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为探究宿主氧化还原稳态对鱼类病毒感染的影响，尤其是核因子 E2 相关因子 2（Nrf2）的作用，研究人员开展关于新加坡石斑鱼虹彩病毒（SGIV）感染的研究。结果发现 Nrf2 可抑制 SGIV 复制，这为防治石斑鱼虹彩病毒病提供新线索。
在水产养殖业蓬勃发展的当下，石斑鱼作为重要的养殖品种，为许多国家的经济发展做出了重要贡献，尤其在中国和东南亚地区，其养殖规模不断扩大。然而，近年来，随着养殖密度的不断增加以及环境因素的失衡，石斑鱼疾病频发，其中病毒感染带来的危害最为严重。新加坡石斑鱼虹彩病毒（SGIV）作为石斑鱼养殖产业的主要病毒病原体，给养殖户带来了巨大的经济损失。被 SGIV 感染的石斑鱼不仅死亡率高，还会出现脾脏和肾脏坏死、脾脏肿大、肝脏代谢紊乱以及肠道功能失调等多种严重的组织病理学变化。
深入研究发现，炎症风暴、氧化应激以及免疫系统受损是 SGIV 引发全身性病理变化的主要原因。氧化应激是由于机体氧化产物生成与抗氧化防御能力失衡导致的，它会引起生物体代谢和生理功能的改变，进而引发多种疾病。此前已有研究表明，部分化学药物或草药能够通过调节氧化应激反应和抑制细胞因子风暴来发挥抗病毒作用。但 SGIV 感染对宿主氧化还原平衡的具体影响，以及抗氧化系统在病毒感染过程中的详细功能，仍如同迷雾一般，有待科研人员去揭开。
与此同时，核因子 E2 相关因子 2 / 抗氧化反应元件（Nrf2/ARE）信号通路在细胞抵御毒素和病原体的过程中起着关键作用，它能够刺激超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶和分子的转录，从而抑制活性氧（ROS）的积累。近年来，Nrf2 在调节抗病毒和炎症基因反应方面的新作用逐渐被发现，这使得它成为治疗病毒疾病的潜在靶点。在前期研究中，科研人员观察到 SGIV 感染会显著干扰 Nrf2 的表达，而姜黄素或亚麻酸则可以激活 Nrf2，保护细胞免受氧化应激和炎症的侵害。不过，SGIV 感染对细胞抗氧化反应的调控机制，以及抗氧化基因在病毒感染过程中的具体作用，依旧是未解之谜。
为了攻克这些难题，来自国内的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一系列关于 SGIV 感染的研究，旨在评估 SGIV 感染对 Nrf2 介导的抗氧化系统的影响，并验证 Nrf2 的抗病毒活性，深入探究其潜在的抗病毒机制。最终，研究人员取得了重要突破。他们发现 SGIV 感染会对细胞抗氧化系统造成严重破坏，而 Nrf2 的过表达能够通过恢复抗氧化系统、降低 ROS 水平和减轻炎症反应来抑制 SGIV 感染。此外，Nrf2 激动剂如衣康酸（4-OI）和富马酸二甲酯（DMF）可以上调 Nrf2 及其相关抗氧化基因的表达，同时抑制 ROS 水平和炎症基因的表达，进而有效阻止 SGIV 的复制。这些研究成果意义重大，为石斑鱼虹彩病毒病的防治提供了全新的思路和理论依据，为水产养殖业的健康发展带来了新的希望。该研究成果发表在《Aquaculture》杂志上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是细胞培养技术，他们将石斑鱼脾脏（GS）细胞在特定培养基中进行培养；其次是基因表达检测技术，用于测定不同感染时间下相关基因的转录和蛋白表达水平；另外，还采用了基因调控技术，通过 Nrf2 的过表达、沉默或激活，来观察其对 SGIV 感染的影响。
下面来看具体的研究结果：
- SGIV 感染破坏抗氧化系统：研究人员通过检测不同感染时间下抗氧化基因的水平，来探究 SGIV 感染是否会影响抗氧化反应。结果显示，随着感染时间的延长，SGIV 感染细胞中病毒的 MCP 和 VP19 转录水平逐渐升高，而 Nrf2 的 mRNA 水平在感染后 3 小时和 6 小时出现上调，在 12 小时、24 小时和 36 小时则出现下调，Nrf2 的蛋白水平也呈现出相应变化。这表明 SGIV 感染会破坏抗氧化防御系统。
- Nrf2 对 SGIV 复制的影响：通过对 Nrf2 进行过表达和沉默实验，研究人员发现 Nrf2 的异位表达能够显著抑制 MCP 和 VP19 的表达以及病毒的产生，而 Nrf2 的沉默则会产生相反的效果。这说明 Nrf2 在抑制 SGIV 复制过程中发挥着重要作用。
- Nrf2 对氧化应激和炎症反应的影响：Nrf2 过表达显著激活了 ARE 的荧光素酶活性和抗氧化基因的表达水平（P < 0.05），降低了 ROS 水平，改善了 SGIV 感染引发的抗氧化损伤。同时，在 Nrf2 过表达的细胞中，病毒感染诱导的 NFκB 和促炎基因的上调（P < 0.05）也得到了显著抑制。这表明 Nrf2 不仅能够调节氧化应激反应，还能减轻炎症反应。
- Nrf2 激动剂对 SGIV 复制的影响：研究人员发现，两种 Nrf2 激动剂 4-OI 和 DMF 都能通过抑制 ROS 水平、激活抗氧化反应和减弱炎症反应，显著抑制 SGIV 在感染细胞中的复制。这进一步证实了 Nrf2 在抑制 SGIV 感染中的重要作用。
研究结论表明，SGIV 感染会对细胞抗氧化系统造成严重破坏，而 Nrf2 的过表达以及 Nrf2 激动剂的使用都能够抑制 SGIV 感染，其机制主要涉及抗氧化系统的恢复、ROS 水平的降低以及炎症反应的减轻。在讨论部分，研究人员强调了细胞内氧化还原稳态在维持正常细胞功能中的关键作用，以及病毒感染导致的氧化还原失衡与多种病毒感染性疾病的关联。这项研究成果为深入理解 Nrf2 介导的抗氧化防御在鱼类抗病毒反应中的作用提供了重要依据，为石斑鱼虹彩病毒病的防治开辟了新的方向，有望推动水产养殖业在应对病毒感染问题上取得新的突破。
