综述：有袋类动物的适应性免疫

《Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology》：Adaptive Immunity in Marsupials

　　

有袋类动物在1.25亿至1.6亿年前与真兽类哺乳动物发生分化。尽管进化上不同，但这两类哺乳动物都能对抗原产生复杂的适应性免疫应答（adaptive immune responses），并存在若干关键差异。本综述分析了当前对有袋类动物适应性免疫系统（adaptive immune system）的理解，并强调了关键差异，包括有袋类动物基因组中IgD（IgD）的缺失以及额外T细胞受体（T cell receptor, TCR）的存在。研究人员总结了有关有袋类动物T细胞和抗体（antibodies）的已知信息，以及它们在包括结核病（tuberculosis）和疥癣（sarcoptic mange）在内的有袋类动物疾病中的作用。研究人员还讨论了先天免疫系统（innate immune system）如何与适应性免疫系统相互作用。随着疫苗学（vaccinology）越来越融入有袋类动物疾病管理和保护，研究人员回顾了该哺乳动物类群中的关键疫苗研究。需要进一步研究以扩展和加深我们对有袋类动物疾病应答的理解，并帮助预防进一步由疾病驱动的灭绝。

论文主体部分总结如下：

**1 引言**
脊椎动物的免疫系统由先天性和适应性两条通路组成。先天性免疫系统（innate immune system）负责炎症和一般非特异性免疫应答，而适应性免疫系统（adaptive immune system）使机体能够对特定抗原产生特异性应答并形成免疫记忆（immunological memory）。适应性免疫由细胞介导免疫（cell-mediated immunity）和体液免疫（humoral immunity）两个分支组成，分别由T细胞和B细胞介导。大多数哺乳动物适应性免疫研究基于真兽类，但有袋类动物的适应性免疫同样复杂，具备B细胞和T细胞、识别自身并产生免疫记忆的能力，但存在显著差异，如有袋类动物基因组中缺失IgD（IgD）和存在额外的T细胞受体（T cell receptor, TCR）。有袋类动物的T细胞在胸腺中成熟，通过外周淋巴组织迁移，B细胞在肝脏中产后产生，直至骨髓完全发育。

**2 适应性免疫系统的细胞**
**2.1 T细胞**
T细胞受体（TCR）是T细胞免疫的关键组分，由V（variable）、D（diversity）和J（joining）片段通过V(D)J重组（V(D)J recombination）形成。所有脊椎动物有四种TCR链：TCR?、TCRβ、TCRγ、TCRδ。有袋类和单孔类动物存在第五种TCRμ（TCRμ），其V基因预先连接。TCR形成异二聚体：?β T细胞、γδ T细胞和γμ T细胞。在灰色短尾负鼠（Monodelphis domestica）中，?β T细胞在γδ T细胞之前发育，而γδ T细胞在产后5周内是乳腺中主要的T细胞类型。真兽类中表达CD4的T细胞为辅助性T细胞（helper T cells, Th），包括Th1、Th2、Th17和调节性T细胞（regulatory T cells, Tregs）。有袋类动物中已鉴定出与真兽类Th细胞相关的细胞因子（如干扰素-γ、白细胞介素等），但T细胞亚型研究不足。CD8⁺细胞为细胞毒性T细胞（cytotoxic T cells, Tc），直接杀伤靶细胞。在袋熊中，疥癣感染后出现T细胞介导的IV型迟发型超敏反应，T细胞数量与螨虫强度相关。记忆T细胞（memory T cells）在血清阳性黄足岩袋鼠接种灭活弓形虫疫苗后被记录和增强，但缺乏分析细胞免疫应答的工具。

**2.2 B细胞**
B细胞受体（B cell receptor, BCR）由膜结合免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）和异二聚体（Ig?和Igβ）组成。免疫球蛋白由两条轻链（IgL）和两条重链（IgH）构成。有袋类动物的轻链多样性高于重链，负鼠优先使用Igλ。B细胞分化阶段类似于真兽类，通过表面标志物CD34、CD19和表面Ig（sIg）区分。在T细胞依赖性（T cell dependent, TD）通路中，初始B细胞在次级淋巴器官中遇到抗原，与辅助性T细胞相互作用后，分化为短寿命浆细胞、生发中心B细胞或记忆B细胞。在T细胞非依赖性（T cell independent, TI）通路中，B细胞可直接分化为浆细胞或记忆B细胞。目前尚无针对有袋类动物B细胞特异性分化的研究。

