DHA和ARA在仿刺参低温及免疫应激中的作用及其调控机制的初步研究

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仿刺参(Apostichopus japonicus)属于棘皮动物门(Echinodermata)海参纲(Holothroidea),是我国北方沿海地区重要的水产养殖物种。研究表明,每年越冬后的融冰期是养殖仿刺参疾病或死亡的高发期,严重影响了地区养殖经济的发展。实验检测发现,低温应激后在致病菌胁迫时仿刺参的存活率降低,即低温应激降低了仿刺参免疫应答作用。因此,实验将系统地筛选影响仿刺参越冬期免疫作用(低温及免疫应激)的关键因素,为刺参越冬期的绿色健康养殖提供研究方向和理论基础。实验基于代谢组学分析低温应激及免疫胁迫对仿刺参体内代谢产物的影响,实验共筛选出409种差异代谢物,低温应激组筛选出显著差异代谢物21种,免疫胁迫组筛选出显著差异代谢物36种,其中脂质代谢物-溶血磷脂在两种应激下变化最为显著,含量明显上调,这表明脂质物质在刺参的低温及免疫应激中具有重要作用。由于多不饱和脂肪酸是溶血磷脂的重要组成部分,实验进一步利用GC-MS检测低温应激及免疫胁迫条件下仿刺参体内脂肪酸的组成。结果发现,在免疫应激时刺参机体ARA显著上调,低温应激时ARA出现下调,DHA却显著上调,当先低温后免疫应激后,检测发现刺参机体内的ARA不再上调,这表明在双重应激(低温/免疫)下ARA/DHA的代谢失衡是仿刺参低温应激后免疫能力降低的重要原因。实验进一步分析刺参机体响应低温/免疫应激调控ARA/DHA代谢失衡的分子机制。研究表明,多不饱和脂肪酸延伸酶Elovl5是仿刺参ARA和DHA合成代谢的关键酶。在低温应激以及免疫胁迫下,实验利用实时荧光定量技术检测仿刺参多不饱和脂肪酸延伸酶Aj-Elovl5的表达情况,结果发现,低温刺激时仿刺参体内Aj-Elovl5转录水平显著上调,免疫胁迫时Aj-Elovl5表达显著下调,这表明Aj-Elovl5在低温及免疫应激中参与调控ARA和DHA的合成,且在仿刺参DHA的合成中具有重要作用。利用RNA干扰技术(RNAi)在活体水平对Aj-Elovl5进行沉默后发现,仿刺参体内DHA含量下调,进一步低温处理后其体内DHA含量将不能出现明显上调,上述结果表明Aj-Elovl5参与正向调控仿刺参体内DHA的合成,且在低温应激时上调DHA的表达,但是,刺参机体在双重应激下是如何调控ARA的代谢合成有待于进一步深入研究。综合上述结果,实验表明DHA/ARA的代谢失衡是仿刺参低温应激后免疫能力降低的重要原因,刺参在低温及免疫应激中通过调控Aj-Elovl5的表达进而调控刺参机体内DHA的代谢合成过程。
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