硬骨鱼类免疫球蛋白分类及多样性产生机制研究进展

鱼类是最先出现免疫球蛋白的低等脊椎动物,对研究免疫球蛋白的起源、进化具有重要的意义。IgM和IgD是最先被人类发现和认识的鱼类免疫球蛋白,随着科技进步和研究深入,陆续在斑马鱼（Danio rerio）、虹鳟（Oncorhynchus mykiss）及鲤鱼（Cyprinus carpio）中发现了IgZ、IgT、IgM-Z等。与哺乳动物的免疫球蛋白一样,不同种鱼,甚至同种鱼不同个体间,免疫球蛋白的形态结构、基因类型、生物学功能等均有差异。为了进一步认识鱼类免疫球蛋白及其免疫应答的机制,本文综述了鱼类免疫球蛋白的分类和多样性机制等。     

GCRV弱毒疫苗免疫草鱼母本的免疫因子代间传递与表达特性

为探究GCRV弱毒疫苗母源性免疫的草鱼母本及其子代免疫因子(IgM、C3、LSZ)表达特性及代间传递效应,采用ELISA、Rt-q PCR等方法检测了草鱼母本产前40 d接种疫苗后,母本血液、子代早期发育阶段及2月龄幼鱼3种免疫因子的蛋白活性及基因表达水平。结果显示,经GCRV弱毒疫苗免疫的草鱼母本血液、早期胚胎及幼鱼阶段IgM蛋白活性均显著高于对照组样品。子代各阶段中,28日龄的夏花样品IgM蛋白活性水平最高,而5日龄水花样品中蛋白活性最低;从受精卵发育至3日龄水花阶段,实验组样品免疫因子C3和LSZ的蛋白活性均显著高于对照组;2组鱼中IgM、C3和LSZ蛋白的活性水平随着发育进行,总体上呈先下降后升高的趋势,从卵细胞至3日龄水花阶段实验组样品C3和LSZ蛋白活性水平均显著高于对照组。实验组和对照组受精卵IgM基因的表达水平差异最大,实验组表达量为对照组的3.4倍。从24 h器官形成期至3日龄水花样品中,实验组C3基因的表达水平显著高于对照组。从卵细胞至3 h囊胚期阶段,实验组LSZ基因表达水平显著高于对照组。实验组2月龄草鱼体肾、头肾、脾脏组织中IgM基因表达量均显著高于对照组;感染GCRV病毒后,实验组死亡尾数(2尾)低于对照组死亡尾数(5尾)。研究表明母源性免疫可在草鱼进行代间传递,并对子代起到一定程度的免疫保护作用。     

鱼类中新发现的免疫球蛋白

鱼类是最早产生免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)的脊椎动物之一。鱼类IgM作为鱼类特异性体液免疫应答中最主要的免疫介质,目前已有较详细的研究报道。除此之外,近年来在鱼类还新发现了几个Ig,如IgD、IgW、IgNAR、IgZ和IgT等,笔者对其结构及功能进行简要综述,以期为国内同行提供科学参考。     

血根碱对LPS诱导后黄鳝免疫应激及肠道炎症相关基因表达的影响

为探讨血根碱是否具有缓解黄鳝(Monopterus albus)由脂多糖(LPS)诱导后引起的免疫应激及炎症反应作用,本实验设置对照组(基础饲料)和实验组(基础饲料+750μg/kg血根碱),每组3个重复,养殖实验持续8周,结束后每个重复随机取30尾规格一致的黄鳝经腹腔注射大肠杆菌脂多糖(LPS),在注射前0 h和注射后3 h、6 h、12 h、24 h和48 h进行采样。结果显示,在0 h时,实验组肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)活力显著高于对照组(P0.05),其余指标均无显著性差异(P0.05);血清中葡萄糖(GLU)、皮质醇(COR)、IgM、C4、碱性磷酸酶(AKP)、谷草转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)和肝脏中SOD在腹腔注射LPS后均呈先上升后下降的趋势,并在3 h或6 h达到峰值,肝脏中丙二醛(MDA)的变化趋势与其相反;与对照组相比,实验组血清中AKP、IgM、C4的含量和肝脏中SOD活力在注射LPS后上升幅度更大,GLU和COR的含量上升幅度慢,并且GLU、COR、AKP、IgM、C4、GOT和GPT恢复至正常水平速度更快。肠道中炎症相关基因IL-1β、IL-10、IL-12β、IL-15、TGF-β1和TGF-β2表达量在腹腔注射LPS后呈先上升后下降的趋势,并在6 h或12 h达到峰值;与对照组相比,实验组下调了IL-1β和IL-12β基因表达量,上调了IL-10、IL-15、TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3基因表达量。综上所述,在本研究条件下,腹腔注射LPS诱导黄鳝产生了免疫应激及炎症反应,在3～6 h时出现高峰,而饲料中添加750μg/kg血根碱能够有效改善黄鳝由LPS诱导产生的免疫应激及炎症反应。     

