七种合成宿主防御肽对金头鲷白细胞免疫调节作用的计算机模拟与体外实验研究

本研究针对鱼类宿主防御肽(HDPs)免疫调节机制不明确的问题，通过计算机模拟预测和体外实验验证了金头鲷(Sparus aurata)两种piscidins和五种hepcidins的理化特性及免疫调节功能。研究发现HDPs能显著调控白细胞凋亡相关基因(bax-1/casp-3/bcl-2)、炎症因子(il-1β/il-6/tnf-α)和Toll样受体(tlr-5/7/8)表达，揭示了其在鱼类先天免疫中的复杂调控网络，为水产养殖免疫增强剂开发提供了新思路。

　　

在鱼类养殖业面临抗生素耐药性挑战的背景下，宿主防御肽(HDPs)因其独特的抗菌和免疫调节双重功能成为研究热点。然而，与哺乳动物相比，鱼类HDPs的免疫调节机制仍存在大量知识空白。金头鲷作为地中海地区重要的经济鱼种，其免疫防御系统研究具有重要应用价值。西班牙穆尔西亚大学(University of Murcia)免疫生物学研究团队在《Marine Biotechnology》发表的研究，首次系统评估了七种合成HDPs（包括piscidin 1-2和hepcidin H1/H2C/H2E/H2H/H2I）对金头鲷头肾白细胞的免疫调节作用。

研究采用AlphaFold2预测二级结构，结合多种生物信息学工具(CAMPR3/BIOPEP-UWM等)分析理化特性；通过流式细胞术检测细胞活性和吞噬功能，化学发光法测定呼吸爆发活性；使用qPCR分析12个免疫相关基因表达。实验选用平均体重31g的金头鲷幼鱼，分离头肾白细胞进行体外培养。

计算机模拟预测揭示HDPs结构多样性

通过ChimeraX 1.8软件预测显示：piscidin 1-2呈α-螺旋构象（置信度>90%），而五种hepcidin均形成β-折叠结构。理化性质分析发现piscidin 2疏水性最高(59%)，piscidin 1净正电荷最强(+5.25)，hepcidin H2I则带负电(-2)。所有肽段均预测具有抗菌活性，其中hepcidin H1还显示抗病毒、抗真菌和抗寄生虫潜力。

体外实验证实选择性细胞毒性

流式细胞术显示：25μM piscidin 1使白细胞存活率显著降低（p<0.05），呈现剂量依赖性；hepcidin H2C仅在0h处理时表现细胞毒性。值得注意的是，hepcidin H2I在25μM浓度下使吞噬能力提升35%（p<0.05），而hepcidin H1显著抑制呼吸爆发活性。

基因表达谱揭示免疫调控网络

qPCR结果显示：

• 凋亡通路：hepcidin H2I上调促凋亡基因bax-1 2.3倍，H2C下调抗凋亡基因bcl-2 60%（p<0.05）

• 炎症反应：piscidin 2诱导il-6表达增加3.1倍，而所有hepcidins均抑制il-1β表达（最大降幅达75%）

• TLR信号：piscidin 1激活tlr-7/tlr-8通路，hepcidin H2H则抑制tlr-8表达

这项研究首次绘制了金头鲷HDPs的免疫调控图谱，证实不同HDPs通过差异调节凋亡、炎症和模式识别受体通路发挥免疫功能。特别是发现hepcidin H2C可能通过抑制BCL-2成为潜在抗癌候选物，而piscidin 1的细胞毒性提示其膜破坏机制可能不同于典型凋亡途径。这些发现不仅丰富了鱼类免疫学理论，还为开发基于HDPs的水产免疫增强剂提供了分子设计依据。未来研究可进一步探索这些肽段在活体鱼类的保护效应及其与疫苗的协同作用。