《Developmental & Comparative Immunology》:Oxidative Stress as a Double-Edged Sword in Invertebrate Resistance to WSSV: Mechanisms, Challenges, and Therapeutic Strategies.
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•首次提出氧化应激的阈值效应模型,区分了其抗病毒与组织损伤的双重角色,并阐明了分子转换机制。•首次整合无脊椎动物中氧化应激、铁死亡与自噬的协同网络,强调Nrf2和PI3K-Akt-mTOR作为宿主-环境交互的关键节点。•系统比较了虾、蟹和贝类的应答差异,针对实验室与田间研究脱
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首次提出氧化应激的阈值效应模型,区分了其抗病毒与组织损伤的双重角色,并阐明了分子转换机制。
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首次整合无脊椎动物中氧化应激、铁死亡与自噬的协同网络,强调Nrf2和PI3K-Akt-mTOR作为宿主-环境交互的关键节点。
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系统比较了虾、蟹和贝类的应答差异,针对实验室与田间研究脱节的问题,提出了多层次精准防控框架。
引言
白斑综合征病毒(WSSV)是一种高致病性的双链DNA病毒,感染水产甲壳类动物及其他无脊椎动物,其特点为宿主范围极广、传播迅速,感染后累积死亡率接近100%[1],已成为制约全球无脊椎动物水产养殖业的首要病原体。该病毒通过水体接触、生物饵料及多种替代途径迅速扩散,暴发时导致养殖群体大规模死亡[2]。全球范围内因WSSV疫情造成的年度直接经济损失估计达数十亿美元量级[3]。除严重破坏东南亚、中国和南美等主要产区的水产养殖产业链,损害苗种繁育和饲料加工等上下游产业外,WSSV暴发还导致养殖户收入急剧下降和水产种质资源退化。此外,为防控疾病而 indiscriminately 滥用消毒剂和抗生素还带来生态和食品安全风险,包括养殖水体污染和水产品药物残留[4]。因此,深入聚焦WSSV致病机制、宿主抗病调控通路及有效防控技术,是克服无脊椎动物水产养殖反复疫情、增强产业韧性、推动绿色可持续养殖模式的迫切需求。这些努力对保障全球水产品供给安全和维持水生生态系统稳定具有深远的现实意义[5]。
氧化应激是WSSV感染期间宿主免疫失衡的核心病理特征,是病毒-宿主交互的关键枢纽[6]。在病毒早期入侵阶段,宿主产生活性氧(ROS)以消灭病原体;然而,过量的ROS会引发脂质过氧化、蛋白质损伤和DNA片段化,加速细胞凋亡和组织坏死。与此同时,WSSV可劫持宿主Nrf2–Keap1信号通路以调节ROS稳态,从而抑制宿主免疫应答并促进病毒复制[7]。近年来,铁死亡——由Dixon等人于2012年首次定义为铁依赖、脂质过氧化驱动的调节性坏死性细胞死亡[8]——引发了广泛关注。在哺乳动物和禽类病毒感染模型中,新兴证据表明铁死亡可能参与宿主-病毒相互作用(例如,TRIM21通过SQSTM1–Nrf2–Keap1轴促进H5N1禽流感病毒诱导的铁死亡[8])。基于上述证据,本综述探讨了WSSV感染与氧化应激之间的关系,并审慎地分析了铁死亡与氧化应激是否可能在无脊椎动物中形成潜在的协同调控网络,以及该网络在WSSV致病过程中可能发挥的作用。
尽管WSSV检测技术(如qPCR、LAMP)、防控策略(如免疫增强剂、基因编辑)和致病机制(如病毒蛋白功能、宿主免疫逃逸)研究已取得显著进展,但病毒-宿主氧化应激-铁死亡调控网络的解析仍面临诸多挑战。现有研究主要关注单一信号通路的静态变化,缺乏对病毒感染全过程中多通路动态交互的系统性阐述[9]。同时,针对氧化应激的防控技术仍局限于实验室阶段,其田间效果受环境异质性和宿主个体差异性的制约[10]。
