副溶血弧菌感染斑马鱼的致病性及天然免疫应答研究

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近年来随着水产养殖业的发展,水产动物病害问题也日益突出,副溶血弧菌(Vibrioparahaemolyticus,Vp)是引起多种海水鱼类产生弧菌病的主要病原菌之一。由于水产动物重大病害频频发生给水产养殖业造成灾难性的危害,使得免疫防治技术在鱼病防治中呈现出日益广阔的应用前景。因此,对鱼类免疫机制的研究受到国内外学者的广泛关注,且尤为重视天然免疫应答机制的研究。斑马鱼(Daniorerio)拥有完整的免疫系统(特异和天然免疫系统),而且体型小,生命周期相对较短,易于实验室养殖,便于开展大规模的试验。斑马鱼是研究鱼类传染病的发病机理和免疫应答等基础研究的最合适的模型动物。本研究用副溶血弧菌的鱼类致病株(Vp1.2164)和人类致病株(Vp17)为研究对象,以斑马鱼为感染动物模型,探讨参与天然免疫应答的炎性细胞因子的变化规律。首先,系统比较了不同保藏方法对副溶血弧菌的毒力及生物学特性的保藏效果,为进行后续的相关研究提供了先决条件;其次,摸索其感染斑马鱼的有效方式及其致病性,分析了不同感染方式下致病菌株对斑马鱼的致病性;最后,采用荧光定量PCR技术检测了斑马鱼在创伤感染和腹腔注射副溶血弧菌后,比较了2株副溶血弧菌创伤感染和腹腔注射感染斑马鱼后,IL-1β、IFN和TNF这3种炎性细胞因子的表达变化,得到以下主要结论:1、本研究发现不同保藏方法,副溶血弧菌随保藏时间的延长毒力有不同程度的下降。短期保藏,室温斜面保藏比4℃斜面保藏效果好;长期保藏,-80℃甘油保藏和冷冻真空干燥保藏效果较好,均为24个月以上;在-20℃,保护剂脱脂牛奶比甘油的效果要好,而在-80℃甘油保藏效果很好,说明甘油在超低温下作为保护剂更适合副溶血弧菌。2、本研究发现鱼类致病株(Vp1.2164)与人类致病株(Vp17)对野生斑马鱼的毒力差异不显著,两者均出现典型的败血症症状,可在死亡鱼的体内再分离到副溶血弧菌。组织病理切片显示肠粘膜上皮细胞脱落、炎性水肿,脾脏充血,水肿。斑马鱼在肌肉注射、腹腔注射感染或者创伤皮肤后浸泡下易感染副溶血弧菌,单纯的浸泡不会被感染。相比而言,腹腔注射较易操作,是较优的感染途径。3、本研究用鱼类致病株(Vp1.2164)与人类致病株(Vp17)分别创伤感染和腹腔注射感染斑马鱼,利用荧光定量PCR技术检测IL-1β、IFN和TNF三种炎性细胞因子的mRNA转录水平变化。结果表明:与对照相比,2株细菌不同感染条件下斑马鱼3种基因的表达量随着感染时间延长均呈现出先升高后降低的变化特点。创伤感染Vp1.2164和Vp17的斑马鱼在8h,IL-1β表达水平达到高峰,分别为对照组的125.7和100.9倍;TNF的表达水平也在8h达到高峰,分别为对照组的249和55倍;而IFN的表达量达最大值的时间在2株菌中出现差异,创伤感染Vp1.2164的斑马鱼在8h,约为对照组的11.6倍,而感染Vp17的斑马鱼在4小时,为对照组的10.4倍。腹腔注射感染Vp1.2164和Vp17斑马鱼的IL-1β表达水平在4h达到高峰,分别为对照组的56.5和48.8倍;IFN表达水平也在4h达到高峰,分别为对照组的11和2倍;而TNF的表达量达最大值的时间在2株菌中出现差异,腹腔注射感染Vp1.2164的斑马鱼在4h,约为对照组的143倍,而感染Vp17的斑马鱼在2小时,为对照组的46.2倍。结果显示斑马鱼在感染后发生急性炎症反应,且创伤后浸泡副溶血弧菌感染反应比腹腔注射慢,但8h后感染鱼发生了非常强烈的炎症反应,3种炎症相关因子表达水平比腹腔注射感染的鱼高。综上所述,我们采用适宜的菌种保藏方法保持副溶血弧菌的毒力稳定后,以斑马鱼作为感染的动物模型,采用有效的感染方法,通过检测炎性细胞因子的表达变化,研究副溶血弧菌与斑马鱼之间感染与抗感染的相互作用,为鱼体抗细菌的天然免疫应答机制研究提供了很好的研究基础。本研究的方法和结果将对今后以斑马鱼为研究模型的宿主和病原体之间的相互作用和天然免疫应答的机制探究提供良好的理论基础。
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