蜜蜂的细胞及体液免疫

郑树安

（福建农林大学植物保护学院，福州350002）

蜜蜂的细胞及体液免疫

郑树安

（福建农林大学植物保护学院，福州350002）

在长期的进化过程中，蜜蜂形成了一套有效避免和减轻各种病原体及异物对其自身造成影响的防卫体系，主要包括体壁、消化道等机械屏障，各种清理行为，蜂产品的抗菌性能，以及蜜蜂的细胞和体液免疫作用等。本文简要介绍蜜蜂的细胞和体液免疫。

蜜蜂是一个古老的生物类群，不但生产各种营养丰富的蜂产品，也是众多开花植物的传粉者，在生态系统中占有重要地位。尽管蜜蜂无T和B淋色细胞，无免疫球蛋白及完整的补体系统，缺乏特异的抗原-抗体反应，但其也具有一套独特的免疫系统，主要由细胞免疫（cellular immunity）和体液免疫（humoral immunity）组成。蜜蜂细胞免疫主要依赖浆细胞或粒细胞对外来病原物或异物的吞噬（phagocytosis）和包被作用（encapsulation）；而体液免疫系统是以抗菌肽、凝集素、溶菌酶、酚氧化酶等，配合多种血细胞建立的一个开放完整的防御体系。一般认为诱导蜜蜂免疫系统启动的诱导物并不是针对某一特定的诱导源，也没有相应的特异性结合，即蜜蜂的免疫为“非专一性”免疫，不同的诱导源均可诱导蜜蜂产生类似的抗菌物质，且经诱导产生的抗菌物质具有广谱性，而非针对特定的诱导物质。

一、蜜蜂的细胞免疫

跟其他昆虫一样，蜜蜂的循环系统属于开放式血液循环，不具备哺乳动物那样与体腔完全分离的管网系统，它的整个体腔就是血腔，血液和组织液不能区分，血淋巴遍布于蜜蜂所有组织和器官。当外来病原体和异物进入后，蜜蜂依靠血细胞的吞噬、成瘤、包囊等作用杀灭病原菌，并通过凝集作用和伤口修复以防止外来物进一步侵入蜜蜂体腔。

1.吞噬作用

吞噬作用是指单个血细胞对入侵病原体完成识别、吞噬和消化清除的过程，仅能处理少量外来物，主要分为五个阶段：（1）化学接触吸引；（2）识别：（3）附着；（4）摄入；（5）消化或排除。

在外来物被蜜蜂浆血细胞或粒血细胞识别、附着和摄入后，将被溶酶体和吞噬体形成的吞噬溶酶体消化。溶酶体向吞噬溶酶体释放各种水解酶以杀灭外来物。但有时，被捕获的细菌可能在吞噬细胞中繁殖，使细胞死亡，释放出更多的细菌，进一步在昆虫血液中繁殖，导致致命的败血症的发生。

2.成瘤作用

当病原物大量进入血腔，浆血细胞的吞噬作用已经无法完全对其清除时，蜜蜂将启动更有效的防御机制，即成瘤作用（nodule formation）。成瘤作用是指多个血细胞聚集起来，对大量的小型病原物进行包围并杀死的过程。与病原物接触后，血细胞发生破裂，诱导病原物周围血液固定在凝血块中。血细胞和细菌的聚集体被厚层的扁平血细胞包围，形成的瘤脱离血液循环，黏附在内部器官的表面，逐渐死亡。

3.包囊作用

包囊实质上是和成瘤相同的过程，只是包囊的对象体积更大，直径超过10 μm较大的外来物体，包括在线虫等寄生性外来物入侵时，蜜蜂血细胞启动包囊作用。在细胞包囊中，数层血细胞在寄生虫、它们的卵、真菌菌丝体和孢子、细菌菌株或原生动物周围组成的囊袋。

在包囊中由于窒息或有毒废物的积累可使寄生虫的胚胎、幼虫死亡。被包裹的寄生虫可能由于黑变反应产生的醌中毒而死亡。孵化的幼虫可能发育不全、生长受到阻碍。当然，在长期的进化中，有些被包囊的寄生虫也可能生存下来，逃出包囊。

