单细胞RNA测序揭示鲈形目鱼类头肾免疫细胞图谱：大口黑鲈(Micropterus salmoides)的免疫多样性解析

为解决硬骨鱼类免疫系统结构与功能异质性认知不足的问题，西北农林科技大学团队通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术构建了大口黑鲈头肾免疫细胞图谱，鉴定出HSPCs、Eryt、Gran、Mac等8类主要细胞群及其亚群特征，首次发现MHChigh Eryt和Gran-Eryt祖细胞等特殊亚群，为比较免疫学和养殖健康管理提供重要资源。

　　

硬骨鱼类作为脊椎动物进化关键过渡类群，其免疫系统在结构、组成和功能上与哺乳动物存在显著差异。其中鲈形目鱼类因其生态广度、进化地位和经济价值成为免疫研究的重要模型，但对其免疫细胞复杂性和发育动态的认识仍不充分。大口黑鲈作为典型鲈形目物种，其头肾——这一兼具造血、淋巴和先天免疫功能的关键器官——的细胞组成和功能异质性亟待解析。

西北农林科技大学的研究团队在《Aquaculture》发表论文，通过10× Genomics单细胞转录组测序技术，对健康成年大口黑鲈头肾组织进行高精度解析。研究采集500±15g的实验鱼样本，经酶消化法制备单细胞悬液后，利用Chromium Next GEM芯片构建文库，Illumina NovaSeq平台完成测序。经Cell Ranger和Seurat软件分析，最终获得15,407个高质量细胞的转录组数据。

研究首先构建了大口黑鲈头肾单细胞图谱，鉴定出8类主要细胞群：造血干/祖细胞(HSPCs)、红细胞(Eryt)、粒细胞(Gran)、巨噬细胞(Mac)、树突细胞(DC)、T细胞、B细胞和间充质基质细胞(MSCs)。其中B细胞占比最高(53.5%)，揭示鲈形目鱼类对体液免疫的特殊依赖。

在造血干/祖细胞亚群分析中，发现三类定向祖细胞：血小板祖细胞(高表达itga2b)、红系祖细胞(表达hba/slc4a1a)和淋髓双潜祖细胞(共表达spi1b与tcf7)，首次揭示鲈形目早期造血分化路径。特别值得注意的是mn1、klf6、zeb2a等转录因子在HSPCs中的特异性高表达，提示其可能调控鱼类造血干细胞的自我更新。

红细胞亚群研究取得突破性发现：除典型红系前体和成熟红细胞外，鉴定出MHC II^high亚群(高表达cd74a/ifi30)，其共表达抗原呈递分子和趋化因子受体(cxcr4/ccr9a)，为鱼类有核红细胞参与免疫应答提供直接证据。血红蛋白基因表达分析显示，hba-D等部分亚型在非红系细胞中的低表达，暗示Hb可能具有氧气运输外的"兼职功能"。

粒细胞异质性分析揭示三类亚群：增殖型Gran(高表达mki67)、活化型Gran(特征性表达mcpt1a/fcer1g)和独特的粒-红双潜祖细胞样亚群(共表达hba-D与mmp9)，后者可能代表鱼类特有的髓系分化路径分支。

巨噬细胞被分为增殖型Mac(高表达cenpf)、免疫监视型Mac(富含rac2/coro1a)和稳态型Mac(特征性表达hmox1a/arg1)，其中稳态型Mac表现出与哺乳动物黑色素巨噬细胞相似的铁代谢特征，但缺乏黑色素合成相关基因表达。

树突细胞虽仅占0.3%，但表现出典型抗原呈递特征：高表达zbtb46/cd83等谱系标记，同时具备完整的MHC II分子表达和sting1/irf7等病原感应通路，显示其连接先天与适应性免疫的关键作用。

T细胞亚群分析鉴定出6个功能亚群，包括CCR9^high前体T、CTL样(高表达prf1/gzmb)、Th2样(表达gata3)、Treg样(表达foxp3)以及独特的CCL4^highMHCII^high T细胞，后者可能具有非经典抗原呈递功能。B细胞发育轨迹解析显示从RAG⁺祖细胞到浆细胞的完整分化谱系，其中增殖期前B细胞(共表达rag2/mki67)的发现提示鲈形目B细胞发育存在特殊的克隆扩增节点。

研究还鉴定出仅占0.1%的间充质基质细胞，其高表达cxcl12a/ccl25b等造血生态位因子，同时具备leap2等先天免疫效应分子表达，显示其在维持造血微环境中的多效性作用。

该研究首次在鲈形目模式物种中系统解析了头肾免疫细胞多样性，发现MHC^high Eryt、粒-红双潜祖细胞等特殊亚群，揭示了鱼类造血和免疫系统的独特适应性。研究建立的单细胞图谱为理解硬骨鱼类免疫进化提供了重要参照，对水产养殖中疫苗开发和疾病防控具有指导意义。特别值得注意的是，研究发现鱼类有核红细胞和部分T细胞亚群表达MHC II分子的现象，挑战了传统免疫学中抗原呈递细胞的定义范畴，为脊椎动物免疫系统的进化研究开辟了新视角。