综述:水生生物免疫系统受非生物和生物因素影响的综述

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:Comparative Immunology Reports

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  这篇综述深入探讨了环境因素(温度、盐度、pH、污染)和生物因素(病原体、寄生虫、微生物组)如何塑造水生动物(鱼类、甲壳类、软体动物)的免疫功能。文章系统分析了先天免疫(innate immunity)与适应性免疫(adaptive immunity)的协同作用,揭示了温度波动、病原体(如Vibrio spp.、Aeromonas hydrophila)和寄生虫(如Ichthyophthirius multifiliis)对免疫抑制(immunosuppression)的影响,为水产养殖(aquaculture)和生态保护提供了关键见解。

  

水生生物免疫系统的双重挑战:环境与病原体的博弈

摘要

水生生物的免疫系统是抵御病原体的第一道防线,但其功能高度依赖环境稳定性。温度波动、盐度变化和污染等非生物因素(abiotic factors)与细菌、病毒等生物因素(biotic factors)共同作用,形成复杂的免疫调节网络。

免疫系统概述

水生动物依赖先天免疫(如吞噬细胞、溶菌酶lysozyme)和适应性免疫(如抗体IgM、T细胞)的双重防御。鱼类等脊椎动物具备较完善的适应性免疫,而甲壳类和软体动物主要依靠先天免疫机制。例如,硬骨鱼(teleosts)的补体系统(complement system)能标记病原体,而贝类的血细胞(hemocytes)通过吞噬作用清除入侵者。

生物因素的免疫干扰

病原体

  • 细菌:如嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)分泌毒素破坏鱼体黏液屏障,抑制巨噬细胞(macrophages)活性;爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)通过抗氧化酶(如FeSOD)逃逸宿主活性氧(ROS)攻击。
  • 病毒:传染性造血坏死病毒(IHNV)通过干扰素刺激基因(ISGs)逃避免疫监视,导致鲑鱼高死亡率。
  • 真菌:水霉(Saprolegnia spp.)引发皮肤病变,刺激黑色素沉积以隔离病原体。

寄生虫与微生物组
小瓜虫(Ichthyophthirius multifiliis)感染激活鱼类抗体反应,而益生菌(如乳酸菌Lactobacillus)通过上调Toll样受体(TLRs)增强肠道免疫。

非生物因素的免疫压制

温度

  • 低温(如10°C)抑制大西洋鲑(Salmo salar)的淋巴细胞增殖,而高温(>28°C)引发热休克蛋白(HSP70)表达,导致氧化应激。
  • 冬季综合征(Winter Syndrome)是低温诱发免疫低下的典型现象,增加气单胞菌感染风险。

盐度
盐度骤变(如从30ppt降至10ppt)迫使凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)将能量转向渗透调节,削弱血细胞(hemocytes)的杀菌活性。

缺氧
溶解氧<2 mg/L时,鲤鱼(Cyprinus carpio)的溶菌酶活性下降50%,易继发细菌性败血症。

交叉影响与应对策略

温度与病原体存在协同效应:20°C时哈维弧菌(Vibrio harveyi)增殖速度翻倍,而宿主免疫细胞活性降低30%。水产养殖中可通过添加藻类提取物(如螺旋藻Spirulina)提升罗非鱼(Oreochromis niloticus)的抗菌肽(AMPs)产量。

结论

理解水生生物免疫的环境敏感性对疾病防控至关重要。未来研究需聚焦气候变暖下的免疫适应性,以及通过营养干预(如铁螯合剂transferrin)调节营养免疫(nutritional immunity)。

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