《Developmental & Comparative Immunology》：Functional Insights into Cytokine-Like Molecules in Crustacean Innate Immunity
编辑推荐：
虾类等甲壳动物缺乏适应性免疫，依赖先天免疫和细胞因子样分子（如astakines、Vago）调控免疫应答，涉及Toll、JAK/STAT、IMD等信号通路，研究对水产病害防控有重要意义。
Warumporn Yingsunthonwattana|Zittipong Nanakorn|Anchalee Tassanakajon
泰国曼谷朱拉隆功大学理学院生物化学系虾类分子生物学与基因组学卓越中心
摘要
甲壳类动物与其他无脊椎动物一样，缺乏适应性免疫系统，主要依靠先天免疫反应来抵御入侵的病原体。细胞因子是信号分子，在协调先天免疫反应中起着至关重要的作用。在包括虾、小龙虾和螃蟹在内的甲壳类动物中，已经发现了类似细胞因子的分子，如astakines、干扰素样蛋白（特别是Vago）、Sp?tzle、白细胞介素样蛋白和肿瘤坏死因子。尽管这些分子在结构上与脊椎动物的细胞因子不同，但它们在调节先天免疫反应中起着关键作用。它们通过Toll、JAK/STAT和IMD等关键免疫信号通路介导血细胞增殖、抗菌肽的产生、抗病毒反应和抗炎过程。Astakines在甲壳类的造血过程中尤为重要；Vago参与抗病毒免疫，而Sp?tzle作为Toll信号通路中的关键配体发挥作用。尽管白细胞介素样蛋白和肿瘤坏死因子在甲壳类动物中的研究较少，但它们可能在先天免疫系统中也起着重要作用。研究这些类似细胞因子的分子的功能有助于更好地理解甲壳类的免疫机制，并对改善水产养殖中的疾病管理具有重要意义。
引言
甲壳类动物是全球渔业和水产养殖中最重要的海鲜物种之一。然而，尽管甲壳类水产养殖业发展迅速，但由于病毒、细菌、真菌和寄生虫疾病的爆发，该行业仍面临巨大的经济损失（Stentiford等人，2012年）。全面了解甲壳类的先天免疫系统对于制定有效的疾病控制和管理策略至关重要，从而支持全球水产养殖业的可持续发展。由于缺乏适应性免疫系统，甲壳类动物主要依靠先天免疫来抵御入侵的微生物，这包括细胞免疫和体液免疫反应（Cerenius等人，2010年；Huang和Ren，2020年）。细胞免疫反应包括吞噬作用、包裹作用和结节形成，而体液免疫反应则涉及血淋巴凝固、prophenoloxidase（proPO）系统的激活以及抗菌肽（AMPs）的产生（Tassanakajon等人，2018年；Vazquez等人，2009年）。
循环中的血细胞参与了甲壳类动物的细胞免疫和体液免疫反应。根据传统的形态学特征，甲壳类的血细胞可以分为透明细胞（HCs）、半颗粒细胞（SGCs）或颗粒细胞（GCs）（Johansson等人，2000年；S?derh?ll和Smith，1983年），每种细胞具有不同的功能。透明细胞具有吞噬能力；半颗粒细胞主要负责包裹作用，而颗粒细胞则专门储存和释放抗菌肽及proPO系统成分（图1）。单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析基于基因表达谱揭示了甲壳类血细胞的多个亚群（Cui等人，2024年；Koiwai等人，2021年；S?derh?ll等人，2022年；Xin和Zhang，2023年）。在淡水小龙虾（Pacifastacus leniusculus）中，对造血组织（HPT）细胞和血细胞的scRNA-seq分析发现了新的血细胞类型，表明循环中的血细胞比之前描述的更加多样化（S?derh?ll等人，2022年）。日本沼虾（Marsupenaeus japonicus）和小龙虾（Procambarus clarkii）分别含有11种和12种血细胞类型，每种类型都表达特定的标记基因（Xin和Zhang，2023年）。在太平洋白虾（Litopenaeus vannamei）中，对健康虾和白点综合症病毒（WSSV）感染虾的血细胞进行scRNA-seq分析后，发现了16个转录上不同的细胞群，这些细胞群在健康虾和WSSV感染虾中的比例不同，在抗病毒免疫反应中发挥不同的作用（Cui等人，2024年）。
先天免疫系统通过宿主蛋白中的病原体相关分子模式（PAMPs）来识别入侵的微生物，这些宿主蛋白即模式识别受体（PRRs），从而激活各种免疫反应。在甲壳类动物中发现的主要免疫信号通路包括Toll样受体（TLRs）、免疫缺陷（IMD）通路和Janus激酶-信号转导子和转录激活因子（JAK/STAT）通路（Huang和Ren，2020年；Li等人，2019年；Li和Xiang，2013年；Ruan等人，2019年）。这一复杂的信号通路网络在感染时被激活，并由细胞因子介导，细胞因子作为细胞间的信使，促进免疫细胞之间的通信并触发多种免疫反应（图2）（Dinarello，2007年；Hanada和Yoshimura，2002年；Hultmark和Ekengren，2003年；Turner等人，2014年；Wen等人，2014年）。
尽管无脊椎动物中细胞因子和类似细胞因子的功能记录不如脊椎动物详尽，但它们可能在多种生物过程中发挥重要作用。本文探讨了甲壳类动物类似细胞因子的分子在调节对病原体感染的先天免疫反应中的作用。
部分内容摘录
甲壳类动物类似细胞因子的分子
细胞因子是一大类多样化的小信号蛋白，影响许多生物过程。它们形状和大小各异，尽管结构差异很大，但在进化过程中其功能保持高度保守（Turner等人，2014年；Vanha-Aho等人，2016年）。虽然细胞因子几乎影响所有生物过程，但在免疫和炎症反应中的作用尤为显著。
结论与展望
尽管甲壳类动物的细胞因子不如脊椎动物的同类分子研究得那么深入，但它们在介导免疫反应和炎症过程中起着关键作用。基因组和转录组分析揭示了几种细胞因子和受体的同源物，包括白细胞介素（ILs）、肿瘤坏死因子（TNFs）和肿瘤坏死因子受体（TNFRs），这些分子在结构域和功能特征上与脊椎动物相似。相反，一些仅存在于无脊椎动物中的类似细胞因子的分子，如astakines和Vago（一种干扰素样因子），
CRediT作者贡献声明
Zittipong Nanakorn：撰写——初稿、可视化、实验研究。Warumporn Yingsunthonwattana：撰写——初稿、可视化、实验研究。Anchalee Tassanakajon：撰写——审稿与编辑、监督、资金争取、概念构思
未引用的参考文献
Colombani和Andersen，2023年。
致谢
我们感谢Kenenth S?derh?ll教授、Irene S?derh?ll教授及其研究团队在astakines和造血研究方面的开创性工作，为甲壳类动物细胞因子和先天免疫的研究奠定了坚实的基础。本研究得到了泰国朱拉隆功大学科学研究与创新基金（FOOD_FF_68_016_2300_004）的支持。作者们还衷心感谢朱拉隆功大学对中心的支持。
