昆虫血细胞功能、形态及细胞免疫反应研究前沿

细胞免疫反应是昆虫先天免疫系统的重要组成部分,与体液免疫反应共同作用以防御外源物。不同类群的昆虫其血细胞种类不同,空间形态及免疫应答功能也各具特征,但在细胞免疫中大都发挥着吞噬、结节与包囊作用。本文根据国内外的研究,对昆虫血细胞的类型、功能、形态、吞噬过程、细胞表面吞噬受体、以蚜虫为代表的不完全变态昆虫免疫学和影响蚜虫免疫系统的共生体等研究动态进行了综述,以期为害虫防治提供思路和防治策略。     

20-羟基蜕皮酮调控昆虫先天免疫的分子机制研究进展

昆虫先天免疫(innate immunity)包括细胞免疫(cellular immunity)和体液免疫(humoral immunity)。近年来研究表明,作为昆虫生长发育调节的关键激素之一,20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)参与调节了昆虫的先天免疫。本文在介绍昆虫免疫机制的基础上,重点阐述20E调控昆虫先天免疫及微生物影响20E滴度的分子调控机制。20E可以激活细胞免疫和体液免疫来对抗外源入侵微生物,而外源微生物的刺激也会通过3-脱氢蜕皮激素-3β-还原酶(3-dehydroecdysteroid-3β-reductase, 3DE-3β-reductase)促进20E滴度升高。20E对昆虫免疫系统有显著影响,其滴度升高可以激活细胞免疫,包括吞噬(phagocytosis)、包被(encapsulation)和结节(nodulation);而对体液免疫的影响则比较复杂,除可以加速黑化作用(menalization)外,对抗菌肽的表达究竟是促进还是抑制尚不明确。研究人员鉴定发现了一些20E调控体液免疫的关键基因,这些基因的作用途径总结起来可以分为3类:(1)依赖于Toll和IMD等先天免疫通路;(2)依赖于胰岛素(insulin)信号途径;(3)依赖于20E信号通路因子BR-C等的直接调控。但这些通路因子究竟是如何互作以及其分子调控机制等都尚不清楚,值得进一步深入探讨。     

栉孔扇贝血液细胞的免疫功能

利用光镜、扫描电镜和透射电镜技术对栉孔扇贝(Chlamysferreri)血细胞与细胞免疫功能相关的几个因素进行了初步研究。对血细胞的数量和不同功能细胞的比例研究结果表明,健康血淋巴中血细胞的平均密度为3.03±0.11×107cell/ml,其中颗粒细胞占42.6%,透明细胞占57.4%;病贝血淋巴中血细胞的平均密度为2.78±0.34×107cell/ml,其中颗粒细胞占40.2%,透明细胞占59.8%。扫描电镜观察表明,血细胞的表面结构主要有表面光滑型,表面松果型和表面褶皱阿米巴型3类。透射电镜观察表明,颗粒细胞吞噬外源性颗粒(Ⅰ型颗粒)通过溶酶体(Ⅱ型颗粒)进行降解。并观察到同心片层结构出现在吞噬泡的降解过程中。利用APIZYM试剂盒对栉孔扇贝血细胞及血清中的19种酶进行检测,结果在血清中检测到了13种酶,在血细胞中检测到10种酶,健康血淋巴中酶的含量高于病贝。对血细胞吞噬活性的研究结果表明,血细胞对大肠杆菌和对类立克次体(RLO)的吞噬率分别为25.4%和21.7%。颗粒细胞的吞噬活性(30%-40%)远远大于透明细胞(4.8%-14%)。环境胁迫对血细胞吞噬活性的影响的研究结果表明,病原菌感染和温度、盐度等环境胁迫因素对血细胞的吞噬活性均有不同程度的影响,其中高温因素影响较大,但未发现贝龄有显著影响     

蜕皮激素对家蚕卵黄原蛋白基因表达的调控

蜕皮激素（20-hydroxy ecdysone,20E）是由前胸腺分泌的能调节节肢动物昆虫纲、甲壳纲等动物蜕皮的激素. 家蚕属于完全变态昆虫,一生经历卵、幼虫、蛹、成虫四个发育时期. 20E在家蚕发育过程中有不可替代的作用. 本研究通过酶联免疫吸附反应（ELISA）测定家蚕变态期前后血淋巴中20E滴度,发现在卵黄原蛋白基因 (Bombyx mori vitellogenin, BmVg) 高量表达前的雌雄血淋巴中20E含量没有明显差异,但含量变化趋势与BmVg表达趋势相一致. 用20E注射上蔟后60 h的家蚕和添食5龄家蚕, 能诱导雌性和雄性脂肪体中BmVg表达和蛋白合成. 调查处理后的家蚕所产卵中的卵黄磷蛋白（BmVn）含量及重量,发现蚕卵中BmVn含量及蚕卵重量都明显增加|本研究还通过脂肪体体外培养,证明了20E是直接作用于脂肪体来诱导BmVg的表达. 本研究结果表明,20E是通过诱导脂肪体中BmVg的转录来增加蚕卵中BmVn积累,从而最终使得蚕卵重量也相应增加.     

