缺氧与副溶血弧菌双重胁迫下暗纹东方鲀高死亡率机制：氧化应激与炎症反应的协同作用

本研究针对水产养殖中缺氧与细菌感染双重胁迫导致鱼类高死亡率的问题，通过体内外实验探究了暗纹东方鲀（Takifugu obscurus）在缺氧和副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）双重胁迫下的免疫应答机制。研究发现双重胁迫通过上调HIF-1α通路基因、激活NLRP3炎症小体、加剧氧化应激（SOD/CAT/GSH-PX活性降低）和细胞凋亡，导致肝脏损伤和炎症因子（IL-1β/IL-6/TNF-α）爆发性升高，最终加速鱼类死亡。该研究为水产抗逆育种和疾病防控提供了新靶点。

　　

在海洋生态系统中，溶解氧不足和病原菌感染是威胁鱼类生存的两大杀手。暗纹东方鲀（Takifugu obscurus）作为我国重要经济鱼类，其狭小的鳃结构使其对缺氧尤为敏感，而高密度养殖更易爆发副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）感染。令人困惑的是，当这两种胁迫同时发生时，鱼群死亡率会呈指数级上升——这一现象背后的分子机制长期悬而未决。近期发表在《Aquaculture Reports》的研究首次揭开了这一谜团，发现缺氧与细菌感染会形成"死亡协同效应"，通过氧化应激和炎症反应的恶性循环加速鱼类死亡。

为破解这一难题，研究团队设计了精巧的体内外实验体系。在体内实验中，将暗纹东方鲀分为对照组、缺氧组（2.50±0.20 mg/L DO）、副溶血弧菌感染组（10⁷ CFU/mL腹腔注射）和双重胁迫组，在12/24/48小时三个时间点采样。通过组织病理学（HE染色）、酶活性检测（LDH/SOD/CAT/GSH-PX）、qPCR基因表达分析（HIF-1α通路基因及炎症因子）和TUNEL细胞凋亡检测等多维度评估。体外实验则采用氯化钴（CoCl₂）模拟缺氧，分析脾脏白细胞中NO含量、呼吸爆发和溶菌酶活性变化。

3.1 肝脏组织病理学分析

HE染色显示双重胁迫组肝脏出现显著空泡化和结构松散，24小时损伤最严重，肝细胞横截面积比对照组增大2.3倍。这表明代谢紊乱和组织结构破坏是早期死亡的关键特征。

3.2 肝脏酶活性测定

双重胁迫使乳酸脱氢酶（LDH）活性飙升，24小时达峰值（较对照高318%），而抗氧化酶（SOD/CAT/GSH-PX）活性被显著抑制。这证实能量代谢转向无氧糖酵解且氧化防御系统崩溃。

3.3 缺氧相关基因表达模式

缺氧组和双重胁迫组中，hif-1α、phd2和vhl基因在心脏/肝脏/脾脏均显著上调，其下游基因glut-1（葡萄糖转运）、epo（促红细胞生成素）和vegf-a（血管内皮生长因子）表达量增加3-5倍，显示缺氧通过HIF通路重塑能量代谢和氧输送系统。

3.4 炎症因子与炎症小体表达

脾脏中IL-1β和TNF-α在双重胁迫48小时表达量达峰值，较单一胁迫高2-3倍。NLRP3炎症小体组分（nlrp3/asc/caspase1）在24小时显著激活，但48小时回落，提示炎症反应存在"过载-衰竭"动态过程。

3.5 肝细胞凋亡评估

TUNEL检测显示双重胁迫组24小时凋亡细胞数量是单一胁迫的1.8倍，与肝脏病理损伤高度一致，表明程序性细胞死亡是加速死亡的关键环节。

3.6-3.9 体外白细胞实验

200μM CoCl₂处理使脾脏白细胞中hif-1α表达上调4.2倍，并协同增强V. parahaemolyticus诱导的IL-1β分泌（增加247%）。呼吸爆发和NO释放显著增强，LDH活性升高表明糖酵解亢进，而溶菌酶活性提升揭示先天免疫系统过度激活。

这项研究首次系统阐释了缺氧与细菌感染双重胁迫的协同致死机制：缺氧通过HIF-1α通路诱发氧化应激（ROS累积）和代谢紊乱，同时与V. parahaemolyticus协同激活NLRP3炎症小体，导致IL-1β等炎症因子"细胞因子风暴"，最终引发组织损伤和凋亡级联反应。该发现不仅为水产养殖中抗逆品种选育提供了HIF-1α和NLRP3等关键靶点，更提示维持氧化-炎症平衡是提高养殖存活率的新策略。未来研究可进一步探索抗氧化剂与抗炎剂的联合应用，为应对复杂环境胁迫提供综合解决方案。