尼罗罗非鱼Cystatin B在细菌感染中的病理保护作用及分子调控机制研究

本研究发现尼罗罗非鱼Cystatin B（On-CSTB）在细菌感染中发挥关键免疫调控作用。通过抑制MyD88/NF-κB信号通路和炎症小体激活，On-CSTB可显著降低炎症因子（IL-1β、TNF-α等）表达，调节细胞凋亡（Caspase 3/9）和焦亡（NLRP3、ASC等）过程，有效改善组织病理损伤并提高宿主存活率，为水产养殖抗病策略提供新视角。

　　

Characteristics of On-CSTB

尼罗罗非鱼Cystatin B（On-CSTB）的开放阅读框（ORF）长度为300 bp，编码99个氨基酸，预测分子量为11.2 kDa，理论等电点为6.03。该蛋白包含保守的CSTB结构域，无信号肽。多序列比对显示On-CSTB与鱼类同源序列一致性超过75%，与哺乳动物一致性约为45%。系统进化分析表明On-CSTB首先与鱼类聚簇，其次与两栖类、爬行类和哺乳类聚簇。

Expression characteristics of On-CSTB among various tissues

qPCR分析显示On-CSTB在多种组织中广泛表达，其中血细胞中表达量最高（较头肾高200倍），肠道中表达量次之（较头肾高50倍），头肾中表达量最低。

On-CSTB expression pattern post bacterial challenge

在无乳链球菌（Streptococcus agalactiae）和嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）感染后，On-CSTB在不同组织中表达显著诱导。无乳链球菌感染后，脑、脾脏和肠道中表达峰值出现在24小时；嗜水气单胞菌感染后，脑、头肾、脾脏和肠道中表达峰值出现在24小时，肝脏中峰值出现在48小时。

Effect of On-CSTB on SR and bacteria burden

重组On-CSTB蛋白（37.2 kDa）和标签蛋白（26 kDa）成功表达。生存率实验显示：PBS组生存率为100%，无乳链球菌+On-CSTB组为66%，无乳链球菌+GST组为46%，无乳链球菌+PBS组为43%；嗜水气单胞菌+On-CSTB组为55%，嗜水气单胞菌+GST组为38%，嗜水气单胞菌+PBS组为35%。但细菌负荷分析显示肝脏和脾脏中细菌载量无显著差异。

Effect of On-CSTB on histologic features during bacterial infection

H&E染色显示On-CSTB处理组头肾、脾脏和肝脏组织结构更完整，细胞排列紧密；而细菌感染组出现明显病理变化，包括组织碎片化和核聚集。

Effect of On-CSTB on inflammatory factors during bacterial infection

On-CSTB显著降低白细胞介素1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、转化生长因子β（TGF-β）的表达，但在特定时间点上调白细胞介素10（IL-10）的表达。

Effect of On-CSTB on apoptosis and pyroptosis during bacterial infection

On-CSTB显著下调Caspase 3表达，在多数组织中上调Caspase 9和B细胞淋巴瘤2（Bcl2）表达。焦亡相关基因包括凋亡相关斑点样蛋白（ASC）、Caspase 1、Gasdermin-E（Gsdme）、核苷酸结合寡聚化结构域蛋白1（NOD1）、NOD2、NOD样受体家族CARD结构域包含蛋白3（NLRC3）、NLRP3和NLRP14在检测组织中普遍下调，但脑组织中呈现相反趋势。

Impact of On-CSTB on immune pathways during bacterial infection

On-CSTB在脑组织中显著上调核因子κB p65亚基（P65）、丝裂原活化蛋白激酶14（P38）和髓样分化初级反应蛋白88（MyD88）表达，而在头肾、脾脏、肝脏和肠道中显著下调这些基因表达，仅在个别时间点出现例外。

Discussion

研究表明On-CSTB通过调控MyD88/NF-κB信号通路和炎症小体激活，参与细胞凋亡和焦亡过程，在细菌感染中发挥重要免疫调节作用。该蛋白能显著改善组织完整性，减轻病理损伤，提高宿主存活率，但其在细菌清除方面的作用有限。这些发现为理解鱼类免疫调节机制提供了新见解，也为水产养殖疾病防控策略开发提供了理论基础。研究局限性包括缺乏基因敲除/敲低模型的功能验证，未来需进一步探索CSTB的上游调控网络及其在不同免疫挑战中的作用。