無脊椎的蝦類有免疫系統嗎? 當蝦隻發生感染是怎麼啟動自身的免疫機制呢?

無脊椎的蝦類有免疫系統嗎? 當蝦隻發生感染是怎麼啟動自身的免疫機制呢?

蝦類在全球經濟上佔有很重要的地位,但自 1996 年以來各種疾病問題造成巨大損失,估計每年達 10 億美元。因此若要使蝦隻的產能維持並兼顧生態和經濟的話,疾病控制就成為目前的首要任務。然而蝦病是需要綜合的方法來預防和控制,其中所牽涉的因子複雜,包含種苗、環境以及蝦隻的健康狀況。前面的文章我們分享了許多環境的因素,包括溫度、鹽度、pH、氨氮、亞硝酸等。

因此,本週以這三篇文獻回顧,分別是 2020 年馬來西亞的研究 (https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2020.100471)、2009 年墨西哥的統整 (https://he01.tci-thaijo.org/....../tjvm/article/view/35847) 及 2015 年菲律賓的文獻總述 (http://hdl.handle.net/10862/2952),以這些文獻來探討蝦隻的免疫及應用,希望藉由了解蝦子的生理和免疫,更能有效的控制和預防疾病發生。

蝦隻的免疫系統的第一道防線即是蝦殼,此物理屏障由剛性外骨骼組成,此外骨骼由碳酸鈣、碳水化合物和蛋白質組成,此堅硬的外殼可以保護蝦隻減少受傷和微生物侵襲的風險。

蝦類為甲殼類動物,其身體構成與人類差異較大,除了具有前述的外骨骼外,其為開放式的循環系統,帶有藍綠色的血淋巴,通過血淋巴運輸血細胞和體液成分,有利於蝦類清除外來異物。利用活化細胞及釋放細胞因子對抗病原的初級反應,進行細胞免疫和體液免疫。

而若病原穿過屏障後,蝦隻是如何消滅這些入侵者呢?當蝦隻發生感染時模式識別蛋白 (PRP) 會啟動信號來刺激蝦隻的免疫系統,幫助病原體凝集並透過吞噬作用消除。吞噬作用是蝦類這種無脊椎動物主要的細胞防禦機制,其為吞噬細胞將病原體吞入細胞內並破壞。另一個主要的免疫機制為抗菌肽 (AMPs),其可造成病原體的細胞膜上形成穿孔,造成病原體的破壞死亡。其他還可利用氧化的方式殺死病原體、將病原體包圍形成囊包或結節。

對於無脊椎動物免疫學的普遍看法是缺乏記憶性,因此對於使用疫苗作為疾病預防的作法被認為是沒有效果的,但是在近年研究發現,甲殼類與昆蟲類具有簡化的免疫記憶,唐氏綜合症細胞黏附分子 (Dscam) 為一種免疫球蛋白,有助於識別特定病原,並且可以透過專業的吞噬作用殺滅細菌和病毒。根據研究,在白點病毒 (WSSV) 感染下,其可提供的免疫保護約可持續 2 個月。但是其他免疫記憶的研究相對較少,希望未來有機會能應用於蝦類之疫苗開發。

另一種增加蝦隻抵抗病原的方法為利用免疫促進劑,刺激免疫系統進而增強識別和消滅病原的能力。而免疫促進劑可由細菌 (益生菌、病原死菌、病原分子脂多醣等)、複合碳水化合物 (葡聚醣、甘露糖、菊粉等)、營養物 (維生素、微量元素、幾丁質等)、植物萃取物 (海藻、中草藥等)、細胞因子 (生長激素、乳鐵蛋白等) 或是一些合成物 (左旋咪唑) (表一、表二)。除了這些成本較高之外,某些免疫促進劑作用與效果未呈線性關係,可能在一定濃度下有作用,但在較高的濃度反而有毒性,因此在大規模生產上有一定的難度。此外,免疫促進劑長期使用可能會導致過度刺激,使免疫系統衰竭,並不適合長時間使用,且在病原感染情況下有可能反而使免疫系統崩潰導致蝦隻死亡。

綜上所述,蝦隻屬於無脊椎甲殼動物,與魚類不同,後天性免疫不足,目前研究認為僅具類抗體分子 Dscam,可能因此蝦類的疾病相較魚類難以處理,且常常全數滅亡。現今科學家對蝦類的免疫系統研究正在逐步深入,且病理、環境、營養、繁殖、遺傳等都會與免疫力息息相關,需各方領域交流合作,才能對蝦隻有更深一層的瞭解,希望能更有機會開發出新的方法來面對養殖中疾病的預防和控制。也可以在日常餵食中使用“蝦兵樂”抑制蝦隻腸道中的弧菌,幫助蝦隻建立健康的腸胃道應付任何環境變化。

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