4.伤口修复和凝集作用

受伤后形成的伤口往往是病原菌侵入蜜蜂体腔的主要入口，在长期进化中，蜜蜂通过血凝块和伤口的迅速愈合，消除了微生物进入的潜在通道。加上吞噬作用、成瘤和包囊作用，使血细胞脱粒和释放凝块物质，截留或捕获外来物质。

在伤口修复中，血细胞大量聚集在创伤处，封闭伤口。同时诱集大量浆血细胞在凝血块底部形成包被，杀死伤口内的病原物，阻止它们侵入。从而达到防御目的。

二、蜜蜂的体液免疫

蜜蜂没有淋巴免疫器官，当病原菌或其他异物侵入时，不会产生抗体，但能诱导血淋巴内相应肽类和蛋白质含量的增加。尽管这些有防卫能力的肽类和蛋白质与诱导源没有特异关系，但也可以起到抑制和杀灭病原微生物的作用。因此，适当的以部分不会引起蜜蜂患病的诱导物刺激蜜蜂，也能增强其抵抗力。

蜜蜂的体液免疫依赖血淋巴中的先天性免疫和获得性免疫。先天性免疫因子包括溶菌酶、酚氧化酶、凝集素等。获得性免疫需要人工或自然的诱导，典型的有蜜蜂抗菌肽。

1.溶菌酶

溶菌酶（lysozyme）又称胞壁质酶（muramidase）或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶（N-acetylmuramide glycanohydrlase），是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶。主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1，4糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。因此，该酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用，但主要攻击革兰氏阳性细菌。

蜜蜂正常的血淋巴（无免疫性的）含有低水平的溶菌酶，以达到避免擦伤和受伤害的目的。蜜蜂幼虫和成虫的血淋巴中，溶菌酶浓度约为5～25 μg/ml，蛹含有5～10 μg/ml，飞翔蜂血淋巴中约40 μg/ml。受侵染时，蜜蜂幼虫比成蜂对溶菌酶的合成反应更强烈。如：用大肠杆菌活细胞感染以后，幼虫溶菌酶的浓度可高达330 μg/ ml，前蛹期达1300 μg/ml；而成蜂感染细菌后，血淋巴中溶菌酶浓度升高不明显。

2.酚氧化酶

酚氧化酶（Phenoloxidse，PO）是一类含铜氧化酶，在蜜蜂的正常生长发育过程中具有重要的生理功能。PO通常以其非活化状态的前体酚氧化酶酶原的形式存在于蜜蜂的血淋巴中，PO及其因子构成了酚氧化酶原激活系统。该系统由PO、蛋白酶、模式识别蛋白和蛋白酶抑制剂构成，与昆虫机体受到外源物刺激产生免疫防御因子有着密切的关系，是参与并同时联系体液免疫与细胞防御反应的少数通路之一。

在细胞免疫过程中，蜜蜂血细胞激发酚氧化酶的级联反应，PPO活化后形成PO的一个重要的生物学功能是在外侵物周围合成黑色素。激活的PO将酪氨酸羟基化为多巴，多巴再被氧化为多巴色素、二羟吲哚，最后形成黑色素。因此，酚氧化酶是黑色素生物合成有关的关键酶，并参与血细胞对外来物质的吞噬、成瘤、包囊及黑化过程。

酚氧化酶也是昆虫的体液免疫依赖的先天性免疫因子。病原微生物进入昆虫血腔时，病原体自身的某些成分与宿主血细胞的特殊识别蛋白识别并结合，激活丝氨酸蛋白酶原级联，接着引起酚氧化酶原级联的活化，使酚氧化酶原裂解成酚氧化酶，参与机体的免疫防御反应。

3.凝集素

凝集素（lectin）是一类促使细胞凝集的蛋白或糖蛋白，具有专一的糖基识别能力，能与特异的受体进行结合，且只在与特异性受体结合后，结构和空间构象发生变化，才能发挥其生物学效应。凝集素可作为血细胞的表面受体，起识别外源入侵物并与之结合或介导血细胞对异源分子的吞噬作用，增强血细胞中酚氧化酶的功能，促进细胞对入侵物的包囊和黑化反应。它不仅在防御体系中有清除异物的作用，而且在变态发生时，对清除不必要的组织和细胞也起到了重要的作用。