急性低盐胁迫下红鳍东方鲀幼鱼IgM、NKCC1和Hsp70基因的表达

为探讨红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)耐低盐的分子机制,以自然海水组为对照,利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术,分析红鳍东方鲀幼鱼在盐度16、12、8和4胁迫下,鳃和肾中免疫球蛋白M(immunoglobulin M,IgM)、钠钾氯协同转运蛋白1(Na-K-Cl cotransporter 1,NKCC1)和热休克蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)3个基因的表达情况。结果表明,3个基因在鳃和肾中均有表达,IgM和Hsp70基因在鳃和肾中的表达量均无显著性差异(P0.05),而NKCC1基因在鳃中的表达量显著高于肾(P0.05)。同一盐度下,随着时间的增加,鳃中IgM基因的表达量大致呈现先降低后升高的趋势,肾中则呈现先降低后升高再趋于平稳的趋势;同一时间内,鳃中低盐度组与对照组的IgM基因表达量差异比肾中差异更为明显。在鳃中,相同时间内NKCC1基因在各低盐度组的表达量低于对照组,尤其在6h和72h两个时间点时显著低于对照组(P0.05);肾中各时间点的表达量基本都高于0h表达量。在相同时间内,3h、6h、24h、72h的各低盐度组,在鳃中,Hsp70基因的表达量均与同一时间对照组之间差异明显(P0.05);在肾中,从6h开始,各低盐组与对照组之间差异性显著(P0.05)。以上结果表明,红鳍东方鲀幼鱼IgM、NKCC1、Hsp70 3个基因的表达量在不同盐度不同时间下存在差异,由此推测这3个基因对红鳍东方鲀幼鱼的渗透压调节起重要作用。     

浒苔多糖对华贵栉孔扇贝血淋巴中SOD酶和溶菌酶活性的影响

于华贵栉孔扇贝体内注射了0.1%,0.25%,0.5%3个不同浓度的浒苔多糖后,在24,48,72 h分别测定了华贵栉孔扇贝血淋巴中SOD酶和溶菌酶活力。结果表明:0.1%和0.25%实验组扇贝血淋巴中SOD酶活仅在注射24h后显著地高于对照组(P<0.05),而0.5%实验组在注射24 h后极显著高于对照组(P<0.01),而且在注射48h和72 h后仍显著高于对照组(P<0.05);0.1%实验组对扇贝血淋巴中溶菌酶的作用无显著影响,而0.25%和0.5%实验组对扇贝血淋巴中溶菌酶活力在不同测定时间都表现出明显的促进作用,其中0.5%实验组对血细胞中溶菌酶作用效果极显著(P<0.01);说明浒苔多糖具有增强华贵栉孔扇贝免疫活性的作用。     

病毒感染对栉孔扇贝血淋巴中过氧化氢酶和过氧化物酶活力的影响

用从病贝体内分离的非包涵体球形病毒感染栉孔扇贝,采用分光光度技术,分别于6,24,72h,测定栉孔扇贝血清和血细胞中过氧化氢酶(CAT)活力和过氧化物酶(POD)活力。结果表明,感染病毒后,血清中CAT活力在6,24,72h时,实验组均高于对照组,6h时差异极显著,24h时差异显著,72h时差异不显著;血细胞中CAT活力在6,24,72h时,实验组均高于对照组,6h和24h时差异极显著,72h时差异不显著。血清和血细胞中POD活力在6h和24h时,实验组均高于对照组,且均差异极显著。说明病毒感染后栉孔扇贝血淋巴中CAT和POD的活力增强。     

