牙鲆和大菱鲆四个炎性白细胞介素的免疫功能研究

• Main Author: 于超
• Other Authors: 孙黎
• Format: Other/Unknown Material
• Language: Chinese
• Published: 2022
• Subjects: 牙鲆,大菱鲆,白细胞介素,炎症反应,免疫防御; 农学; 农学::水产; Scophthalmus maximus
• Online Access: http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/178274

牙鲆（ Paralichthys olivaceus ）和大菱鲆（ Scophthalmus maximus ）是我国养殖鲆鱼的重要代表，在东部沿海地区已形成了大规模养殖模式。在牙鲆和大菱鲆养殖过程中，病害问题日益频发，造成了严重的经济损失。传统的抗生素和化学药物治疗虽然取得了一定效果，但也造成水环境污染，还有可能带来食品安全问题。深入了解养殖鲆类的免疫机制，将促进绿色病害免疫防控技术的研发。在本论文中，我们研究了鲆鱼重要免疫因子——炎性白细胞介素，包括牙鲆白细胞介素（Interleukin，IL）21（命名为PoIL-21）和34（命名为PoIL-34）以及大菱鲆IL-20（命名为SmIL-20）和IL-18，分析了它们在不同条件下的表达模式，以及在调节免疫和感染过程中发挥的作用，以期揭示鲆类的抗感染免疫机制，从而为安全高效的病害免疫防治奠定基础。 IL-21是一种多效性的细胞因子，在先天性免疫和获得性免疫中发挥着重要功能。在哺乳动物中，IL-21与受体结合可以激活JAK/STAT信号通路，调节多种细胞的增殖和活化。在本论文研究中，我们发现PoIL-21由142个氨基酸组成，有4个α螺旋和4个保守的半胱氨酸残基，与其他硬骨鱼的IL-21有25.17-46.25%的序列相似性。PoIL-21在多个组织中呈组成型表达，在肠道的表达水平最高。在肝脏、脾脏和肾脏中，PoIL-21的表达以时间依赖的方式受到迟缓爱德华氏菌感染的调节。PoIL-21是具有信号肽的分泌蛋白，在LPS（lipopolysaccharide）的刺激下可由外周血白细胞（peripheral blood leukocyte，PBL）分泌。重组PoIL-21（rPoIL-21）可以与多种细菌结合，并能显著抑制海豚链球菌的生长。rPoIL-21能与PBL结合，激活PoIL-21受体（PoIL-21R）的表达和特定的STAT通路，上调T细胞相关基因（CD8和T-bet）和炎症细胞因子（TNF-α和IL-1β）的表达水平，促进细胞的增殖和ROS（reactive oxygen species）产生，显著增强PBL抗细菌感染的能力。同样，rPoIL-21在牙鲆体内也可以上调T细胞相关基因和炎症细胞因子的表达水平。综上所述，这些结果表明PoIL-21是一种可以被细菌诱导的促炎细胞因子，具有广泛的细菌结合能力，在活化免疫细胞、调节宿主抗细菌免疫方面发挥着重要作用。 IL-34是2008年新发现的一种细胞因子，对包括免疫反应在内的多种细胞活动有重要影响。在哺乳动物中，IL-34可以调节多种细胞（单核细胞、巨噬细胞等）的增殖、分化、迁移和存活，参与病毒、细菌等感染引起的免疫反应。在鱼类中，关于IL-34功能的研究很少。在本论文中，我们研究了PoIL-34在炎症发生和免疫防御方面的功能。PoIL-34由215个氨基酸组成，有4个保守半胱氨酸残基用于形成二硫键，具有IL-34超家族的保守结构。PoIL-34与人和小鼠IL-34分别有22.54%和21.52%的序列相似性，与其他硬骨鱼IL-34的序列相似性相对更高。PoIL-34的表达在牙鲆的多种组织中被检测到，其中在肠道和心脏中的表达水平较高。迟缓爱德华氏菌感染能引起PoIL-34在免疫器官（肝脏、脾脏和头肾）中的表达上调。非变性凝胶电泳表明重组PoIL-34（rPoIL-34）以同源二聚体的形式存在。体外实验表明，rPoIL-34可以与PBL结合，激活JAK/STAT信号通路，上调炎症细胞因子（TNF-α和IL-1β）的表达水平，促进ROS和酸性磷酸酶的产生，增强细胞对细菌感染的抵抗力。体内实验表明，rPoIL-34对牙鲆个体也产生类似的刺激作用。当在牙鲆体内过表达PoIL-34时，促炎因子的表达明显增强，抑炎因子的表达受到抑制，牙鲆清除入侵细菌的能力得到增强。这些结果表明，PoIL-34可能通过诱导炎症发生和调节免疫应答，对牙鲆抗细菌感染的免疫防御有重要影响。 ...