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在淡水养殖疾病频发背景下，为探究黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）IL-21 及其受体基因对病原体的免疫应答，研究人员克隆相关基因、分析表达模式等。结果显示其在免疫防御及肠道免疫调节中起重要作用，为了解鱼类抗菌免疫提供依据。
近年来，淡水养殖业蓬勃发展，然而高密度集约化养殖模式却让淡水鱼疾病频繁爆发。肠道炎症成为影响淡水鱼养殖的突出问题，给养殖户带来巨大经济损失。黄颡鱼作为我国重要的淡水经济鱼类，随着养殖规模扩大，疾病危害愈发严重，其中由爱德华氏菌（Edwardsiella ictaluri）感染引发的肠型败血症死亡率极高。尽管白细胞介素 21（Interleukin 21，IL-21）在哺乳动物肠道炎症中的作用已有报道，但在黄颡鱼中，IL-21 及其受体基因对细菌病原体的免疫应答特征以及在肠道炎症中的作用尚不清楚。为了填补这一空白，华中农业大学的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《Fish》杂志上。
研究人员主要运用了基因克隆技术，从黄颡鱼中克隆出 Pf_IL-21、Pf_IL-21Rα.1、Pf_IL-21Rα.2、Pf_γc1 和 Pf_γc2 基因的 cDNA 序列；利用定量实时聚合酶链式反应（Quantitative real-time PCR，qRT-PCR）技术分析这些基因在不同组织中的表达情况；通过对感染爱德华氏菌的黄颡鱼和经不同刺激物刺激的外周血白细胞进行研究，探讨基因表达变化；还借助重组蛋白注射实验，观察对肠道微生物群和组织结构的影响。实验样本中的成年黄颡鱼和鱼苗均来自华中农业大学鱼类育种基地。
黄颡鱼 Pf_IL-21 及其受体基因的序列分析
研究人员成功克隆并鉴定了黄颡鱼 Pf_IL-21 及其四个受体基因的部分 cDNA 序列。Pf_IL-21 基因的开放阅读框（Open Reading Frame，ORF）序列长 441bp，编码 146 个氨基酸的蛋白质，且含有预测的信号肽（1 - 19aa），其理论等电点为 9.18，分子量约 16.37kDa 。通过对这些基因序列的分析，为后续研究它们的功能奠定了基础。
健康黄颡鱼组织中 Pf_IL-21 及其受体基因的 mRNA 表达模式
qRT-PCR 分析发现，在健康黄颡鱼的黏膜和免疫相关组织中，Pf_IL-21 及其四个受体基因的 mRNA 表达水平较高。这表明这些基因在黄颡鱼正常的免疫生理过程中可能发挥着重要作用，维持着机体的免疫平衡。
不同刺激物刺激下 PBLs 中 Pf_IL-21 及其受体基因的 mRNA 表达变化
研究人员用脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）、植物血凝素（Phytohaemagglutinin，PHA）和聚肌苷酸 - 聚胞苷酸（Polyinosinic - polycytidylic acid，Poly I:C）刺激外周血白细胞（Peripheral Blood Leukocytes，PBLs）后发现，Pf_IL-21 及其五个基因的 mRNA 表达受到调控。这说明这些基因能够对外界刺激做出响应，参与机体的免疫反应调节，应对不同的病原体或刺激物入侵。
爱德华氏菌感染后黄颡鱼相关组织中 Pf_IL-21 及其受体基因的 mRNA 表达变化
感染爱德华氏菌后，Pf_IL-21 及其受体基因的 mRNA 在黄颡鱼的外周血、后肠、鳔等黏膜或免疫相关组织中显著上调。这进一步证实了这些基因在黄颡鱼抵御爱德华氏菌感染的免疫防御过程中起着关键作用，可能参与了识别病原体、激活免疫细胞等一系列免疫反应。
重组 Pf_IL-21 蛋白对感染爱德华氏菌后黄颡鱼肠道微生物群和组织结构的影响
研究发现，爱德华氏菌感染导致黄颡鱼肠道微生物群丰富度和多样性下降，梭杆菌门（Fusobacteriota）和鲸杆菌属（Cetobacterium）异常增多，后肠出现明显病理改变。而注射重组 Pf_IL-21 蛋白后，肠道微生物群的丰富度和多样性得到恢复，有益菌数量增加，后肠结构也有更好的恢复。这表明 Pf_IL-21 有助于维持肠道微生物群的稳定，参与鱼类的肠道免疫调节，对减轻肠道炎症、促进肠道组织修复具有重要意义。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：Pf_IL-21 及其四个受体基因在鱼类抵御病原体或刺激物的免疫防御中发挥着至关重要的作用，Pf_IL-21 对维持肠道微生物群稳定和参与肠道免疫调节贡献突出。该研究首次对黄颡鱼 IL-21 及其受体基因进行了全面深入的研究，为理解鱼类抗菌免疫机制提供了宝贵的基础信息，有助于后续开发更有效的鱼类疾病防控策略，对淡水养殖业的健康发展具有重要的理论指导意义。同时，研究中发现的基因表达变化规律以及重组蛋白的作用，也为进一步探索鱼类免疫调节的分子机制指明了方向，为后续相关研究奠定了坚实基础。
