方氏八腕蛸脑组织对中华聚缩虫感染的免疫反应：转录组学研究的启示

《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Immune response of Amphioctopus fangsiao brain to Aggregata sinensis infection: Insights from transcriptomic studies

　　• 对*A. sinensis*感染*A. fangsiao*大脑影响的转录组学分析。• 视叶表现出显著的感染相关转录变化。• 已发现参与*A. fangsiao*大脑免疫反应的关键通路和基因。## 引言头足类动物的科学和商业价值日益受到认可，促使人们关注其潜在的健康威胁，包括病原微生物和其他致病因素。准确识别疾病病因、进行病理分析以及实施有效治疗对其健康至关重要。由于头足类动物皮肤脆弱，在捕捞和处理过程中产生的擦伤可能导致病原体入侵和感染（Gestal et al., 2019）。鉴于鱿鱼和墨鱼是活跃游泳的动物，在设计养殖设施时必须尽量减少皮肤损伤。高密度养殖或水质不良可能会对其免疫系统产生不利影响，增加患病风险（Arkhipkin et al., 2015; Shan et al., 2023）。因此，提高养殖头足类动物的健康水平和存活率与快速准确的疾病诊断和治疗密切相关。*Aggregata* spp.是异生寄生虫，其无性世代在中间宿主甲壳类动物的消化道中发育，其有性世代则发生在头足类动物的消化道中（Hochberg, 1983; Gestal et al., 2002a; Gestal et al., 2002b）。*Aggregata*感染会削弱头足类动物的先天免疫反应，使其更容易受到二次感染的侵袭，可能导致死亡（Gestal et al., 2019）。因此，*Aggregata*被认为是影响野生和养殖头足类动物最危险的病原体之一（Hochberg et al., 1990）。八腕目（软体动物门：头足纲）因具有高级脑叶、类似脊椎动物的眼睛和复杂的感觉器官等进化特征，在生物医学和行为学研究中引起了广泛关注（Hochner et al., 2006; Shigeno et al., 2018; Schnell et al., 2021）。章鱼的脑由几个脑叶组成，根据其结构和功能可分为三个不同区域：食道上团、食道下团和视叶（Young, 1971; Nixon and Young, 2003）。食道上团主要在调节精确运动和认知过程（包括觅食和防御行为）方面发挥关键作用（Shigeno and Yamamoto, 2002; Boycott, 1961）。它包含高度分化的结构，负责不同的认知功能。相反，食道下团主要作为低级和中级运动中枢，控制腕、外套膜和内脏的运动（Boycott, 1961; Young, 1971）。这些脑叶积极参与章鱼多样化运动活动的协调和执行。此外，双侧视叶作为中枢脑的延伸，处理来自眼睛的视觉输入。值得注意的是，它们还参与与记忆、行为启动和控制相关的其他高级认知功能（Hochner et al., 2006）。近期关于章鱼对*Aggregata*感染免疫机制的研究主要集中在盲囊和血细胞上。例如，Castellanos-Martínez and Gestal (2013)；Castellanos-Martínez et al. (2014)等发现，头足类动物的*Aggregata*感染会导致盲囊中抗氧化基因的上调，涉及病原识别等免疫功能的基因表达，以及在受感染的普通章鱼（*Octopus vulgaris*）血细胞中仅表现出微弱的过氧化物酶活性。这些发现为了解*Aggregata*感染对章鱼免疫反应机制的影响提供了有价值的见解。虽然*Aggregata*感染引起的消化道组织病理学损伤已被广泛描述（Gestal et al., 2002a; Gestal et al., 2002b; Gestal et al., 2019; Colunga-Ramírez et al., 2021），但尚未有关于该寄生虫侵入受血脑屏障保护的中枢大脑的报告，也未有关于寄生虫代谢物或分泌物对中枢脑组织影响的报道。*A. fangsiao*是最具代表性的章鱼之一，是一种底栖和近海章鱼，因其营养价值和新鲜口感而深受消费者喜爱。Ren and Zheng (2022)在养殖*A. fangsiao*过程中发现消化道和外套膜中分布有寄生虫白色卵囊，经鉴定命名为*A. sinensis*。养殖*A. fangsiao*感染*A. sinensis*对其种群产生了重大不利影响，导致经济损失和生态风险（Ren and Zheng, 2022）。此外，我们还发现野生*A. fangsiao*中存在*A. sinensis*感染。在本研究中，我们采用组织学方法研究了感染*A. sinensis*的*A. fangsiao*大脑的组织病理学特征。为了研究章鱼大脑免疫反应的分子机制，我们比较了感染和未感染章鱼在三个主要脑区（SUP、SUB和OL）之间的基因表达差异。本研究旨在提供分子层面的见解，以有助于疾病预防和治疗，从而可能促进*A. fangsiao*的健康养殖。## 各章节摘要### 伦理声明*A. fangsiao*既不是濒危物种也不是受保护物种。本研究中的所有实验均按照国家和机构指南进行。为尽量减少痛苦，所有章鱼在组织采集前均在3.5% MgCl?溶液中深度麻醉。### *A. fangsiao*的采集与取样从当地市场共收集了40只章鱼，并在实验室（中国海洋大学教育部海洋牧场重点实验室，中国）养殖3至5天以适应环境。所有……### *A. sinensis*组织学图1展示了寄生虫感染章鱼大脑的代表性组织学图谱。*A. sinensis*的卵囊可侵入*A. fangsiao*的食道上团、食道下团和视叶（图1a、b和c）。感染发生在神经纤维丛和胞体层，感染脑叶中出现的一些空泡被寄生虫卵囊填充。在卵囊侵入区域，神经纤维表现出扩张，与……相比，周围组织排列更松散。### 讨论*Aggregata*被公认为头足类动物最常见和最危险的原生动物寄生虫之一，能够损害头足类宿主的消化系统（Hochberg et al., 1990）。先前的分子、系统发育和形态学分析表明，*A. sinensis*具有物种特异性宿主（Ren and Zheng, 2022），使其成为在*A. fangsiao*中唯一已记录的球虫。需要注意的是，本研究的物种鉴定是基于形态学标准。### 结论在本研究中，我们分析了感染和未感染*A. sinensis*的*A. fangsiao*大脑SUP、SUB和OL的转录组数据。该分析鉴定了几条与炎症反应、免疫反应和神经过程相关的信号通路和基因。这些发现为深入研究*A. fangsiao*神经系统与免疫系统之间的相互作用提供了基础数据。### CRediT作者贡献声明**Wang Lihua：** 撰写——初稿，方法论，调查研究，数据整理。**Li Shuwen：** 撰写——初稿，方法论，调查研究，数据整理。**Zheng Xiaodong：** 撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，资金获取，概念构思。### 出版同意所有作者均已阅读并批准最终修订稿，并同意将其提交并发表于《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》期刊。### 伦理批准*A. fangsiao*既不是濒危物种也不是受保护物种。本研究中的所有实验均按照国家和机构指南进行。### 资金本工作得到国家自然科学基金（编号：32170536）的支持。### 未引用参考文献Andrews, 2010Berto et al., 2014Bolger et al., 2014Chen et al., 2018Jiang et al., 2022Langfelder and Horvath, 2008Love et al., 2014Patro et al., 2017Saada et al., 2009Szklarczyk et al., 2023Tian et al., 2022### 利益冲突声明作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。Wang Lihua | Li Shuwen | Zheng Xiaodong