**2.3 抗体/免疫球蛋白**
有袋类动物免疫球蛋白（Ig）同种型包括IgM、IgG、IgA和IgE，而真兽类和单孔类动物还有IgD，鸭嘴兽还有IgO。灰色短尾负鼠基因组编码两个功能性IgM同种型，其他有袋类动物仅有一个。IgA在黏膜表面防御中起关键作用，有袋类动物中未发现IgA亚类。IgG是血清中主要抗体，在负鼠中未发现亚类，但在短尾矮袋鼠中发现IgG1和IgG2，它们不共享Fc重链抗原决定簇，被认为是两个主要Ig类。IgE是抗寄生虫的首道防线。所有有袋类动物缺乏功能性IgD，其丢失可能与LINE1反转录转座子插入重链恒定区基因座有关。免疫球蛋白通过V(D)J重组、体细胞超突变和类别转换重组实现功能多样化。

**3 与先天免疫的联系——补体、Toll样受体（TLRs）**
**3.1 补体系统**
补体系统由30多种血浆蛋白组成，通过三种途径激活：经典途径（由抗体IgG和IgM结合抗原启动）、替代途径（由非自身表面触发）和凝集素途径（由PRRs结合非自身抗原启动）。这些途径汇聚于C3补体成分的裂解，最终形成膜攻击复合物（membrane attack complex, MAC）。在有袋类动物中，补体系统研究有限，但已在多种物种中确认了经典和替代途径的存在。通过基因组分析，在负鼠、袋獾、考拉、沙袋鼠和鸭嘴兽中发现了57个补体基因，其序列和基序与真兽类相似，表明功能可能等同。在妊娠期间，负鼠的C3和C4转录水平显著降低，产后升高，提示补体可能对胎儿有害，调节补体系统是哺乳动物胎生进化的必要组成部分。

**3.2 有袋类动物妊娠中的细胞因子产生**
细胞因子如IL1A、IL6和IL17A在免疫激活和妊娠中起重要作用。在灰色短尾负鼠中，IL1A对存活窝仔数有积极影响。在负鼠和肥尾狭足袋鼩中，IL1A和IL6在妊娠的短期胎盘附着阶段产生，而沙袋鼠仅表达IL6，表明IL1A在单胎物种中可能缺乏功能。

**3.3 TLRs**
Toll样受体（TLRs）是首先与入侵微生物相互作用的模式识别受体（PRRs）。有袋类动物分析表明存在10个TLR基因家族（TLR2-10和TLR13），但物种瓶颈导致多样性降低，如袋獾仅有13个TLR等位基因。有袋类动物拥有真兽类中缺失的独特TLR1/6。TLR功能性研究有限，但在沙袋鼠新生幼崽中检测到TLR4表达，表明先天系统在幼体成熟前可能已功能化。在袋獾中，TLR被用作辅助因子用于面部肿瘤疫苗研究。

**4 免疫记忆**
**4.1 被动免疫**
有袋类动物新生幼崽出生时缺乏免疫球蛋白（除沙袋鼠外），但通过母体乳汁获得Ig。这种被动转移的保护性Ig补充了幼崽的免疫系统，直到其淋巴组织成熟。例如，普通负鼠将抗克氏锥虫的抗体被动转移给幼崽，但抗体仅提供部分保护，且在断奶后30天开始下降。

**4.2 主动免疫——免疫接种**
有袋类动物的免疫系统可通过免疫接种进行启动。考拉接种抗鹦鹉热衣原体疫苗后，产生功能性IgG，抑制体外感染。袋獾针对面部肿瘤（DFTD）的疫苗旨在诱导细胞介导和体液识别，已观察到抗体和细胞毒性应答。避孕疫苗利用适应性免疫系统产生抗精子或抗卵子抗体，如针对透明带和促性腺激素释放激素的疫苗。在沙袋鼠中，针对坏死梭杆菌的卵蹄疫疫苗提供保护，针对细粒棘球绦虫的重组疫苗也降低了感染率。

**5 结论**
对有袋类动物适应性免疫系统的理解正在增长，但距离成功治疗疾病仍有很大差距。需要进一步研究记忆T细胞和B细胞的发育与功能、TLRs和补体在适应性免疫中的作用、淋巴细胞多样性以及疾病特异性抗体和细胞应答。填补这些空白将阐明有袋类动物如何识别、记忆和应答病原体，并促进更有效疫苗、疾病管理策略和保护干预措施的开发。