《Fish & Shellfish Immunology》：Combined histopathological, immunoenzymatic and transcriptomic analyses reveal the immune response mechanisms of silver pomfret infected by
Vibrio parahaemolyticus
编辑推荐：
银鲳鱼感染弧菌后鳃组织病理学及分子机制研究显示，感染后3-48小时鳃结构逐渐破坏，炎症因子tnf-α、il-1β等显著上调，氧化应激标志物MDA及抗氧化酶SOD、CAT、POD活性动态变化，转录组分析鉴定到4492-5231个差异基因，其中氧化磷酸化（3-48hpi）和紧密连接通路（24hpi）富集，WGCNA识别出gapdh、pgam2等关键代谢基因调控免疫应答。
周殿阳|韩平|薛亚东|孙振南|王龙迪|刘秀梅|陈建明|王亚军|周素明|孙雪|杜新欣|王旭波
教育部水产生物技术重点实验室（宁波大学），中国浙江省宁波市
摘要：
银鲈（Pampus argenteus）是一种重要的水产养殖物种，极易受到Vibrio parahaemolyticus的感染，但其免疫反应的分子机制仍不明确。本研究通过腹腔注射的方式探讨了银鲈对V. parahaemolyticus感染的鳃部反应，分析了感染后3小时、6小时、12小时、24小时和48小时（hpi）的组织病理学、转录组学和酶学变化。组织病理学分析显示鳃部损伤逐渐加重，6小时时结构明显受损，48小时时损伤严重。对18个cDNA文库的转录组分析产生了4000万至6700万个高质量读段，共检测到4492至5231个差异表达基因（DEGs），每个时间点有1094至2174个独特的DEGs。炎症细胞因子（tnf-α、il-1β、il-8、il-12）的表达显著上调，在6至24小时达到峰值，表明免疫反应活跃。基因本体论（GO）和KEGG分析确定了富集的信号通路，包括“氧化磷酸化”（3-48小时）和“紧密连接”（24小时），其中“氧化还原酶活性”和“有氧呼吸”是主要的功能类别。氧化应激标志物（MDA、SOD、CAT、POD）的表达随时间增加，反映了抗氧化防御能力的增强。加权基因共表达网络分析（WGCNA）显示“turquoise”模块与感染密切相关，识别出对免疫调节至关重要的枢纽基因（gapdh、gapdhs、pgam2、g6pd、taldo1、pgam1a）。这是首次系统研究银鲈在V. parahaemolyticus感染期间鳃部炎症反应、氧化应激和代谢重编程之间的时间动态相互作用，为控制弧菌病提供了新的分子靶点。
引言
银鲈（Pampus argenteus）是一种具有商业价值的海洋鱼类，属于鲈形目（Perciformes）银鲈科（Stromateidae），广泛分布于印度-太平洋地区（Zhang et al., 2024b）。过度捕捞和栖息地退化导致野生种群数量显著下降，进而造成全球市场供需失衡（Tao et al., 2018）。为解决这一问题，中国、科威特和日本等国家开展了人工繁殖和水产养殖项目，以支持商业生产并保护野生资源（Al-Abdul-Elah et al., 2021; Zhang et al., 2022）。然而，高密度养殖增加了鱼类对Vibrio、Streptococcus、Aeromonas、Edwardsiella和Pseudomonas等病原体的易感性，其中Vibrio parahaemolyticus对银鲈的水产养殖构成重大威胁（Zhang et al., 2024a）。尽管对其他鱼类（如Eriocheir sinensis、Larimichthys crocea）的研究较多，但V. parahaemolyticus引起的银鲈鳃部损伤的病理和分子机制，尤其是氧化磷酸化和代谢基因在免疫防御中的作用仍不甚清楚（Guo et al., 2025; Xie et al., 2018）。
活性氧（ROS），包括过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2-）和羟基自由基（•OH），在鱼类生理中具有双重作用。由V. parahaemolyticus等病原体或水质差、温度波动等环境压力因素引发的ROS过量产生会破坏氧化还原平衡，导致氧化应激。这种失衡通过脂质过氧化、蛋白质氧化和DNA损伤加剧关键器官（如鳃、肝脏和肾脏）的损伤，促进疾病发展并提高养殖死亡率（Hong et al., 2024; Lushchak, 2011）。相反，ROS对先天免疫至关重要，可作为抗菌剂对抗病原体，并在免疫信号通路中作为 secondary messengers 调节防御反应（Gao et al., 2024）。
