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在韩国岩鱼(Sebastes schlegeli)养殖中,微塑料和细菌污染影响产量。研究人员探究微珠(MB)和Streptococcus iniae(S. iniae)共暴露对其抗氧化和免疫反应的影响。结果显示共暴露会增加 MB 积累和S. iniae拷贝数,影响相关反应,为理解海洋生物生理免疫反应提供数据。
在广袤的海洋世界里,韩国岩鱼(
Sebastes schlegeli)是东亚地区水产养殖的 “明星物种”,为许多国家带来了可观的经济效益。然而,如今它却陷入了重重困境。在高密度的养殖环境下,韩国岩鱼免疫力下降,容易受到各种病菌的侵袭。其中,由
Streptococcus iniae(
S. iniae,海豚链球菌)引发的链球菌病,就像一场可怕的瘟疫,在鱼群中迅速传播,导致鱼出现溃疡、突眼、失去方向感甚至脑膜炎等症状,给水产养殖业造成了巨大的经济损失。同时,海洋里的微塑料污染也日益严重。这些微小的塑料颗粒(微塑料,小于 5mm),常常被韩国岩鱼当作食物误食,积累在它们的鳃和肠道组织中,不仅能引发氧化应激反应,还可能吸附细菌,成为病菌传播的 “帮凶” 。
以往,虽然有不少研究关注微塑料与其他污染物对水生生物的影响,但对于微塑料和细菌共同作用于鱼类生理变化的研究却少之又少。为了揭开这层面纱,来自国外的研究人员开展了一项重要研究。他们希望弄清楚,当微珠(MB,一种初级微塑料)进入韩国岩鱼体内并与S. iniae相互作用时,会发生什么?S. iniae的拷贝数会如何变化?MB 的生物积累程度又会怎样?以及这一切对韩国岩鱼的抗氧化和免疫反应会产生何种影响?
研究人员从韩国庆尚南道统营的一家养殖场挑选了平均体长 14.5±1.3cm、体重 42.5±11.8g 的韩国岩鱼,将它们放在 300 升配备循环过滤系统的水箱中适应环境 7 天。随后,把这些鱼分别暴露在不同浓度的 MB(5 和 50 颗 / L)和S. iniae(1×105和 1×107CFU/mL)的单一或组合环境中 5 天 。
在研究过程中,研究人员用到了多种关键技术方法。首先,通过检测鳃和肠道组织中 MB 的积累量,以及肝脏和脾脏组织中S. iniae的拷贝数变化,来探究微塑料和细菌在鱼体内的动态变化。其次,运用分析肝脏组织中抗氧化酶(超氧化物歧化酶 SOD 和过氧化氢酶 CAT)的 mRNA 表达水平的方法,来评估抗氧化反应。最后,通过测定血浆中丙二醛(MDA,脂质过氧化的产物,常作为氧化应激的指标)和溶菌酶水平,以及分析肝脏和脾脏组织中免疫相关基因(白细胞介素 - 1β(IL-1β)、白细胞介素 - 6(IL-6)、CC 基序趋化因子配体 25(CCL25)和肿瘤坏死因子 -α(TNF-α))的 mRNA 表达水平,来研究免疫反应,还对肝脏组织进行原位杂交,直观观察 TNF-α mRNA 信号的变化。
微珠的生物积累
研究发现,对照组的鳃和肠道在 1、3、5 天都未检测到 MB。而 MB5、MB50 和 MB50+Si7 组中,鳃和肠道的 MB 生物积累量随时间显著增加(p<0.05)。并且,与 MB5 组相比,MB50 组和 MB50+Si7 组在相同时间点的 MB 积累量更高。这表明 MB 在韩国岩鱼体内的积累与暴露浓度和时间有关,浓度越高,积累量越多。
抗氧化反应
在抗氧化反应方面,研究人员分析了肝脏组织中 SOD 和 CAT 的 mRNA 表达水平以及 H2O2水平。结果显示,高浓度 MB 和S. iniae共同暴露时,SOD 和 CAT 的 mRNA 表达水平显著升高,这意味着韩国岩鱼体内的抗氧化系统被激活,试图应对过多的活性氧(ROS)。同时,H2O2水平也有所变化,进一步证实了氧化应激的发生。
免疫反应
从免疫反应来看,血浆中溶菌酶水平以及肝脏和脾脏组织中 IL-1β、IL-6、CCL25 和 TNF-α 的 mRNA 表达水平在高浓度 MB 和S. iniae共同暴露时均显著上升。溶菌酶作为一种先天免疫因子,能直接溶解革兰氏阳性菌的细胞壁,其水平上升说明鱼体的先天免疫防御在发挥作用。而 IL-1β、IL-6、CCL25 和 TNF-α 等细胞因子,在调节炎症、免疫反应和细胞迁移等过程中发挥重要作用,它们的 mRNA 表达增加,表明免疫反应被增强。
研究人员还通过对肝脏组织进行原位杂交,直观地观察到 TNF-α mRNA 信号在高浓度 MB 和S. iniae共同暴露时明显增强,这进一步证实了免疫反应的增强。
研究表明,高浓度的 MB 和S. iniae共同暴露会增加韩国岩鱼体内 MB 的积累量和S. iniae的拷贝数。这种共同暴露还会激活韩国岩鱼的抗氧化系统,增强免疫反应。然而,过度的免疫反应可能会对鱼体造成损伤,而且微塑料与细菌的相互作用可能会增加鱼类患病的风险。这项研究发表在《Chemosphere》上,为我们理解海洋生物在微塑料和细菌共同作用下的生理和免疫反应提供了重要的数据支持,有助于我们制定更有效的水产养殖疾病防控策略,保障水产养殖业的可持续发展。同时,也为后续研究微塑料在海洋生态系统中的作用以及对海洋生物健康的长期影响指明了方向。