棉铃虫血淋巴酚氧化酶活性的微量测定

昆虫血淋巴黑化的形成由激活酚氧化酶原的级联系统所引发 ,酚氧化酶在昆虫体液免疫中起着重要作用。用抗凝剂从棉铃虫血淋巴中分离获得了血浆及完整的血细胞 ,以L DOPA为底物 ,牛胰蛋白酶为激活剂 ,测定了血浆及血细胞裂解液中酚氧化酶及酚氧化酶原的活性。结果表明 ,血浆及血细胞中两者都有一定量的分布。这一昆虫血淋巴酚氧化酶的微量测定方法 ,所需样品量少 ,耗时短 ,简便易行。     

昆虫细胞免疫反应中的吞噬、集结和包囊作用

细胞免疫是昆虫天生免疫系统中很重要的部分, 包括了由血细胞介导的一系列吞噬、 集结和包囊等作用。本文讨论了近年来在昆虫细胞免疫方面的研究进展, 包括参与昆虫细胞免疫的血细胞类型, 识别外来异物的受体因子, 影响免疫活性的一些酶和化学物质等。另外还就吞噬模式, 以及集结和包囊过程中粘附态细胞的形成等加以讨论。     

黑腹果蝇先天免疫研究进展

先天免疫是昆虫适应复杂环境的关键,也是新型害虫防治的重要研究方向。昆虫通过模式识别受体识别环境中不同的病原物,激活先天免疫系统以清除病原物。昆虫的先天免疫系统主要包括体液免疫与细胞免疫,体液免疫包括免疫信号通路诱导产生抗菌肽、活性氧以及黑化作用等,细胞免疫包括血细胞的吞噬、包囊和凝结。本文将重点总结黑腹果蝇Drosophila melanogaster在模式识别受体、免疫信号通路和细胞免疫相关方面的研究进展,为进一步研究其他经济昆虫与农业害虫的免疫机制,提高生产经济效益提供参考。     

蝶蛹金小蜂寄生对菜粉蝶体液免疫反应的影响(英文)

以蝶蛹金小蜂及其寄主菜粉蝶为研究对象 ,研究了内寄生蜂对寄主体液免疫反应的影响。当寄主蛹被寄生后 1 2h或第 4和 5d时 ,血淋巴中酚氧化酶活性明显增高。寄生蛹血淋巴中血细胞凝集素活性始终高于针刺和未寄生蛹 ;同样 ,寄生蛹血淋巴的抗菌活性也明显增强 ,而后两者处理蛹的活性则很微弱。由此可知 ,该蜂寄生能引起寄主体液免疫因子活性的不同程度的变化     

家蝇3种丝氨酸蛋白酶抑制剂(Serpin)基因在感染白色念珠菌后的表达

研究家蝇丝氨酸蛋白酶抑制剂（ Serpin ）基因 Sp2、Sp13、Sp16 在感染白色 念珠菌后的表达模式。利用白色念珠菌刺激家蝇幼虫,对收集的标本进行逆转录,以 GAPDH 为内参基因,通过qPCR技术检测3条 Serpin 基因在家蝇感染后不同时间点及不同组织中的表达特征,统计分析结果。结果表明,不同时间点感染组和对照组比较, Sp2 mRNA在3 h、6 h和48 h的表达量比对照组高; Sp13 mRNA在6 h的表达量比对照组高,在3 h和24 h时的表达量比对照组低; Sp16 mRNA在6 h、24 h和48 h时的表达量比对照组高,在36 h时的表达量比对照组低。不同组织中感染组和对照组比较, Sp2 mRNA在3 h时,在血淋巴和脂肪体中的表达量比对照组高,在马氏管、气管和肠道的表达量比对照组低;12 h时,在血淋巴中的表达量比对照组高,在马氏管和唾液腺中的表达量比对照组低;24 h时,在脂肪体中的表达量比对照组低;48 h时,在血淋巴中呈高表达,在唾液腺中的表达量比对照组低。 Sp13 mRNA在3 h时,在唾液腺和脂肪体中的表达量比对照组高,在马氏管、体壁、血淋巴和气管中的表达量比对照组低;12 h时,在血淋巴中呈高表达,在体壁和脂肪体中的表达量比对照组低;24 h时,在血淋巴、气管和唾液腺中的表达量比对照组高,在脂肪体中的表达量比对照组低;48 h时,在马氏管、血淋巴、气管和脂肪体中的表达量比对照组高,在体壁和唾液腺中的表达量比对照组低。 Sp16 mRNA在3 h时,在马氏管和气管中的表达量比对照组低;12 h时,在马氏管和脂肪体中其表达量比对照组低;24 h时,其表达量在马氏管中比对照组高,在脂肪体中比对照组低;48 h时,在血淋巴中呈高表达,而在马氏管中的表达量比对照组低。家蝇3种 Serpin基因在白色念珠菌感染后均呈现出差异性表达,推测 Serpin 基因在家蝇免疫调节中具有协同调节作用。     

棉铃虫感染中华卵索线虫后血淋巴游离氨基酸含量的变化

中华卵索线虫Ovomermis sinensis感染棉铃虫Helicoverpa armigera 1天后,棉铃虫幼虫血淋巴中游离氨基酸总量大幅度下降,各种游离氨基酸的含量也是如此变化。感染2～4天后的棉铃虫血淋巴中游离氨基酸总量变化不大,各种游离氨基酸的含量有升有降。感染5～6天后的棉铃虫血淋巴中游离氨基酸总量和各种氨基酸的含量都急剧上升。研究表明,中华卵索线虫寄生棉铃虫时,棉铃虫血淋巴中游离氨基酸含量的变化朝着有利于线虫生长发育的方向进行。