微藻递送抗菌肽CATHPb1与As-CATH4协同增强大菱鲆抗细菌感染能力的研究

本研究针对水产养殖中抗生素滥用导致的耐药性问题，创新性地通过饵料微藻Tetraselmis subcordiformis串联表达两种抗菌肽（AMPs）CATHPb1和As-CATH4，经口服递送显著提升大菱鲆（Scophthalmus maximus）对副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）感染的抵抗力。结果表明，重组微藻CAD使大菱鲆存活率提高32%，肠道病原菌定植率降低90%以上，并调节肠道菌群与免疫反应，为抗生素替代策略提供了新思路。

　　

论文解读

水产养殖业是全球动物蛋白供应的重要支柱，但集约化养殖模式导致细菌性疾病频发，抗生素滥用引发的耐药性危机日益严峻。据统计，抗生素残留通过食物链进入人体，加速了耐药基因（ARGs）的传播。尽管荷兰、德国等国家已限制抗生素使用，但安全高效的替代方案仍亟待开发。抗菌肽（AMPs）因其广谱抗菌性和免疫调节功能成为研究热点，但其在体液中浓度低、易降解的特性限制了应用。如何突破递送瓶颈，实现AMPs的高效投递？中国的研究团队以经济鱼种大菱鲆和饵料微藻Tetraselmis subcordiformis为模型，开展了一项创新性研究，成果发表于《Aquaculture Reports》。

研究团队首先通过棋盘法测定两种AMPs（CATHPb1和As-CATH4）的协同效应，发现其对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和副溶血弧菌的联合抑菌指数（FIC）≤0.5。随后利用粒子轰击法将串联基因构建至微藻叶绿体表达载体，获得重组藻株CAD。通过模拟消化环境稳定性实验、体外抑菌试验及大菱鲆饲喂实验，结合16S rRNA测序、ELISA和qRT-PCR等技术，系统评估了CAD的生物学效应。

研究结果

1. 协同抑菌效应验证
   CATHPb1与As-CATH4联用对S. aureus和V. parahaemolyticus的MIC分别降至单独使用的1/8和1/4，且CAD粗提物抑菌效率达野生型藻株的2.8倍以上。

2. 微藻递送系统构建
   叶绿体表达载体pTS-CATHPb-As-CATH通过同源重组成功整合至微藻基因组，Western blot检测到4.8 kDa（CATHPb1）和5.4 kDa（As-CATH4）目标蛋白。CAD在pH 3或0.8%胰蛋白酶环境下可稳定保护AMPs达3小时。

3. 体内抗感染效果
   饲喂含10% CAD的饲料14天后，大菱鲆感染V. parahaemolyticus的存活率提升至84%（对照组29%），肠道病原菌定植率降低>90%。组织学显示CAD组肠绒毛高度（VH）和肌层厚度（MC）显著增加（325.10±48.07 μm vs 215.36±15.65 μm）。

4. 肠道菌群与免疫调控
   16S分析表明CAD组变形菌门（Proteobacteria）占比达89.68%，潜在致病菌葡萄球菌（Staphylococcus）丰度降低。免疫指标显示：肝脏中促炎因子IL-1β和TNF-α水平下降75%，血浆溶菌酶（LZM）活性增强，总抗氧化能力（T-AOC）提升2倍，丙二醛（MDA）含量降低85%。

结论与意义
该研究首创了基于微藻的AMPs口服递送系统，通过协同效应和免疫调节双重机制提升大菱鲆抗病力。CAD不仅降低抗生素使用需求，其天然饵料属性还避免了纯化成本，为水产绿色养殖提供了可规模化应用的解决方案。未来需进一步优化藻株遗传稳定性，推动转基因微藻的安全审批进程。