比较转录组学揭示圆田螺（Bellamya purificata）多糖诱导的红螯螯虾（Cherax quadricarinatus）抗氧化、抗炎及其他免疫功能变化的潜在调控机制

《Antioxidants》：Comparative Transcriptomics Reveals Potential Regulatory Mechanisms Underlying Changes in Antioxidant, Anti-Inflammatory, and Other Immune Functions Induced by Bellamya purificata Polysaccharides in Cherax quadricarinatus

　　

本研究调查了饲料中添加圆田螺多糖（BPP）对红螯螯虾（Cherax quadricarinatus）的潜在影响，旨在阐明其对免疫功能的作用及潜在调控机制。研究人员进行了为期60天的饲喂实验，评估不同浓度BPP（0‰、2‰、4‰、6‰和8‰）对红螯螯虾生长性能、组织病理学、免疫功能及转录组谱的影响。膳食BPP显著增加了红螯螯虾的最终体长和体重。此外，BPP的添加改善了肝胰腺组织的组织学损伤，减轻了生理应激，并增强了抗氧化能力、抗菌活性和抗炎功能，相关酶活性和基因表达水平的变化证明了这一点。转录组分析揭示了957个差异表达基因（DEGs），这些基因主要富集在与BPP介导的免疫调节相关的基因本体（GO）术语和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路中，例如过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号通路、过氧化物酶体、类固醇激素生物合成和溶酶体。此外，还鉴定出14个候选基因，包括Acox3、ACOX1、SCP2和PPT1。对GO、KEGG和短时间序列表达挖掘器（STEM）数据的综合分析支持构建了一个机制模型，说明红螯螯虾如何通过调节免疫功能来响应BPP添加。RT-qPCR验证证实了高通量测序结果的准确性和可靠性。总之，这些发现强调了BPP作为水产养殖中功能性饲料添加剂的潜力，并为红螯螯虾养殖业的疾病预防策略提供了新见解。

**论文解读：比较转录组学揭示圆田螺多糖调控红螯螯虾免疫功能的多层面机制**

**研究背景与问题**

红螯螯虾（Cherax quadricarinatus）作为一种高经济价值的水产养殖物种，其集约化养殖规模迅速扩大。然而，高密度养殖环境导致免疫系统受损，疾病发病率上升，传统上依赖化学药物和抗生素控制感染，但长期使用引发耐药性、免疫稳态失衡及环境污染等问题。因此，寻求安全、有效的天然免疫调节剂作为替代方案成为水产养殖可持续发展的关键。多糖作为一类天然生物聚合物，已被证实具有免疫刺激、促进生长和改善肠道健康的作用，但来源广泛，其中来自淡水螺类圆田螺（Bellamya purificata）的多糖（BPP）在抗炎、免疫调节方面展现出潜力，然而其在红螯螯虾中的免疫调控机制尚属空白。本研究旨在通过系统评估BPP对红螯螯虾生长性能、肝胰腺组织病理、免疫功能及转录组谱的影响，揭示其潜在调控机制，为开发功能性饲料添加剂和疾病预防策略提供科学依据。该论文发表在《Antioxidants》。

**主要技术方法**

研究人员采用60天饲喂实验，设置5个BPP浓度梯度（0‰、2‰、4‰、6‰、8‰），每组3个重复，每个重复30尾红螯螯虾（来源：广西水产科学研究院）。通过组织切片HE染色观察肝胰腺组织病理学；利用商业试剂盒检测7种免疫相关酶活性（CAT、SOD、GSH-Px、MDA、ACP、AKP、LYS）；采用RT-qPCR分析9个免疫相关基因（ATF、crustin、proPO、PO、hsp70、hsp90、CTLs、Cpa2、TLR13）表达；对肝胰腺组织进行Illumina HiSeq 4000转录组测序，使用DESeq2鉴定差异表达基因（DEGs），并通过GO、KEGG富集分析及STEM分析筛选关键通路和候选基因，最后用RT-qPCR验证测序结果。

**研究结果**

**3.1 BPP对红螯螯虾生长性能的影响**: 通过测量最终体重和体长，发现8‰ BPP组显著高于对照组（p<0.05），而2‰、4‰、6‰组与对照组无显著差异，表明高浓度BPP可促进生长。

**3.2 BPP对肝胰腺组织病理学的影响**: 通过显微镜观察HE染色切片，发现对照组肝胰腺组织存在轻微肿胀和空泡化，而BPP处理组（尤其8‰）星形管腔更规则致密，泡状细胞面积减小，异常肿胀和空泡化减少，呈浓度依赖性改善组织损伤。

**3.3 BPP对免疫功能参数的影响**: 通过酶活性检测和RT-qPCR，发现BPP高浓度组（6‰和8‰）显著提高ACP、AKP活性及hsp70、hsp90表达（生理应激指标）；增强CAT、SOD、GSH-Px活性，降低MDA水平（抗氧化能力）；提高LYS活性及ALF、crustin、PO、proPO表达（抗菌活性）；上调TLR13、Cpa2、CTLs表达（抗炎能力），表明BPP浓度依赖性调节免疫。

**3.4 转录组测序**: 对15个样本进行测序，获得44.21 GB数据，平均比对率≥89%，样本间相关系数>0.93，测序质量高。

**3.5 差异表达基因鉴定**: 通过DESeq2分析，共鉴定出957个DEGs（70个上调，887个下调），其中对照组与各处理组比较分别得到20、743、311、206个DEGs。

**3.6 GO、KEGG富集及STEM分析**: 通过GO和KEGG富集分析，筛选出与免疫功能相关的4个GO术语/KEGG通路：PPAR信号通路、过氧化物酶体、类固醇激素生物合成、溶酶体。结合STEM分析，鉴定出14个核心候选基因（如Acox3、ACOX1、SCP2、PPT1等），并构建了调控网络。

**3.7 RT-qPCR验证**: 随机选取8个基因进行RT-qPCR，结果与RNA-seq趋势一致，验证了转录组数据的可靠性。

**讨论与结论**

讨论部分指出，BPP通过多通路协同作用调控免疫：PPAR信号通路和类固醇激素生物合成通路介导抗炎和生理应激缓解；过氧化物酶体和溶酶体通路参与自噬过程，调控抗氧化和抗菌防御。关键基因如ACOX1、Acox3、SCP2等在过氧化物酶体β-氧化和PPAR信号中交叉发挥作用，可能整合抗氧化与抗炎功能。基于此，研究人员构建了机制模型：BPP摄入后，通过激活自噬流，利用溶酶体降解病原体，同时过氧化物酶体清除活性氧，共同增强免疫。

**结论部分**：本研究证实，膳食补充BPP显著改善了红螯螯虾的生长性能，减轻了肝胰腺组织损伤（表现为星形小管收缩和空泡化减弱）。此外，BPP添加还对免疫功能产生积极影响，包括生理应激反应、抗氧化能力、抗菌活性和抗炎能力，这反映在相应酶活性和基因表达的变化上。通过综合转录组分析，本研究鉴定了与红螯螯虾免疫调节相关的关键GO术语（例如过氧化物酶体和溶酶体）、KEGG通路（例如PPAR信号通路和类固醇激素生物合成）以及候选基因（例如Acox3和ACOX1）。基于这些数据，构建了一个描述对BPP补充响应的潜在调控网络的机制模型。这些发现为开发红螯螯虾养殖的新型疾病预防策略提供了科学基础，并为BPP作为水产动物饲料功能性添加剂的应用奠定了基础。