糖皮质激素受体激活调控大西洋鲑红细胞基因表达及抗病毒应答的机制研究

《Veterinary Research》：Effects of glucocorticoid receptor activation on gene expression and antiviral responses in Atlantic salmon (Salmo salar L.) red blood cells

本研究针对水产养殖中慢性应激导致免疫抑制的关键问题，通过体外和体内实验探讨糖皮质激素（GCs）对大西洋鲑红细胞（RBCs）基因表达和抗病毒反应的调控机制。研究发现地塞米松（Dex）显著诱导FKBP5、KLF9和DDIT4等应激相关基因表达，并证实GCs可抑制双链RNA触发的抗病毒基因（如MX1、ISG15）和蛋白酶体通路活性。该研究首次揭示红细胞在应激免疫调节中的核心作用，为开发慢性应激生物标志物和改善鱼类健康管理策略提供重要理论依据。

　　

在现代集约化鲑鱼养殖中，高密度饲养和频繁操作管理会导致鱼类长期处于应激状态，引发血浆皮质醇水平持续升高。这种慢性应激反应与病毒性疾病暴发存在密切关联，但其中的分子机制尚未明确。值得注意的是，大西洋鲑的红细胞具有细胞核和完整的免疫功能，不仅是Piscine orthoreovirus（PRV-1）等病毒的主要靶细胞，还能通过模式识别受体（如TLR3、RIG-I-like receptors）感知病原体并启动抗病毒免疫应答。然而，应激激素如何调控红细胞的免疫功能，特别是其对病毒感染的易感性影响，成为本研究关注的核心科学问题。

研究人员通过体外实验分离大西洋鲑红细胞，分别用地塞米松（Dex，一种糖皮质激素受体激动剂）和氢化可的松（HC，内源性糖皮质激素）进行处理，并利用poly(I:C)模拟病毒双链RNA刺激。同时，结合体内实验分析注射氢化可的松的鲑鱼全血细胞转录组变化。研究采用RNA测序（RNA-seq）和实时定量PCR（qPCR）技术，重点检测应激相关基因（如fkbp5、klf9、ddit4）和抗病毒基因（如mx1、isg15）的表达模式，并通过基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析解析差异表达基因的功能特征。

Effects of glucocorticoids on the transcriptional profile of A. salmon red blood cells ex vivo and blood cells in vivo

转录组分析显示，大西洋鲑红细胞组成性表达四种糖皮质激素受体（GR）亚型（位于染色体ssa04、ssa05、ssa09和ssa13）。地塞米松（100μM）处理24小时后，156个基因显著上调，其中Krueppel-like factor 9（klf9）、DNA damage-inducible transcript 4（ddit4）和FKBP prolyl isomerase 5（fkbp5）基因表达增幅超过200倍。值得注意的是，fkbp5的上调效应可持续至刺激后14天，表明其作为慢性应激暴露生物标志物的潜力。在体内实验中，氢化可的松注射后两天（血浆皮质醇峰值期）全血细胞中ddit4显著诱导，而fkbp5和klf9未出现明显变化，提示ddit4可能为更可靠的体内应激指示因子。

Effects of dexamethasone and hydrocortisone on poly(I:C)-induced antiviral responses in A. salmon red blood cells ex vivo analyzed by RT-qPCR

通过qPCR验证发现，poly(I:C)（50μg/mL）处理三天可显著诱导mx1（50倍）和isg15（200倍）基因表达。预先用地塞米松（1-100μM）或氢化可的松（20-150μM）处理红细胞24小时，可剂量依赖性地抑制poly(I:C)触发的抗病毒应答。其中，100μM地塞米松完全抑制mx1诱导，而20-150μM氢化可的松显著降低isg15表达水平。

Effects of dexamethasone on poly(I:C)-induced transcriptional responses of A. salmon red blood cells ex vivo analyzed by RNA-seq

RNA-seq数据进一步揭示，地塞米松预处理使poly(I:C)诱导的上调基因数量减少56个（从405个降至349个）。虽然RIG-I-like receptor 3（rlr3）、viperin-like（rsad2）等抗病毒基因表达受到部分抑制，但tlr3和干扰素调节因子（irf1/3/9）的诱导未受显著影响。值得注意的是，地塞米松完全阻断NLR family CARD domain containing 5（nlrc5）的激活，并显著下调主要组织相容性复合体（MHC）I类抗原加工呈递相关基因（如psmb7、psmb9、tapbp等）。蛋白酶体亚基（如psma1、psmb12）的表达也受到抑制，表明糖皮质激素可能通过削弱抗原呈递通路增强病毒易感性。

本研究系统阐明糖皮质激素受体激活对大西洋鲑红细胞转录编程和免疫功能的深远影响。首次发现fkbp5和ddit4等基因可作为慢性应激的新型生物标志物，其中ddit4在体内外实验中均呈现糖皮质激素浓度依赖性表达特征。更重要的是，研究证实应激激素通过抑制I型干扰素通路关键效应分子（如MX1、ISG15）和MHC I类抗原呈递机制，削弱红细胞的抗病毒防御能力。这一发现为解释养殖鲑鱼应激后病毒性疾病高发现象提供了分子层面证据，对开发免疫调节策略和鱼类健康监测工具具有重要实践意义。论文发表于《Veterinary Research》，为水产养殖应激免疫学领域提供了关键理论支撑。