一株戊糖片球菌增强斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染的机制探究

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随着中国养殖规模的全面扩大,水产养殖业逐渐朝着集约化、高密度养殖模式发展。这种发展趋势下,病原菌的感染正在严重制约着我国水产养殖业的可持续发展。在养殖业抗生素禁用背景下,通过使用安全环保的益生菌来抑制水产养殖中病原菌的感染获得了广泛的关注。近年来在鱼类上的研究表明,益生菌可以通过调控肠道微生物组成增强鱼体抵抗病原菌感染。然而,益生菌在这一过程中发挥效应的分子机制目前还不是很清楚。据报道,戊糖片球菌可以增强草鱼对嗜水气单胞菌抵抗,但是背后的分子机制尚未揭晓。本实验室先前从罗非鱼肠道中筛选出一株命名为YC的戊糖片球菌,但是否可以增强鱼类抵抗病原菌感染还未探究。因此,针对以上未解决的问题,本研究以斑马鱼为模型,对戊糖片球菌YC增强宿主抵抗嗜水气单胞菌感染的机制进行了探究,主要研究成果分为以下三个方面:1.戊糖片球菌YC对不同年龄段斑马鱼感染保护效应临床上的研究发现,给儿童和成人服用同一类型的益生菌相同时间,益生菌效果不一。因此,本研究首先探索了戊糖片球菌YC的对不同年龄段斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染的影响。在7天龄幼年斑马鱼和3月龄成年斑马鱼生活水体中添加106 CFU/mL戊糖片球菌YC 4周,随后进行为期7天的108 CFU/mL嗜水气单胞菌攻毒。结果表明戊糖片球菌YC水体添加4周可以增加成年斑马鱼嗜水气单胞菌感染存活率,而在幼鱼上无此效应。2.戊糖片球菌YC处理时间对成年斑马鱼感染保护效应在其他鱼种的研究已经报道了益生菌施用不同时间对鱼体抵抗病原菌感染效果不同。本研究发现YC施用4周可以增强成年斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染,但是YC发挥效应的时间点目前还不清楚。为了解决此问题,本研究通过给成年斑马鱼分别施用戊糖片球菌YC1周(YC1W)、2周(YC2W)、3周(YC3W)和4周(YC4W),对YC菌发挥效应的时间进行了探索。结果发现,YC3W组和YC4W组斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染的存活率显著高于对照组,并且YC4W组的存活率最高,而YC1W组和YC2W组存活率与对照相比,没有表现出差异。3.戊糖片球菌YC增强斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染的分子机制鱼类养殖研究中,益生菌的使用已经作为一种抵抗病原菌的治疗策略,但是其分子机制的不清晰在很大程度上限制了益生菌的使用。临床研究中,肠道微生物被证明在益生菌枯草芽孢杆菌治疗的艰难梭菌感染中是必不可少,这表明肠道微生物在益生菌介导的宿主抵抗病原菌感染中发挥了重要作用。因此,本研究对对照组(CON)、加菌1周组(YC1W)和加菌4周组(YC4W)肠道菌群进行测序,分析了YC菌施用引起的肠道菌群组成的变化。结果发现YC4W组显著上调的菌株中多株菌与短链脂肪酸的产生相关。后续,通过气相色谱,检测到了YC4W组丁酸含量发生了显著上调。通过转录组测序分析,我们发现NLRP3炎性小体激活在YC增强斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染中发挥了重要作用。通过丁酸钠饲料回补、siRNA干扰和流式细胞检测,进一步验证了肠道NLRP3炎性小体激活在YC菌增强斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染中发挥关键作用,其中微生物代谢产物丁酸在这一过程扮演了效应分子的角色。综上所述,本研究揭示了一株筛选自罗非鱼肠道的益生菌戊糖片球菌YC增强成年斑马鱼抵抗嗜水气单胞菌感染的机制。此外本研究还表明了益生菌对宿主炎症的促进在病原菌抵抗方面发挥了重要作用。
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