4.抗菌肽

抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类具有抗菌活性的碱性多肽物质，分子量在2000～7000左右，由20～60个氨基酸残基组成。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。目前已知的蜜蜂抗菌肽主要有防卫素、蜜蜂抗菌肽、蜂蛾抗菌肽和膜翅抗菌肽。

（1）蜜蜂防卫素：蜜蜂防卫素含51个氨基酸，其序列组成与蜂王浆中的抗菌肽royalisin几乎相同，仅有一个氨基酸不同，都对革兰氏阳性菌有作用。通过编码蜜蜂防卫素的cDNA克隆的分析，发现其C-末端是酰胺化的，这种酰胺化的修饰作用对于稳定分子的双螺旋结构进而保障分子的溶菌活性是非常重要的。蜜蜂防卫素前体结构是由19个氨基酸组成的信号肽序列、22个氨基酸组成的前序列以及51个氨基酸组成的成熟序列组成。蜜蜂防卫素对高温稳定，100℃加热15 min仍可保持活性。

（2）蜜蜂抗菌肽：目前发现的蜜蜂抗菌肽多达19种，是含有18个氨基酸残基的小肽，富含脯氨酸，感染微生物的蜜蜂体内的apidaecin是由许多异构物组成，主要对革兰氏阴性菌起作用。不同的蜜蜂抗菌肽具有相同的保守序列，比较典型的是在C-端有8个氨基酸的保守序列，即PRPPHPRL。保守序列与其抗菌活性直接相关，保守序列的取代会造成蜜蜂抗菌肽抗菌作用的减弱和丧失。

编码蜜蜂抗菌肽的基因转录成的前体mRNA是由编码16个氨基酸的信号肽序列、编码16个氨基酸的前序列、数量不等地由几乎相同的84个核苷酸组成的重复单元（一般为1～12个）以及此C-末端序列而成，每个单元由一个编码成熟的抗菌肽序列和编码6～8个氨基酸以及一个二肽序列RR（N-末端的第一个单元的二肽是两个精氨酸AA）组成。

（3）膜翅抗菌肽：膜翅抗菌肽由93个氨基酸残基组成，是一种典型的阳离子型多肽，N-末端有一个2-吡咯酮-5-羧酸。其抗菌原理是通过改变细菌膜通透性达到抑制革兰氏阳性菌和少数革兰氏阴性菌的生长，最低抑菌浓度较其他抗菌肽要低。不同于其他抑菌肽在离子浓度增加时抑菌效果降低的特性，膜翅抗菌肽的抑菌效果并不随溶液中离子强度的增加而减少。其前体结构是由17个氨基酸组成的信号肽序列、17个氨基酸组成的前序列及93个氨基酸组成的成熟肽组成。

（4）蜂蛾抗菌肽：蜂蛾抗菌肽含有34个氨基酸残基，包括10个脯氨酸残基。其氨基末端序列与蜜蜂抗菌肽相似，具有广谱的抗革兰氏阴性菌的作用，对植物来源的革兰氏阴性菌的抑菌活性更低。蜂蛾抗菌肽除了19个氨基酸组成的信号肽外，无其他前导序列，因此它的加工成熟过程非常简单，只要进入内质网，通过翻译加工将信号肽除去，即成为有生物活性的蜂蛾抗菌肽。

蜜蜂自身的细胞和体液免疫对其抵御外界病原物的入侵和保障蜜蜂及蜂群的健康具有重要作用，如何充分提高和利用蜜蜂自身的免疫力是值得进一步研究的课题。值得注意的是，能量和营养是影响蜜蜂免疫力的重要因素，充分保证蜂群的食物和营养，是提高蜜蜂免疫力和蜂群健康水平的重要措施之一。

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［6］http：//baike.baidu.com/linkurl=Fzxlri1qsSEVoa8DXHwWE6bJcIz QSEdwHOtotlbdq4hfizxZRekT6_lM_YBQLb-GMG7s8_EBwkC02QI 5zmH03a