四环素标记斑马鱼耳石效果及对抗氧化力的影响

为了研究四环素标记鱼类的效果及其对抗氧化能力的影响,设置100、150、250 mg/L浓度梯度的盐酸四环素(TCH)溶液和不同浸泡时间(18 h和24 h)对毒理实验常用对象斑马鱼(Danio rerio)进行浸泡标记,通过观察TCH浸泡标记后30 d内斑马鱼耳石的标记效果以及浸泡后第1、3、9、15 d时鱼体内三种抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)的活性变化,综合分析其标记鱼类的效果和安全性。结果显示,在150 mg/L和250 mg/L浓度的TCH溶液中浸泡18 h或24 h,斑马鱼耳石标记率可达100%,且耳石上可见清晰的黄色标记轮纹。浸泡18 h时,中高浓度组(150 mg/L和250 mg/L)斑马鱼的抗氧化酶活性在浸泡后的第3 d显著增加。浸泡24 h时,各浓度组的抗氧化酶活性在第1 d显著升高,250 mg/L浓度组的SOD和GSH-Px活性分别在第1 d和第9 d显著低于对照组,各组的抗氧化酶活性均在第15 d时恢复为对照组水平。结果表明,100 mg/L和150 mg/L浓度的TCH浸泡液对斑马鱼的抗氧化酶活性起诱导作用,250 mg/L浓度的TCH溶液浸泡,对其抗氧化酶活性产生了短期的抑制作用并可能对机体产生可恢复的氧化损伤。     

浒苔多糖对扇贝SOD酶和溶菌酶活力的影响

华贵栉孔扇贝体内注射了体积分数0．1％、0．25％的浒苔多糖后，在第24、48、72小时分别测定了扇贝血淋巴中SOD酶和溶菌酶活力。实验组扇贝血清中SOD酶活力在不同测定时间都显著地高于对照组，而血细胞中SOD酶活力在注射24h后和48h后显著地高于对照组；实验组扇贝血淋巴中溶菌酶在注射24h后和48h后显著高于对照组。说明浒苔多糖具有增强华贵栉孔扇贝免疫活性的作用。     

微囊藻毒素急性暴露对斑马鱼卵巢的损伤效应

为了探究蓝藻(Cyanobacteria)大量爆发产生的微囊藻毒素(microcystins,MCs)对鱼类的生殖毒性,以斑马鱼(Danio rerio)为实验对象,采取腹腔注射毒性最强的microcystin-LR(MC-LR)方式,研究MC-LR对斑马鱼卵巢的损伤效应及其作用机制。对性成熟雌性斑马鱼腹腔注射50μg/kg和200μg/kg MC-LR,在注射3、9、24、48 h后取卵巢分析其生理活性指标的变化。结果显示,染毒24 h后,200μg/kg剂量组斑马鱼性腺指数(gonad somatic index,GSI)14.14与对照组性腺指数16.98相比显著降低(P<0.05),其他组别无显著变化;卵巢发生卵母细胞空泡化、卵母细胞膜与滤泡细胞层连接组织缺失等病理现象;MC-LR显著抑制了斑马鱼卵巢蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2A,PP2A)活性,并激活促成熟因子(maturation promoting factor,MPF)活性;MC-LR处理后,斑马鱼卵巢内丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)家族中的p 38MAPK、ERK1/2的转录水平显著上调,JNK未发生显著变化。研究表明,MC-LR抑制斑马鱼卵巢PP2A活性,并激活MPF活性与MAPK信号通路中ERK1/2与p 38MAPK的转录水平,进而干扰其卵母细胞的发育进程并产生生殖毒性。     

