系统进化树

由图1看出鸭IgG Fc段氨基酸序列与鸡的亲缘性最高，与哺乳动物相差较多，但由上图看出鸟类与哺乳类由一支分支演变而来。

2.2.3 几种动物IgG Fc段氨基酸序列同源性比较 见表2。

表2 IgG Fc段氨基酸序列同源性

注：1-11分别代表：大熊猫(序列号AAX73307.1)、鸭(序列号CAA 46322.1)、牛(序列号ABE68619.1)、犬(序列号AAL35302.1)、鸡(序列号S00390)、马(序列号AAG01011.1)、小鼠(序列号BAC44885.1)、水貂(序列号AAA51281.1)、兔(序列号AAA64252.1)、猪(序列号ABY 85810.1)、帚尾袋貂(序列号AAD55590.1)。

由表2可以看出鸭的IgG Fc段氨基酸序列同源性与鸡的最高达到57.5%，而与几种哺乳动物的同源性集中在34%~43%.

2.2.4 IgG Fc段氨基酸序列的系统进化树

图2 IgG Fc段氨基酸序列的系统进化树

由图2看出鸭IgG Fc段氨基酸序列与鸡的亲缘性最高，与哺乳动物的亲缘性较远，但由同一分支分化而来，与图2所示结果相符。

3 讨论

近年来，随着我国养鸭业饲养规模的扩大、集约化程度的提高及家禽市场流通的频繁，鸭病的发生情况变得复杂，如鸭病毒性肝炎病，是流行于雏鸭的急性传染病，尤其是1~2周龄的雏鸭发病率和死亡率都较高，给养殖业带来了很大的损失[11]。而如今鸭病毒性肝炎的防治主要使用弱毒疫苗和高免血清或卵黄液，但弱毒疫苗免疫效果不理想，高免血清存在安全性差、成本高等缺点。将肝炎病毒分离株混合制成多价油苗，免疫试验鸡制备卵黄抗体，通过动物试验和临床发现，该卵黄抗体具有很好的预防作用和较好的治疗效果[12]。而卵黄中免疫球蛋白只有IgG(IgY)，Fc段又是IgG的重要功能区，所以对鸭IgG Fc段进行了序列分析和遗传进化分析具有重要意义。

遗传进化分析结果显示，IgG Fc段同源性与动物分类地位是一致的[13]。编码鸭与鸡IgG Fc段的核苷酸序列同源性最高，为67.9%，在遗传进化树中处于同一大的分枝。犬、牛、马、猪、袋貂、兔、大熊猫、小鼠、水貂与鸭IgG Fc段的核苷酸序列同源性分别51.3%以下，在遗传进化树中处于另一个大的分支。

本研究表明，鸭IgG Fc段和鸡的同源性和亲缘性相对较高，临床上应用的鸡制备鸭肝炎卵黄抗体，来防治鸭的病毒性肝炎病是可行的。实践证明，肉鸭连续2次注射2次鸡源卵黄抗体，未出现变态反应。

[1] 廖明，丘鹤英. 家禽免疫学基础知识.[J]. 中国兽医杂志, 1996(2): 55-56.

[2] G.Bizhanov,G Vyshniauskis.A Comparison of Three Methods for Extracting IgY from the Egg Yolk of Hens Immunized with Sendai Virus.[J]Veterinary Research Communications, 2000(24): 103-113.

[3] Sarker N ,Tsudzuki M,Nishibori M, etal . Cell-Mediated and Humoral Immunity anPhagocytic Ability in Chicken Lines Divergently Selected for Serum lmmunoglobulin M and G Levels[J]. Poultry Science, 2000, 78: 1705-1709.

[4] JohanssonJ ,AveskoghM,Munday B, etal. Heavy Chain V Region Diversity in the Duck-Billed Platypus (Ornithorhynchus anatinus) :Long and Highly Variable Complementarity-Determining Region Compensates for Limited Germline Diversity [J]. The Journal of Immunology, 2002, 168: 5155-5162.

[5] 陈阿琴, 杨志刚, 于颂东. 卵黄免疫球蛋白及其应用研究进展[J]. 中国兽药杂志, 2005, 39(3): 28-31.

[6] Lundqvist M L,Middleton D L, Hazard S, et al.The Immunoglobulin Heavy Chain Locus of the Duck:“GENOMIC OR GANIZATION AND EXPRESSION OF D,J,AND C REGION GENES”[J]. J B iol, chem, 2001, 276(50): 46729-46736.

[7] Bando Y ,Higgins D A.Duck Iymphoid organs :their contribution to the ontogeny of IgM and IgY[J]. immunology, 1996, 89: 8-12.

[8] 朱新产, 王金宝, 王宝维. 鸡鸭鹅免疫球蛋白的研究进展[J]. 中国预防兽医学报, 2003, 25(6): 503-508.

[9] Warr G W, Higgins D A.Duck immunoglobulins:structure, functions and molecular genetics[J]. Avian Pathol, 1993, 22: 211-236.

[10] Brooke D, Humphrev, Chris C, Calvert.Kirk C, Klasing. et al. The ratio of full length IgY to truncated IgY in immune complexes affects macrophage phagocytosis and the acute phase reponse of mallaed ducks[J]. Developmental and comparative immunology, 2004, 28: 665-672.

[11] 邵艳萍. 鸭肝炎病毒的分离鉴定及鸡抗高免卵黄抗体的制备[J]. 养殖技术顾问, 2008(6): 158-159.

[12] 于可响, 沙明利. 鸭病毒性肝炎多价卵黄抗体的研制[J]. 山东农业科学, 2008(1): 104-105.

[13] 陈斌, 程安春, 汪铭书. 麻鸭干扰素基因的克隆与序列分析[J]. 中国兽医学报, 2006, 26 (4): 401-404.

（2012–07–27）

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1007-1733(2012)09-0010-03