论文解读-嗜水气单胞菌感染对鲤鱼氧化应激、非特异性免疫、自噬和凋亡的影响


今天给大家分享一篇发表在DCI上的文章——《嗜水气单胞菌感染对鲤鱼氧化应激、非特异性免疫、自噬和凋亡的影响》,实验设计以及行文较为基础,对于新手研究生具有借鉴意义。


嗜水气单胞菌是淡水养殖中最常见的致病菌之一,嗜水气单胞菌属于革兰氏阴性兼性厌氧菌,在自然生态系统(如淡水河流和沿海地区)以及自来水中普遍存在,该菌产生的毒素具有溶血性、细胞毒性及肠致病性,可引起鳗鲡的赤鳍病、鲤和金鱼竖鳞病、鲢和鳙的打印病、青鱼草鱼的细菌性肠炎,还可导致鱼类的败血症。这项研究中,通过酶活性测定、qPCR和WB技术探究了由嗜水气单胞菌引起的鲤肝毒性机制。研究了鲤对嗜水气单胞菌应答过程中的氧化应激、自噬和凋亡现象,旨在更好理解鲤感染嗜水气单胞菌的致死原因。

一、实验设计




二、实验结果

1.急性攻毒感染实验死亡率和半数致死浓度(如表2)



2.抗氧化酶活力
(1)血清和肝脏
血清中(Fig.2A),GSH活性在感染后的第一天达到峰值,SOD活性在第三天达到顶峰。但是这两种酶的活性水平在第七显著下降(P <0.05),而且高浓度细菌注射组(C2)的这两种酶活性水平大都低于低浓度注射组(C1)。此外,实验组中的丙二醛(MDA)活性水平与感染后第一天的对照组相似,但在感染后第3/5/7天相对于对照组显著增加(P <0.05);MDA水平在感染后第7天达到峰值。
肝脏中(Fig.2B),随着感染时间的延长,GSH和SOD活性水平一开始上调,随后以剂量依赖的方式下调。两种酶的水平在感染后第3天达到高峰,但在第7天下降到最低点。与前两项指标相比,随着感染时间的延长,MDA含量较对照组明显升高。此外,高浓度细菌注射组的丙二醛含量普遍高于低浓度细菌注射组。



(2)肠道和鳃
肠道中(Fig.3A),实验组GSH、SOD、MDA活性水平与对照组比较均有显著性差异,但是感染后第一天MDA和第三天感染后所有指标水平除外。高细菌浓度注射组的GSH和SOD活性水平明显高于对照组,感染后的第5、第7天这些酶的活性显著降低。MDA水平在感染期间普遍升高,在感染后第5天和第7天,显著升高(P < 0.05)。
鳃中(Fig.3B),GSH和SOD两种酶的活性水平在感染第3天达到高峰,在第7天最低。感染后第5天和第7天,MDA含量在整个感染过程中不断增加,与对照组有显著差异。



3.非特异性免疫酶活性(ACP, AKP, LZM)
(1)血清和肝脏
血清中(Fig.4A),实验组ACP活性和对照组没有显著性差异。AKP活性在感染第一天显著下降,其他时间没有显著性差异。高浓度细菌注射组感染后第3天LZM活性较对照组明显升高(P < 0.05),而感染后第7天LZM活性较对照组明显降低。
肝脏中(Fig.4B),高浓度细菌注射组感染后第1、3 天ACP和LZM活性明显升高(P < 0.05),但是第5、7 天肝脏ACP和LZM活性显著降低(P < 0.05)。AKP浓度在高细菌浓度注射组感染后第一天就达到高峰。



(2)肠道和鳃
肠道中(Fig.5A),与对照组相比,嗜水气单胞菌感染后1 天后实验组ACP、AKP、LZM活性水平显著升高。然而,在感染后的第5天和第7天,这些酶的活性水平显著下降(低浓度细菌注射组ACP活性水平除外)。嗜水气单胞菌感染后第3天实验组ACP、AKP、LZM活性水平无对照组相比无显著性变化。
鳃中(Fig.5B),ACP和LZM活性水平相似。感染后第1天和第5天,这些酶的活性水平在对照组和治疗组之间没有显著差异。然而,ACP和LZM的活性水平在实验组一般在感染后第3 天高于对照组,在感染后7 天明显低于对照组。AKP活性水平在感染后第1、3天开始升高,随后在第5、7天降低。

4.基因荧光定量
(1)自噬相关基因:发生显著性变化 (仅示肝脏)



(2)凋亡相关基因
Bcl-2在肝脏和肾脏的表达在低浓度组感染后第1天显著上调,在高浓度组感染后第3天显著上调。感染后第3天,Bcl-2在大脑中的表达也显著增加;与对照组相比,Caspase3在嗜水气单胞菌感染早期显著下调,在感染后期(第5天和第7天),实验组Caspase3表达水平与对照组无显著差异,但Caspase3表达水平上调。



5.WB检测自噬蛋白表达
通过检测自噬蛋白的标志物LC3B的表达水平,探讨嗜水气单胞菌是否引起了鲤鱼的自噬。WB结果表明感染后的第三和第五天,高细菌注射组中LC3B -∥/ LC3Bǀ比率在肝脏增加,表明嗜水气单胞菌感染会引起鲤鱼体内自噬现象的发生。



6.总结
本研究结果表明嗜水气单胞菌感染对鲤鱼有一定的毒性作用。虽然引起了氧化应激等应激反应,但这些反应并不能维持细胞的稳态。嗜水气单胞菌可引起鲤鱼的氧化损伤、非特异性免疫反应和自噬,可能在感染后期引起细胞凋亡。这些因素的综合作用可能导致鲤鱼死亡。这些发现为阐明嗜水气单胞菌对鲤鱼的毒性机制提供了依据。