全球对虾养殖业正面临严峻的生物安全挑战,特别是在2019年10月中国南方育苗场出现的"半透明幼体病"(TPD),这是最具致死性的新发疾病之一。该病主要影响凡纳滨对虾(P. vannamei)的幼体P5-P7阶段,发病时间短、死亡率高(Zou et al., 2020; Yang, 2022)。症状出现后三天内,死亡率超过90%。受感染的幼虾表现为停止摄食、活动减少、肝胰腺苍白萎缩、消化道空虚。由于这些临床症状,当地养殖户将该病命名为"半透明幼体病(TPD)"或"玻璃幼体病(GPD)"(Zou et al., 2020)。疫情迅速蔓延,扩散至中国北方养殖区域,导致2020年超过80%的沿海凡纳滨对虾幼体育苗场关闭,并且近期也发现在养殖商品虾中发生了该病,从而对对虾养殖业构成巨大威胁(Yang, 2022)。
致病性研究已证实,TPD的病原体是携带特定毒力质粒4的副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus,VpTPD)菌株。与引起急性肝胰腺坏死病(AHPND)的菌株不同,VpTPD不携带PirAB毒素基因,而是编码一组新型"弧菌高毒力蛋白"(VHVP),其中VHVP-2被认为是核心致死因子(Liu et al., 2023)。生物信息学和结构生物学分析显示,VHVP-2蛋白含有保守的SpvB样结构域(沙门氏菌质粒毒力蛋白B)和TcdB毒素复合结构域(Liu et al., 2023)。SpvB是一种强效ADP-核糖基转移酶,可特异性修饰宿主细胞内的单体型球状肌动蛋白(G-actin),阻断其聚合为纤维状肌动蛋白(F-actin)(Otto et al., 2000; Tezcan-Merdol et al., 2001)。细胞骨架肌动蛋白的破坏被认为是导致肝胰腺导管上皮细胞变圆、坏死和脱落,以及中肠平滑肌层结构溶解的直接原因(Liu et al., 2023)。这一致病机制的推测与临床观察到的严重肠穿孔和"中肠平滑肌坏死(MSMN)"的病理特征相吻合(Srisala et al., 2025)。
在养殖业中,传统的疾病管理通常依赖于化学品和抗生素。然而,这些药物的滥用不仅导致耐药菌株的出现,还引发了严重的食品安全和环境污染问题(Lin et al., 2017)。后生元,被定义为"赋予宿主健康益处的非活性微生物及其代谢物制剂",近年来作为一种更安全、更稳定的替代方案受到越来越多的关注。与活益生菌相比,后生元具有无致病性风险、易于运输和储存、剂量精确等优点。研究表明,特定的后生元(如灭活的植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌)可以通过调节宿主免疫应答、增强物理屏障完整性和改善肠道微生物组来增强对虾的疾病抵抗力(Ren et al., 2022)?(Li et al., 2013)。特别是,最近的一项研究表明,复合后生元制剂(SYNLAC Prime)能有效调节凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)的生长性能、非特异性免疫和肠道健康,为其在甲壳类动物养殖中的应用奠定了生理基础(Cheng et al., 2025)。然而,关于后生元如何特异性防御由细胞骨架毒素(如VHVP-2)驱动的病理过程,仍缺乏深入的分子机制研究。
转录组测序技术(RNA-seq)为阐明这种复杂的宿主-微生物组-病原体相互作用提供了有力工具。既往研究表明,病原体感染可触发JAK-STAT和Toll样信号等经典免疫通路的激活(Du et al., 2016; Dai et al., 2017)。然而,作为甲壳类动物的核心代谢和免疫器官,肝胰腺在后生元预处理后如何通过重塑其基因表达谱来对抗细胞骨架破坏,仍尚不清楚。
本研究旨在填补这一知识空白。我们系统评估了复合后生元制剂对VpTPD感染的保护作用。虽然先前的研究大多集中于一般的免疫刺激,但在细胞骨架毒素暴露期间,特别是蛋白质水平的特异性多组学响应仍未知。通过将组织病理学观察与深度转录组分析和凡纳滨对虾的新型无创粪便蛋白质组分析相结合,我们试图揭示后生元通过多组学表型与基因型关联分析强化细胞骨架和肌肉收缩通路,从而对抗VpTPD诱导的致死性损伤的分子机制。这为TPD的精准防控提供了理论基础。