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拟穴青蟹(Scylla paramamosain)是东南沿海一种重要的经济养殖蟹类,而青蟹的养殖长期受到细菌疾病的困扰。无脊椎动物,特别是在甲壳动物中,血淋巴在先天免疫调节和炎症反应中起着极其重要的作用,而其中血淋巴微生物稳态与个体健康状态息息相关。ROS(Reactive oxygen species)是细胞代谢产生的分子氧,是一组不稳定和高活性的分子或自由基。本实验室前期研究表明,在甲壳动物拟穴青蟹中,血淋巴菌群的稳态平衡可由ROS调控。肿瘤坏死因子受体相关因子6(Tumor necrosis factor receptor-associated factor 6, TRAF6)能够介导青蟹炎症因子、抗菌肽(AMPs, antimicrobial peptides)的表达,同时TRAF6可以与Ecsit结合成复合物调控线粒体ROS的产生,进而维持宿主血淋巴菌群的稳态平衡。而过氧化氢酶(Catalase, CAT)作为抗氧化酶之一,对ROS具有清除作用。因此本论文选取能够产生和清除ROS的TRAF6和CAT作为研究对象,拟探究不同ROS水平对青蟹血淋巴菌群结构与功能。论文取得的主要结论如下:
在SpTRAF6干扰之后,青蟹血细胞ROS水平显著降低,而血淋巴微生物数量显著上升。相反,干扰SpCAT之后,ROS水平显著增加,血淋巴微生物数量则显著减少。16SrDNA高通量测序结果表明,干扰SpTRAF6和SpCAT后血淋巴微生物结构均发生了显著变化,多样性均降低。与siGFP组相比,siTRAF6组的Proteobacteria(变形菌门)和Actinobacteria(放线菌门)丰度显著降低,siCAT组的Firmicutes(厚壁菌门)丰度显著升高。在属水平上,Bacteriodetes(拟杆菌属)和Parabacteroides(副拟杆菌属)在siTRAF6组和siCAT组均显著增加,Haliangium(嗜盐囊菌属)则在两个干扰组中均显著减少,而Blautia(布劳特氏菌属)和Phenylobacterium(苯基杆菌属)在siTRAF6组显著减少,在siCAT组显著增加。我们推测布劳特氏菌属和苯基杆菌属与ROS的生成有关,而拟杆菌属、副拟杆菌属和嗜盐囊菌属则与ROS失衡有关。其中,嗜盐囊菌属可能受到过氧化氢的调控。有趣的是,被鉴定为能产生SCFAs的菌属如FaecalibacteriumandBacteroides在siTRAF6组显著上调,这表明SCFAs的产生可能与高水平ROS相关。Spearman相关性分析结果表明ROS水平与肠道细菌、代谢通路间的相关关系与TRAF6的表达量基本一致,而与CAT的表达量正好相反。
进一步研究表明,SpTRAF6和SpCAT参与调控的ROS对血细胞自噬具有调节作用。干扰SpTRAF6后,血细胞自噬水平减少,而在SpCAT干扰之后血细胞自噬水平显著增强。以上结果表明,ROS在青蟹体内发挥着独特的作用,无论是不足还是过量都会破坏先天免疫,使血淋巴菌群和自噬发生改变。
综上所述,SpTRAF6和SpCAT参与了青蟹的先天免疫,并在维持血淋巴中ROS稳定方面(ROS的产生和消除)起重要作用,而这两者对ROS介导的血淋巴微生物平衡都至关重要。同时,SpTRAF6和SpCAT参与了血细胞自噬。研究结果对进一步探讨拟穴青蟹中ROS的调控机制及其对血淋巴菌群的影响奠定了基础。
在SpTRAF6干扰之后,青蟹血细胞ROS水平显著降低,而血淋巴微生物数量显著上升。相反,干扰SpCAT之后,ROS水平显著增加,血淋巴微生物数量则显著减少。16SrDNA高通量测序结果表明,干扰SpTRAF6和SpCAT后血淋巴微生物结构均发生了显著变化,多样性均降低。与siGFP组相比,siTRAF6组的Proteobacteria(变形菌门)和Actinobacteria(放线菌门)丰度显著降低,siCAT组的Firmicutes(厚壁菌门)丰度显著升高。在属水平上,Bacteriodetes(拟杆菌属)和Parabacteroides(副拟杆菌属)在siTRAF6组和siCAT组均显著增加,Haliangium(嗜盐囊菌属)则在两个干扰组中均显著减少,而Blautia(布劳特氏菌属)和Phenylobacterium(苯基杆菌属)在siTRAF6组显著减少,在siCAT组显著增加。我们推测布劳特氏菌属和苯基杆菌属与ROS的生成有关,而拟杆菌属、副拟杆菌属和嗜盐囊菌属则与ROS失衡有关。其中,嗜盐囊菌属可能受到过氧化氢的调控。有趣的是,被鉴定为能产生SCFAs的菌属如FaecalibacteriumandBacteroides在siTRAF6组显著上调,这表明SCFAs的产生可能与高水平ROS相关。Spearman相关性分析结果表明ROS水平与肠道细菌、代谢通路间的相关关系与TRAF6的表达量基本一致,而与CAT的表达量正好相反。
进一步研究表明,SpTRAF6和SpCAT参与调控的ROS对血细胞自噬具有调节作用。干扰SpTRAF6后,血细胞自噬水平减少,而在SpCAT干扰之后血细胞自噬水平显著增强。以上结果表明,ROS在青蟹体内发挥着独特的作用,无论是不足还是过量都会破坏先天免疫,使血淋巴菌群和自噬发生改变。
综上所述,SpTRAF6和SpCAT参与了青蟹的先天免疫,并在维持血淋巴中ROS稳定方面(ROS的产生和消除)起重要作用,而这两者对ROS介导的血淋巴微生物平衡都至关重要。同时,SpTRAF6和SpCAT参与了血细胞自噬。研究结果对进一步探讨拟穴青蟹中ROS的调控机制及其对血淋巴菌群的影响奠定了基础。