铁螯合与抗氧化合成肽：调控大西洋鲑免疫与生长的创新策略及其抗鲑鱼立克次体败血症潜力

本研究针对智利鲑鱼养殖中鲑鱼立克次体败血症（SRS）高死亡率问题，通过筛选具有铁螯合（如p4429）和抗氧化（如p4426）活性的合成肽，开展功能性饲料添加剂开发研究。结果表明，添加150 μg kg-1微囊化肽的饲料能显著提升大西洋鲑生长性能（体重/体长）和红细胞数量，并调控头肾白细胞中il8、sod1、arg1等免疫标志物表达。该研究为开发替代抗生素的新型免疫增强饲料提供了重要理论依据和实践方向。

　　

在智利鲑鱼养殖业中，鲑鱼立克次体败血症（Salmonid Rickettsial Septicemia, SRS）如同悬在养殖户头顶的达摩克利斯之剑，每年造成超过7亿美元的经济损失。这种由Piscirickettsia salmonis细菌（主要基因型为LF-89和EM-90）引发的疾病，尽管已有约50%的兽用免疫产品注册使用，但死亡率依然居高不下。抗生素的过度使用不仅带来耐药性问题，更可能影响宿主生长性能。在这一背景下，寻找既能增强鱼类免疫力又不影响生长的创新方案成为当务之急。

就像人类通过营养补充剂增强免疫力一样，科学家们将目光投向了生物活性肽——这些由2-50个氨基酸组成的短链分子，具有安全性高、靶向性强、代谢可预测等优势。特别值得注意的是，Piscirickettsia salmonis作为一种胞内病原菌，其DNA复制、代谢和毒力表达都严重依赖从宿主获取的铁元素；而抗氧化能力则关系到巨噬细胞呼吸爆发的效能，维持氧化还原平衡对宿主-病原体相互作用至关重要。虽然天然来源的生物活性肽研究较多，但合成肽在功能性水产饲料中的应用仍属空白地带。

为破解这一难题，由Yannick Pombett和Byron Morales-Lange领衔的研究团队开展了一项跨国产学研合作，其研究成果发表在《Fish & Shellfish Immunology》上。他们从公开数据库中预选了16种具有铁螯合或抗氧化活性的肽序列，通过固相合成法（Fmoc策略）进行化学合成，并系统评估了这些肽的生物学功能。

研究团队采用了多维度技术路线：首先通过Ferrozine法测定铁螯合活性，DPPH自由基清除实验和氧自由基吸收能力（ORAC）评估抗氧化活性；接着利用虹鳟头肾白细胞（HKLs）模型进行细胞水平验证，包括 labile iron pool（LIP）检测和细胞抗氧化活性（CAA）测定；然后通过实时定量PCR（RT-qPCR）分析RTS11细胞系中ifny、il1b、nlrc3等免疫相关标志物的表达；最终在大西洋鲑幼鱼（pre-smolts）中进行为期4周的饲养试验，饲料中添加150 μg kg^-1的微囊化肽，并分析生长指标、红细胞计数以及头肾白细胞在Piscirickettsia salmonis蛋白刺激下的免疫应答。

3.1. 合成肽的铁螯合与抗氧化活性

化学分析显示，肽4429（序列FWKVV）在Ferrozine实验中表现出最强的铁螯合能力（14.37%），而肽4448（NLGEQYFKG）以12.83%的活性紧随其后。在抗氧化方面，肽4430（PMDYMVT）的DPPH自由基清除活性最高（17.77%），肽4444（LPTSEAAKY）则在ORAC测试中独占鳌头（0.687 μM TE/μM peptide）。细胞水平的CAA测定进一步证实肽4426（VIAPW-Amide）具有最显著的细胞抗氧化活性（38.35%）。

3.2. RTS11细胞系中先天免疫标志物的调控

在免疫调节功能筛选中，铁螯合肽4429在60 μM浓度下能显著下调炎症因子il1b和inos的表达，同时在10-20 μM浓度上调ifny的表达。抗氧化肽4426则表现出更广泛的免疫调节功能，在10-20 μM浓度范围内上调ifny、nlrc3、tlr5和tlr9的表达。这一发现提示这些肽能通过调节关键免疫基因来平衡炎症反应。

3.3. 大西洋鲑幼鱼小规模试验

饲养实验结果显示，添加铁螯合肽的ID饲料和同时添加两种肽的AID饲料显著提高了鱼的终末体重和体长，而单独添加抗氧化肽的AD饲料效果不显著。特别值得注意的是，ID组鱼类的红细胞数量比对照组增加了1.56倍，表明铁螯合肽可能改善了铁的生物利用度。

在免疫应答方面，头肾白细胞经Piscirickettsia salmonis蛋白刺激后，不同饲料组表现出差异性的基因表达模式：AD组在LF-89刺激下arg1表达上调；ID和AID组在LF-89刺激下il8表达上调；AID组在EM-90刺激下sod1表达下调。这些变化表明合成肽能调节与炎症反应、抗氧化防御和铁代谢相关的免疫通路。

基因表达相关性分析进一步揭示，实验饲料组（特别是AD和ID）在24小时刺激后呈现更密集的正相关网络，如il8与cath2、il1b之间的正相关，以及inos与tgfb across all experimental diets之间的正相关，提示合成肽能促进免疫应答的协调性。

该研究通过体内外实验证明，合成肽p4429（铁螯合）和p4426（抗氧化）能通过调节关键免疫基因（如ifny、il1b、tlr5、nlrc3等）来平衡炎症反应，且作为饲料添加剂（150 μg kg^-1）能显著改善大西洋鲑的生长性能（体重/体长）和红细胞数量。更重要的是，这些肽能调控头肾白细胞对Piscirickettsia salmonis基因型（LF-89和EM-90）蛋白刺激的免疫应答，表现为arg1、il8、sod1等标志物的差异性表达。

讨论部分指出，合成肽的高疏水性氨基酸比例可能是其穿透细胞膜并发挥细胞内活性的关键因素。铁螯合肽可能通过限制细菌获取铁元素的同时提高宿主对铁的生物利用度，从而产生"一石二鸟"的效果——既抑制病原体生长又促进宿主红细胞生成。而抗氧化肽可能通过调节氧化还原平衡来维持免疫稳态。这些肽在非刺激条件下不引起炎症或免疫抑制，这一特性对饲料添加剂的安全性至关重要。

研究的意义在于为开发替代抗生素的新型水产饲料提供了具体方案。合成肽的特异性强、安全性高，且能同时针对病原体的营养需求（铁剥夺）和宿主的免疫防御（抗氧化）双重靶点，这一策略对应对Piscirickettsia salmonis不同基因型乃至混合感染具有潜在优势。尽管目前结果来自小规模实验和体外刺激模型，但为后续田间试验奠定了坚实基础，为可持续水产养殖提供了新思路。