我们通过Web of Science、Scopus和PubMed数据库进行检索,检索式为:(White spot syndrome virus OR WSSV) AND (Oxidative stress OR Ferroptosis) AND (Invertebrate OR Shrimp OR Crab) AND (Immunity OR Antiviral defense OR Pathogenesis)。检索范围涵盖各数据库建库至2025年12月的所有记录。纳入标准为:(i) 研究对象为水产无脊椎动物(虾、蟹、小龙虾、贝类等);(ii) 研究内容涉及WSSV感染及氧化应激或铁死亡相关通路;(iii) 原始实验研究(体内或体外)。排除标准为:(i) 除WSSV外其他病毒或非WSSV病原体感染研究;(ii) 纯流行病学或缺乏氧化应激或铁死亡指标的防控技术报告;(iii) 综述、Meta分析、会议摘要和学位论文。经去重、标题/摘要筛选和全文评估后,最终纳入110项符合条件的研究(图1,PRISMA流程图)。文献筛选过程遵循PRISMA 2020指南[11]。由两位作者独立进行筛选,分歧通过讨论或由第三位作者仲裁解决。
本综述围绕四个核心科学问题展开:(1) WSSV感染通过哪些分子通路诱导无脊椎动物氧化应激?(2) 氧化应激在抗病毒免疫中"双重角色"的阈值及其调控机制是什么?(3) 铁死亡与氧化应激能否形成潜在的协同调控网络,该网络在WSSV感染过程中可能发挥何种作用?(4) 不同无脊椎动物物种间氧化应激应答的共性与差异是什么?
后续章节沿四个维度展开——"无脊椎动物抗WSSV防御中的氧化应激机制"、"研究历史与技术演进"、"当前挑战与未来方向"以及"结论与展望"——为本领域提供清晰的参考。
章节摘要
WSSV诱导氧化应激的分子通路
在无脊椎动物中,WSSV感染诱导的氧化应激通路涉及病毒入侵、宿主ROS生成和抗氧化防御调节之间的复杂交互作用。
WSSV感染触发代谢改变,削弱宿主的氧化应激防御能力。具体而言,该病毒通过调控PI3K–Akt–mTOR信号通路和磷酸戊糖途径来维持胞内ROS水平,从而恢复氧化还原平衡并拮抗宿主产生的ROS[12]。
研究历史与技术演进
本节按时间顺序回顾了WSSV-氧化应激研究的轨迹,分为四个阶段:从基因组测序提供分子工具,到发现氧化应激与WSSV感染的关联,再到深入机制解析,最终迈向多物种整合与多维防控。
未解机制:信号通路与铁死亡调控研究的局限
无脊椎动物中氧化应激介导的抗WSSV防御信号通路尚未被完全阐明。值得注意的是,淡水小龙虾中发现的pxn–lgbp–ap-1通路可通过诱导氧化损伤反应来限制病毒增殖[62],HSP70等应激相关蛋白(如在Litopenaeus vannamei中的研究[63])已被证实参与抗病毒免疫应答。然而,这些通路在整个
核心结论
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氧化应激是WSSV-无脊椎动物宿主交互的核心枢纽。WSSV感染通过劫持PI3K–Akt–mTOR和Nrf2–Keap1信号通路,调节宿主ROS生成与清除之间的动态平衡,同时通过代谢重编程加剧宿主氧化损伤,从而为病毒复制创造有利的胞内环境。
- (2)
氧化应激表现出"阈值效应"式的双重功能,这构成了一个概念性的分析框架
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CRediT作者贡献声明
高子灵:数据整理。赵心宇:概念构思。王娜娜:项目监督。许心悦:可视化、形式化分析。吕春红:形式化分析、数据整理。明涵悦:原稿撰写、可视化。叶艳红:原稿撰写、验证、方法学。梁静茹:原稿撰写、数据整理。王晓霞:验证。刘文英:审稿与编辑。徐森:项目监督、项目管理、资金获取
数据可用性
本研究中使用和/或分析的数据集可向通讯作者合理索取。
梁静茹|叶艳红|明涵悦|吕春红|许心悦|王娜娜|赵心宇|高子灵|徐森|刘文英|王晓霞