解密金头鲷（Sparus aurata）感染杀鱼光杆菌（Phdp）后的转录组与长链非编码RNA（lncRNA）景观及其免疫调控机制

本综述系统解析了金头鲷在杀鱼光杆菌（Phdp）感染下的免疫转录组响应，首次揭示其头肾和肠道中编码基因与lncRNA的协同调控网络。研究通过RNA-Seq技术鉴定出补体与凝血通路、铁代谢（如hepcidin）、抗原呈递、炎症反应及ROS代谢等关键免疫机制，并发现lncRNA可能通过顺式作用调控邻近免疫基因。该成果为鱼类抗病育种和新型防控策略（如疫苗开发）提供了分子靶点与理论依据。

　　

引言

金头鲷（Sparus aurata）是欧洲水产养殖的核心物种，但其生产常受杀鱼光杆菌（Photobacterium damselae subsp. piscicida, Phdp）引发的光细菌病威胁。该革兰氏阴性胞内病原体可导致幼鱼高死亡率，且抗生素耐药性问题日益严重，疫苗在早期发育阶段效果有限。尽管对Phdp毒力因子已有研究，但金头鲷的免疫机制尚不明确。

材料与方法

研究选用平均体重8.38克的幼鱼，通过腹腔注射Phdp（2×10⁷ CFU/mL）感染，并于24小时（hpi）采集头肾和肠道组织进行RNA-Seq分析。使用CLC Genomics Workbench进行序列修剪、比对至金头鲷基因组（版本fSpaAur1.1），差异表达基因（DEGs）筛选标准为|FC|>2且FDR<0.01。lncRNA通过de novo组装、ORF预测及CPAT工具鉴定，其邻近基因分析采用10 kb窗口范围。qPCR验证选取补体成分C7（c7）、纤维蛋白原γ链（fgg）等7个免疫基因。

结果

生存率与转录组概览

感染后21天生存率仅28.33%，对照组为100%。PCA分析显示感染与对照组样本在头肾和肠道中转录组差异显著。共鉴定出头肾1,145个DEGs（656上调、489下调）和肠道511个DEGs（225上调、176下调），其中151个基因在两种组织中共同差异表达。qPCR验证显示与RNA-Seq结果高度相关（r=0.884）。

GO富集分析

头肾中富集的生物学过程包括抗原处理与呈递（如MHC I类途径）、补体系统调控、铁稳态及炎症反应；肠道中显著富集调理作用、抗菌体液免疫及白细胞介素-1响应等。共同差异基因富集于铁离子转运、抗菌反应及脂多糖响应。

关键免疫机制

补体与凝血级联

头肾中补体与凝血通路基因广泛诱导，包括7个C3异构体（部分组织特异性表达）。KEGG分析提示该通路为感染后最显著影响的免疫途径。

铁代谢相关基因

铁转运蛋白（如转铁蛋白tf、转铁蛋白受体tfrc）、铁氧化酶（如铜蓝蛋白cp）及铁还原酶STEAP4（steap4）均上调，而黑素转铁蛋白（meltf）和血红蛋白亚基下调。9种hepcidin基因（包括铁调节型hamp1和抗菌型hepcidin-2家族）呈现差异表达，部分上调、部分抑制。

病原识别

Toll样受体（tlr1、tlr5、tlr13）和多种凝集素（C型、F型等）在头肾中显著调控，肠道中仅tlr5诱导。巨噬细胞受体MARCO基因抑制，可能反映巨噬细胞凋亡或极化状态改变。免疫球蛋白重组酶rag1上调，提示适应性免疫激活。

抗原呈递

泛素-蛋白酶体途径基因（如E3连接酶、26S蛋白酶体亚基）、肽转运体（tap1、tap2）及热休克蛋白（hsp70、hsp90）在头肾中上调。组织蛋白酶（cathepsin）家族成员表达模式分化，如cathepsin L部分诱导、部分抑制。

细胞因子与炎症

促炎因子IL-1β（il1b）、IL-6（il6）和干扰素-γ（ifng）上调，抗炎因子如GDF15（gdf15）和SOCS家族（socs1、socs3）同步诱导，体现炎症平衡调控。急性期蛋白（SAA、PTX3）及炎症体组分（NLRP、NLRC）亦显著变化。

ROS生成与解毒

L-氨基酸氧化酶（LAO）基因上调（产H₂O₂杀菌），D-氨基酸氧化酶（DAO）下调。抗氧化酶（如过氧化还原酶prdx1）和谷胱甘肽代谢基因多数抑制，可能为宿主应对细菌抗氧化机制的策略。

lncRNA调控网络

共鉴定10,150个潜在lncRNA，头肾中366个差异表达（200上调、166下调），肠道中仅23个。头肾中96个DEGs位于DE lncRNA邻近区域，富集于抗原呈递、T细胞响应等免疫过程。Spearman相关性分析显示部分免疫基因（如hepcidin、tlr13）与邻近lncRNA表达显著正相关，提示cis调控作用。

讨论

本研究首次全面揭示金头鲷应对Phdp感染的转录组响应，补体/凝血通路、铁稳态和抗原呈递为核心防御机制。基因家族扩张（如C3、hepcidin、cathepsin）导致功能分化，部分成员表达相反，反映免疫应答复杂性。lncRNA可能通过调控邻近基因Fine-tuning免疫反应，为抗病育种提供新靶点。与既往研究相比，本研究明确促炎反应主导早期感染，而非抗炎状态。

结论

Phdp感染激活金头鲷多维度免疫应答，lncRNA参与关键通路调控。结果深化了对鱼类-病原互作的理解，为开发疫苗、抗病选种及替代抗生素策略奠定分子基础。