鲤多拷贝基因MRC1的全基因组鉴定及表达分析

甘露糖受体C1型基因(mannose receptor C-type 1, MRC1)是C型凝集素超家族的成员之一，其编码的甘露糖受体是一种模式识别受体，在先天免疫反应中发挥关键作用。MRC1基因在哺乳动物免疫反应中的作用被广泛研究，但在鱼类中的研究较少。近年来，随着高密度集约化养殖模式的发展，由病原微生物引发的疾病频繁暴发，其中，嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)是常见的致病菌之一。本研究首次在鲤(Cyprinus carpio)全基因组范围鉴定MRC1基因，共发现11个基因拷贝，并进行了功能域预测、共线性分析、多序列比对和系统进化分析，结果表明，MRC1基因在物种进化过程中保守程度较高。拷贝数比较分析发现，MRC1基因在不同物种中表现出不同程度的多拷贝现象，在多数鱼类中发现2个拷贝，而在鲤中发现多达11个拷贝。同时，比较了各拷贝在健康鲤脑、肌肉、肝脏和脾脏组织中的表达情况，发现在免疫相关组织脾脏中的表达量相对高于其他组织。进一步对感染嗜水气单胞菌4、12、24 h后在鲤脾脏中的表达进行差异比较分析，发现不同拷贝的表达特征各有差异，其中，HHLG13g0734在...     

斜带石斑鱼IgM、IgZ和IgD重链基因的克隆

应用RACE方法获得斜带石斑鱼膜结合型免疫球蛋白M(membrane-bound immu-noglobulin M,mIgM),膜结合型免疫球蛋白D(mIgD),分泌型免疫球蛋白Z(secretory immu-noglobulin Z,sIgZ)的重链基因。斜带石斑鱼膜结合型IgM重链恒定区包含3个恒定区结构域(μ1,μ2,μ3)以及两个跨膜外显子(TM1,TM2),TM1外显子与μ3结构域末端相连接。氨基酸序列相似性分析结果显示,斜带石斑鱼mIgM各恒定区与牙鲆mIgM恒定区相似性最高,为53%~78%。mIgD的cDNA全长为3 375 bp,开放阅读框包含3 006 bp,其恒定区由1个μ1外显子,7个δ外显子以及跨膜区组成。斜带石斑鱼IgD恒定区与鳜IgD各恒定区氨基酸序列相似性最高,δ1~δ7的相似性分别为75.5%、75.8%、65.4%、76.6%、88.1%、90.6%、82.8%,TM结构域为82.7%。sIgZ的基因结构与其他硬骨鱼类sIgZ的结构相似,包括4个外显子和3个内含子,内含子长度分别为222、129和458 bp。利用半定量PCR分别检测了这3种基因在斜带石斑鱼各器官/组织中的表达,发现mIgM在头肾、肾脏、脑、脾脏、肠、鳃、心脏和胸腺中均有表达;mIgD的mRNA在头肾、肾脏以及胸腺中有较高的表达,在肠中表达量较低;sIgZ mRNA主要分布于淋巴组织如头肾、肾及脾脏中,而在鳃、心脏和胸腺中的丰度较低。     

副溶血弧菌对凡纳滨对虾肝胰腺抗氧化酶活性和基因表达的影响

为了研究致病性副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)对凡纳滨对虾(Litopanaeus vannamei)肝胰腺抗氧化酶活性及相关基因表达的影响,本研究选取始体重(2.20±0.24)g的健康凡纳滨对虾初270尾,将其随机分为2组,分别以0 CFU/m L和5×107 CFU/m L剂量的致病性副溶血弧菌对凡纳滨对虾进行浸浴攻毒实验。在实验第6小时、12小时、24小时和36小时取肝胰腺,进行抗氧化酶活性及免疫相关基因表达测定。结果显示,感染副溶血弧菌后,实验组对虾肝胰腺中超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于对照组(P0.05),而过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和谷胱甘肽-S转移酶(GST)活性随感染时间的增加呈现先上升后下降的趋势,CAT活性于第12小时达到最大值,而GSH-PX和GST分别在第6小时和第24小时达到最大值,此结果表明副溶血弧菌感染对凡纳滨对虾肝胰腺抗氧化酶活性有显著影响,对其机体免疫防御系统有明显的破坏作用。Rab蛋白基因(Rab)和干扰素-维甲酸联合应用诱导细胞凋亡相关基因(Grim-19)表达水平显著高于对照组(P0.05),抗菌肽crustin和酚氧化酶原基因(Pro PO)的表达水平呈现先升高后降低趋势,分别在第12小时和第24小时达到最大值,分别为11.4倍和28.2倍,而GST基因表达水平在第12~36小时显著低于对照组(P0.05)。m TOR信号通路中真核细胞始动因子4E结合蛋白(4EBP)基因的表达水产显著高于对照组(P0.05),真核细胞翻译启动因子1(e IF4E1A)和真核细胞翻译启动因子2(e IF4E2)基因的表达水平呈现先升高后降低的趋势,分别在第12小时和第6小时达到最大值,分别为2.6倍和1.6倍,核糖体S6蛋白激酶基因(P70s6k)的表达水平显著低于对照组(P0.05)。上述结果表明,凡纳滨对虾感染致病性副溶血弧菌后,肝胰腺抗氧化酶活性及免疫相关基因的表达均受到显著影响。     

