《Fish & Shellfish Immunology》：Immune suppression and intestinal inflammatory responses induced by subchronic exposure to microcystin-LR in common carp (
Cyprinus carpio)
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•接触微囊藻毒素会通过引发肠道微生物群失衡、降低丁酸代谢以及促进LPS释放，从而破坏肠道黏膜免疫功能。•接触微囊藻毒素会导致普通鲤鱼肠道出现局部及全身性免疫失衡。•亚慢性接触微囊藻毒素会通过激活TLR4/MyD88/NF-κB通路，进而引发肠道炎症。引言气候变化以及人类活动带来的
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接触微囊藻毒素会通过引发肠道微生物群失衡、降低丁酸代谢以及促进LPS释放，从而破坏肠道黏膜免疫功能。
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接触微囊藻毒素会导致普通鲤鱼肠道出现局部及全身性免疫失衡。
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亚慢性接触微囊藻毒素会通过激活TLR4/MyD88/NF-κB通路，进而引发肠道炎症。
引言
气候变化以及人类活动带来的过量营养物质输入，使得蓝藻大量繁殖，给全球的富营养化生态系统带来了日益严重的威胁。鱼类及其他水生脊椎动物在其整个生命周期中都会接触到蓝藻及其有毒的次级代谢产物，其中包括微囊藻毒素，这类毒素已在全球各地的水体中被广泛检测到[1]、[2]。在已知的280多种微囊藻毒素异构体中，微囊藻毒素-LR的毒性最强且分布最广[3]、[4]。微囊藻毒素-LR主要通过饮用水、受污染的食物或气溶胶吸入进入生物体内，会引发鱼类等水生生物的多系统损伤，从而对水生生态系统的稳定性和公众健康构成严重威胁[5]。
微囊藻毒素-LR具有多器官毒性，除了肝毒性和神经毒性外，还具有免疫毒性[6]。具体而言，它能够打破整体的免疫平衡，表现为抑制免疫细胞活性并引发炎症反应失衡，进而降低宿主对病原体的抵抗力[7]。目前，关于微囊藻毒素-LR免疫毒性的研究主要集中在肝脏、肾脏、脾脏和头肾等在鱼类免疫反应中起关键作用的传统免疫器官上[8]、[9]。
肠道不仅是重要的消化器官，也是主要的免疫器官之一，其中存在着数量最多的免疫细胞[10]。肠道健康与宿主的整体生理功能和免疫反应密切相关，尤其是在鱼类等水生生物中，肠道屏障功能的破坏常常会导致肠道疾病，进而影响鱼类的生存率[11]。随着人类活动加剧和环境污染加重，微囊藻毒素、农药和微塑料等新兴污染物通过饮用水或食物链持续危害生物体，对肠道的生态平衡和免疫功能造成深远影响[12]、[13]。作为消化系统的重要组成部分，肠道微生物群与宿主免疫系统之间存在密切相互作用，共同影响着生物体的整体健康状况[14]、[15]。
在鱼类中，接触微囊藻毒素-LR会损害肠道健康并打破肠道黏膜免疫平衡。先前的研究表明，急性口服摄入微囊藻毒素-LR会改变普通鲤鱼的肠道微生物群组成，破坏肠道与肝脏之间的功能联系，进而引发肠道炎症[16]。持续的肠道炎症不仅会损害上皮屏障的完整性，还会导致全身性免疫抑制，进一步降低宿主对病原体感染的抵抗力[10]、[17]。
尽管已有这些研究结果，但针对鱼类肠道黏膜免疫的研究仍然严重不足[18]，尤其是关于微囊藻毒素-LR暴露对TLR4/MyD88/NF-κB通路激活与调控机制的影响，以及该通路与肠道微生物群之间相互作用的机制尚不明确。虽然微囊藻毒素-LR并非典型的Toll样受体4配体，但最新研究显示，它可以通过细胞损伤以及由微生物群失衡引发的炎症等间接机制，在鱼类体内激活TLR4/MyD88/NF-κB信号通路[19]。然而，这一通路在微囊藻毒素诱导的鱼类肠道损伤中的作用及其调控机制仍需进一步阐明。
本研究以普通鲤鱼为模型生物，设置了两个实验组：一组置于被微囊藻污染的水中，以模拟自然水体中因蓝藻水华产生的多组分毒素暴露环境；另一组则腹腔注射低剂量的纯微囊藻毒素-LR，以此建立标准化的实验室毒理学暴露模型。通过这两组实验，我们系统比较了天然微囊藻与纯微囊藻毒素-LR对鱼类肠道黏膜免疫功能的不同毒性作用。同时分析了两种暴露途径下肠道黏膜损伤的时间动态变化，明确了暴露途径对微囊藻毒素-LR诱导的肠道黏膜损伤时间特征的影响。此外，我们还阐明了鱼类在接触微囊藻毒素-LR后肠道黏膜免疫反应的特征及分子机制，为淡水生态系统中的微囊藻污染生态风险评估提供了科学依据。
章节要点
铜绿微囊藻与微囊藻毒素-LR
藻株PCC 7820是从中国科学院水生生物研究所的藻类培养物库中购买的，其在实验室中的培养条件为：温度恒定在25℃，光照强度为2000勒克斯，光照时间为8小时，黑暗时间为16小时。这些藻类在BG11培养基上培养，直到进入对数生长阶段。微囊藻毒素-LR（纯度≥95%，来自台湾藻类科学公司）则被溶解在含有0.2%（体积比）甲醇的三重蒸馏水中
肠道组织病理学变化（H&E染色）
我们比较了普通鲤鱼对模拟铜绿微囊藻水华的响应（Cys组）与对微囊藻毒素-LR注射的响应（Cyi组）。在正常实验室条件下饲养的相同组别的鱼类（CK0组）或被注射生理盐水的鱼类（CK1组）则分别作为Cys组和Cyi组的对照组。在CK0组和CK1组鱼类饲养21天后采集的组织样本中，其肠道绒毛结构完整，排列有序，没有出现异常情况
讨论
蓝藻产生的有毒次级代谢产物，尤其是微囊藻毒素-LR，是导致水生动物健康受损的重要因素。作为暴露和积累的主要部位，水生动物的肠道不可避免地会受到这类环境毒素的直接损害。铜绿微囊藻暴露会引发斑马鱼肠道结构的改变，比如杯状细胞数量增加[23]，同时还会扰乱虹鳟鱼的肠道微生物群和代谢功能，并激活其炎症反应
结论
本研究表明，亚慢性接触微囊藻毒素-LR会引发普通鲤鱼的肠道损伤，表现为肠道结构受损、肠道屏障功能紊乱、抗氧化防御能力下降、炎症反应加剧、肠道微生物群失衡，以及先天性和适应性免疫反应异常。这些发现表明，微囊藻毒素-LR会破坏这种鲤鱼物种的肠道免疫平衡和肠道上皮屏障的完整性。此外，我们的研究还提供了证据，证明
CRediT作者贡献说明
丁翠红：可视化分析、研究实施、方法设计、验证工作、统计分析。宋云霞：数据整理、验证工作。丁伟凯：研究实施、软件应用。马俊国：文章撰写与编辑、验证工作。李晓宇：研究设计、文章撰写与编辑。
利益冲突声明
作者声明，在本研究中不存在任何利益冲突。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金的资助（项目编号：32172976）。
Cuihong Ding|Yunxia Song|Weikai Ding|Junguo Ma|Xiaoyu Li
