血蓝蛋白通过p38 MAPK-c-Jun通路调控活性氧平衡影响凡纳滨对虾血淋巴中弧菌丰度的分子机制

本研究揭示了凡纳滨对虾（Penaeus vannamei）血蓝蛋白（HMC）通过p38 MAPK-c-Jun信号通路调控血细胞活性氧（ROS）平衡的新机制。研究发现HMC通过调节抗氧化基因（PvPOD/PvGPX）和促氧化基因（PvXOX）表达，影响谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）等酶活性，进而控制血淋巴中弧菌（Vibrio spp.）丰度，为水产养殖病害防控提供了新靶点。

　　

血蓝蛋白：对虾免疫防御的氧化还原调控大师

ABSTRACT

在凡纳滨对虾这一全球水产养殖支柱物种中，血蓝蛋白（HMC）作为血淋巴中最丰富的呼吸蛋白，展现出超越氧气运输的多重功能。最新研究发现，HMC通过p38 MAPK-c-Jun信号轴精密调控血细胞内活性氧（ROS）平衡，进而影响弧菌等病原微生物的丰度，为理解无脊椎动物免疫防御机制提供了全新视角。

Introduction

急性肝胰腺坏死病（AHPND）等弧菌感染每年造成数十亿美元损失。与脊椎动物不同，对虾等无脊椎动物完全依赖先天免疫系统，其中氧化还原平衡扮演核心角色。活性氧（ROS）如过氧化氢（H₂O₂）、超氧阴离子（·O₂^?）既是杀伤病原体的武器，过量时又会引发氧化应激。血蓝蛋白占对虾血淋巴蛋白总量的95%以上，但其在氧化还原调控中的作用机制长期未明。

Materials and methods

研究团队采用RNA干扰技术敲低HMC表达，结合p38 MAPK激活剂茴香霉素（anisomycin）处理，通过流式细胞术检测ROS水平，qPCR分析抗氧化基因（PvMn-SOD、PvCAT等）和促氧化基因（PvXOX等）表达，并测定过氧化物酶（POD）等酶活性。采用急性肝胰腺坏死病致病株PD-2（Vibrio parahaemolyticus）进行浸泡攻毒实验，通过绝对定量PCR检测血淋巴中弧菌载量。

Results

1. 1.

   基因表达交响曲

   HMC敲低48小时后，铜锌超氧化物歧化酶（PvCu/Zn-SOD）表达显著下降，而过氧化物酶（PvPOD）等基因上调；72小时后抗氧化基因普遍下调，黄嘌呤氧化酶（PvXOX）等促氧化基因则异常活跃。Pearson相关性分析显示HMC与PvGPX表达呈正相关（r=0.82, p<0.01），与PvXOX呈负相关（r=-0.76, p<0.05）。

2. 2.

   ROS调控的精密开关

   HMC敲低72小时使血细胞内ROS水平激增2.3倍，但线粒体ROS（mtROS）未受影响。在HEK293T细胞中过表达HMC可使ROS降低38%，证实其抗氧化功能的保守性。

3. 3.

   信号通路的解密

   p38 MAPK通路关键分子MKK4、c-Jun的磷酸化水平受HMC显著调控。激活c-Jun可逆转HMC敲低导致的POD活性下降（从对照组的68%恢复至92%），并抑制XOX活性异常升高（从180%降至120%）。

4. 4.

   病原防控的终极验证

   在PD-2攻毒实验中，HMC缺陷组血淋巴弧菌载量是对照组的3.5倍，而激活c-Jun可使存活率从40%提升至75%。ROS水平与弧菌载量呈显著正相关（r=0.89, p<0.01）。

Discussion

这项研究首次阐明HMC通过"感应-调节-效应"三部曲维持氧化还原稳态：

1. 1.

   感应层：血蓝蛋白作为分子传感器，响应病原刺激

2. 2.

   调节层：通过MKK4-p38-c-Jun级联传递信号

3. 3.

   效应层：精准调控POD/GPX等抗氧化酶与XOX的平衡

不同于脊椎动物血红蛋白调控线粒体功能，对虾HMC特异性调控胞浆ROS。这种机制既能避免ROS过量导致的氧化损伤，又可维持足够的杀菌能力，解释了对虾在复杂水域环境中的生存优势。

Conclusion

研究构建了"HMC-p38 MAPK-ROS-弧菌"调控轴模型，为水产养殖中弧菌性疾病的免疫防控提供了新策略。未来可开发基于HMC的功能肽制剂，或通过饲料添加剂调节MAPK通路，实现无抗生素防控。该发现也为理解其他无脊椎动物呼吸蛋白的免疫功能提供了范式。

创新点

• 揭示血蓝蛋白氧化还原调控的新功能维度

• 阐明p38 MAPK-c-Jun在无脊椎动物免疫中的核心地位

• 建立ROS水平与病原载量的定量关系模型

这项发表于《Virulence》的研究，为水产病害防控提供了理论基石，也为探索海洋无脊椎动物特殊免疫机制打开了新窗口。