Immune Response of Mud Crab,Scylla Paramamosain,to Bacterial Lipopolysaccharide

Vibrio spp. is one of the main pathogens to cause high levels of mortality in the culture industry of mud crabs, Scylla paramamosain. Although considerable efforts have been devoted to understanding the immune response of S. paramamosain against pathogens, both immune‐response proteins and systematic responses to foreign agent invasions have yet to be investigated in detail. Hence, in this study, we challenged S. paramamosain with bacterial lipopolysaccharides (LPS) by injection. We examined a number of immune‐related indices in the crabs at 0, 2, 6, 12, 24, 36, 48, and 72 h postinjection, that is, the total hemocyte counts in hemolymph; the serum activities of phenoloxidase, superoxide dismutase, lysozyme, acid phosphatase, and alkaline phosphatase; and the mRNA levels of immune‐related genes encoding prophenoloxidase, serine protease inhibitors, antimicrobial peptide scygonadin, crustin, anti‐lipopolysaccharide factor, and catalase in hemocytes. In addition, the immune‐response proteins were identified in hemocytes at 24 h postinjection using two‐dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. The results showed that the immune‐related enzymes and genes examined were induced in a time‐dependent manner post‐LPS challenge. Moreover, 18 altered proteins were present in the hemocytes and the main proteins to be altered were highly homologous to hemocyanin and protein kinase. Ultimately, this study provides useful information for understanding the immune response of S. paramamosain to bacterial infection.     

Effects of dietary β‐glucan and glycyrrhizin on non‐specific immunity and disease resistance of white shrimp,Litopenaeus vannamei (Boone) challenged with Vibrio alginolyticus

The white shrimp Litopenaeus vannamei, fed immunostimulant‐free, 0.2%β‐glucan and 0.06% glycyrrhizin diets for 18 days, respectively, were challenged with Vibrio alginolyticus at 6.4 × 10⁴ CFU shrimp^?1. The total haemocyte count (THC), phenoloxidase (PO) activity, respiratory burst (RB) and superoxide dismutase (SOD) activity changes for a 120‐h period were investigated, and shrimp mortality was also recorded. The results showed that PO activity, RB and SOD activity were significantly higher in shrimp fed the two immunostimulant diets after 18 days than those in shrimp fed immunostimulant‐free diets. The THC and SOD activity decreased significantly from 0 to 24 h post challenge, and then reverted to normal levels at 96 and 72 h respectively. The values for PO activity and RB increased from 0 to 48 h post challenge. Compared with those fed the control diets, shrimp fed immunostimulants had significantly higher PO activity and RB values at 120 h post challenge. Mortalities after challenge with V. alginolyticus were significantly lower in shrimp fed with β‐glucan or glycyrrhizin than in those fed with a diet without immunostimulants. It was concluded that dietary β‐glucan and glycyrrhizin increased the shrimp immunity. Furthermore, β‐glucan caused an increase in some immune parameters 12 h earlier than glycyrrhizin after V. alginolyticus challenge.     

仿刺参甘露聚糖结合凝集素基因对脂多糖刺激的免疫应答

甘露聚糖结合凝集素是天然免疫系统中重要的模式识别分子。分析了仿刺参甘露聚糖结合凝集素在仿刺参不同组织及脂多糖刺激前后的表达规律,结果显示仿刺参甘露聚糖结合凝集素mRNA在仿刺参的肠道、呼吸树、体腔细胞和体壁均有组成型表达,且体壁的表达量最高;细菌脂多糖刺激后,4个组织的仿刺参甘露聚糖结合凝集素表达量均得到上调,且以肠道和体腔细胞表达量的变化最为显著;另外,肠道、体腔细胞、体壁中仿刺参甘露聚糖结合凝集素表达量峰值的出现具有明显的时序性,而呼吸树自刺激后6h直至取样结束,其表达量呈稳步上升趋势。