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为探究大黄鱼（Larimichthys crocea）头肾（HK）、躯干肾（TK）和脾脏在造血与免疫中的作用，研究人员开展组织学和转录组分析。结果发现三者均有造血和免疫功能，且各有特点。该研究为鱼类疾病防治提供依据，助力水产养殖发展。
在神秘的鱼类世界里，大黄鱼作为亚洲重要的海洋养殖鱼类，其健康成长关乎着水产养殖业的发展。然而，鱼类独特的免疫系统一直是困扰科学家们的谜题。与高等脊椎动物不同，硬骨鱼类没有骨髓和淋巴结，它们的造血和免疫功能分散在多个器官中。在大黄鱼身上，头肾、躯干肾和脾脏承担起了这些关键职责，但它们具体是如何运作的，却鲜为人知。为了揭开这一奥秘，浙江海洋大学的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《Comparative Immunology Reports》上，为我们深入了解鱼类的生理机制打开了一扇新的大门。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，从浙江海洋大学附近养殖基地选取大黄鱼样本，采集其头肾、躯干肾和脾脏组织。接着，通过组织学检查，在显微镜下观察组织切片和细胞涂片，识别各种细胞类型。同时，进行 RNA 提取、cDNA 文库构建和测序，获取基因数据。利用生物信息学方法，对测序数据进行处理和分析，包括基因功能注释、差异表达基因（DEGs）分析等，还通过荧光定量实时 PCR 对部分基因表达进行验证。
研究结果
- 组织学结构：头肾由造血组织、淋巴组织和黑色素巨噬细胞中心（MMCs）构成，无肾小管和肾包膜，难以区分皮质和髓质。躯干肾皮质有造血组织、MMCs 和淋巴组织，髓质含排泄成分及部分造血、淋巴组织和 MMCs，皮质与髓质结构差异明显。脾脏有清晰的白髓和红髓结构，白髓富含造血细胞和免疫细胞，红髓主要是红细胞和少量巨噬细胞，脾脏的 MMCs 数量多于头肾和躯干肾 。
- 基因表达分析：测序得到大量高质量数据并成功组装转录本。基因功能注释发现众多基因被注释到多个数据库。基因表达谱显示，躯干肾表达基因数量最多，部分基因具有组织特异性。差异表达基因分析表明，不同器官间差异表达基因数量不同，且各器官有独特的差异表达基因。
- 功能特征分析：通过 KEGG 和 GO 富集分析，头肾的差异表达基因与类固醇激素合成等途径相关；脾脏的差异表达基因与免疫相关途径，如造血细胞谱系、血小板激活等有关；躯干肾的差异表达基因涉及代谢过程、微管运动等相关途径 。
- 免疫与造血相关基因表达：免疫相关基因在不同器官的表达存在差异，如 tlr3、tlr7 和 tlr8 在脾脏高表达，补体基因 c6、c7 在头肾和躯干肾高表达，c8γ 仅在躯干肾表达。造血相关基因中，runx1、cmyb 等在三个器官均有表达，部分基因在头肾和躯干肾高表达，部分在脾脏高表达 。
- 转录因子分析：鉴定出多个转录因子（TF），分属不同家族。参与造血的关键转录因子在三个器官均有表达，部分在头肾和躯干肾高表达。
- 造血分化模型：观察不同血细胞形态，建立造血树，明确成熟造血干细胞分化为各类血细胞的过程。
- 免疫相关基因验证：通过 qPCR 验证，部分免疫相关基因的表达趋势与 RNA - Seq 数据一致。
研究结论与讨论
研究表明，大黄鱼的头肾和躯干肾是主要的造血器官，两者在造血相关基因表达和组织学特征上相似，含有较多的造血干细胞祖细胞（HSPCs）和髓系细胞。脾脏也具有造血功能，发现了未成熟血细胞和相关基因表达，但这些细胞能否在脾脏中分化成熟还需进一步研究。在免疫功能方面，三个器官都存在 MMCs，且有类似哺乳动物生发中心的结构，说明它们都是重要的免疫器官。脾脏在抗病毒免疫中作用突出，高表达 tlr3、tlr7 和 tlr8 等抗病毒相关基因。躯干肾存在特殊的 C8γ 合成细胞，这一发现为深入了解鱼类免疫机制提供了新线索。此外，大黄鱼的造血和免疫功能紧密相连，形成了一个相互调节的生理系统，这可能是鱼类在水生环境中进化出的高效生存策略。该研究为理解硬骨鱼类的造血和免疫分子机制提供了重要依据，有助于制定更有效的水产养殖疾病管理策略，推动水产养殖业的健康发展。