为了减轻ROS引起的损伤并维持氧化还原平衡，鱼类进化出了复杂的抗氧化防御系统。该系统包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）等酶，这些酶协同作用中和多余的ROS并修复氧化损伤的生物分子（Hoseinifar et al., 2020; Jomova et al., 2024）。这些酶保护细胞完整性，支持鱼类在病原体挑战下的关键生理功能，如鳃部呼吸和免疫防御。这一抗氧化系统对水产养殖健康至关重要，有助于鱼类应对V. parahaemolyticus感染和环境压力，从而减少疾病相关损失。
值得注意的是，鳃部直接接触水环境，并具有丰富的血管网络和黏膜上皮，是水传播病原体侵入宿主的主要途径。此外，鳃组织中含有多种先天免疫细胞和黏膜相关淋巴组织，能够迅速感知病原体入侵信号并启动早期免疫反应。因此，我们重点研究了鳃组织，结合组织病理学、转录组学和酶学分析，以阐明V. parahaemolyticus引起的鳃部反应的分子和生理机制。采用苏木精-伊红（H&E）染色法评估细菌分布和组织病理学损伤，同时量化炎症细胞因子的表达以评估免疫激活情况。转录组分析识别出驱动免疫途径的关键差异表达基因（DEGs）。此外，还测量了免疫相关酶和分子（如MDA、SOD、CAT和POD）的活性，以评估氧化应激动态。这些综合方法提供了关于宿主防御机制的全面见解，为减轻V. parahaemolyticus引起的死亡率和改善银鲈养殖中的疾病管理提供了潜在策略。
伦理声明
所有实验程序均遵循美国国立卫生研究院关于实验室动物护理和使用的指南，并得到了宁波大学动物保护与利用委员会的批准（批准编号：NBU13648）。
鱼类驯养和采样
我们从宁波的一家当地水产养殖场获得了1岁的银鲈。这些鱼在直径2米的玻璃纤维池（容量3吨）中经过7天的适应期，环境条件受控（水温25 ± 1°C）。
银鲈鳃部炎症细胞因子的上调
V. parahaemolyticus感染后，银鲈鳃部组织中关键炎症细胞因子的mRNA表达水平随时间发生显著变化（图2A-D）。肿瘤坏死因子-α（tnf-α）在感染后3小时迅速上调，在12小时达到峰值，之后逐渐下降，但在所有时间点仍显著高于未感染组。白细胞介素-1β（il-1β）在感染后3小时急剧增加，在6小时达到高水平
讨论
V. parahaemolyticus感染对银鲈水产养殖构成重大威胁，导致大量死亡和经济损失（Manchanayake et al., 2023）。本研究全面探讨了银鲈对V. parahaemolyticus感染的鳃部病理和分子反应，重点关注组织损伤、炎症-氧化应激的相互作用、信号通路调节和枢纽基因的功能。这些发现阐明了宿主的动态防御机制，为进一步研究提供了基础。
结论
本研究阐明了V. parahaemolyticus引起的银鲈鳃部反应，包括渐进性的病理变化、炎症细胞因子（tnf-α、il-1β、il-8、il-12）的上调，以及氧化应激（表现为MDA水平升高和抗氧化酶活性（SOD、CAT、POD）的动态变化）。转录组分析识别出数千个差异表达基因，氧化磷酸化通路持续富集，反映了能量需求的增加。WGCNA分析突出了关键枢纽基因（
未引用的参考文献
Hwang et al., 2004; Lv et al., 2024.
CRediT作者贡献声明
周殿阳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，实验设计。韩平：数据管理。薛亚东：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿。孙振南：数据可视化，验证，监督。王龙迪：软件操作。刘秀梅：方法学设计。陈建明：资源协调。王亚军：项目管理。周素明：数据分析。孙雪：数据管理。杜新欣：数据管理。王旭波：资金筹集，数据分析，概念构思。
数据可用性
本研究的所有数据均包含在论文及其补充信息中。
资助
本研究得到了宁波大学的引进人才科学研究基金的支持（编号：ZX2022000602）。
