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研究揭示了鱼类如何通过鳃控制微生物

2019-01-29 11:23:40 • 来源：

宾夕法尼亚大学兽医学院教授Oriol Sunyer将鱼描述为“开放的肠道游泳”。他们的粘膜表面 - 皮肤，消化道和鳃 - 与水持续接触，包括水可能含有的任何病原体。在水产养殖设施中，这种暴露是一种风险，因为疾病可以迅速撕裂人群。为了改进保持鱼类健康的疫苗，研究人员因此非常有兴趣了解鱼类如何通过其粘膜表面检测和应对病原体。人们也非常有兴趣了解鱼类如何控制居住在呼吸道表面的“友好”微生物群落。

研究揭示了鱼类如何通过鳃控制微生物

在Nature Communications杂志上发表的一项新研究中，Sunyer及其同事在这一理解中取得了进展。他们的研究表明，鱼类在鳃中诱导产生特定抗体，以应对病原体的暴露。此外，研究人员发现鳃的微生物群上涂有同样的抗体，一种叫做IgT的免疫球蛋白，其功能最初是由Sunyer的实验室在2010年发现的。在此研究之前，人们认为只有哺乳动物才有这样的抗体。精制的局部粘膜免疫反应。

“我们的工作是第一个证明鱼可以对粘膜呼吸表面内的病原体和微生物群产生局部抗体反应的工作，”Sunyer说。“我们可能期望粘膜免疫球蛋白在控制哺乳动物肺部的微生物群方面发挥关键作用，这是一个尚未探索的问题。”

除了Sunyer，研究团队还包括第一作者Zhen Xu，Penn Vet的Fumio Takizawa和Daniela Gomez，巴塞罗那自治大学的David Parra，哥本哈根大学的Louise von Gersdorff Jorgensen和Clear Springs Foods的Scott E. LaPatra公司

在以前的工作中，Sunyer及其同事发现IgT是参与鱼体内脏和皮肤病原体反应的主要免疫球蛋白，他们发现IgT还可以覆盖生活在这些表面的共生细菌，可能有助于防止这些微生物失控并导致疾病。

因为鳃是被认为是粘膜表面的呼吸器官，研究人员希望看看那里是否存在类似的免疫防御机制。为了研究，他们首先检查了虹鳟鱼的鳃粘液，发现IgT很丰富，但其他免疫球蛋白，IgD和IgM也存在。通过检查鳃微生物群，他们发现IgT是鳃中的主要抗体包被细菌，与该团队早先在鱼皮和肠道中发现的结果一致。

为了确定这种流行是否表明IgT在鳃中对病原体的反应中起作用，研究人员将鳟鱼暴露于导致白斑病的寄生虫中，这是一种常见的养殖，宠物和野生鱼类感染，特别针对皮肤和鳃。

感染后几周，研究小组调查了留在鳃中的寄生虫，发现它们绝大多数都涂有IgT; 只有少数人有一些IgM包被，并且没有检测到IgD包被的寄生虫。感染后存活的鱼的鳃中产生IgT的B细胞也显着增加，这是IgT反应对抗寄生虫的关键。

Sunyer的研究小组观察到鱼类暴露于不同病原体后的类似反应，病原体是黄杆菌菌株，它影响皮肤和鳃，是养殖和野生淡水鱼死亡的主要原因。

进一步的实验证实，IgT和产生IgT的B细胞的这些增加对鳃是特异性的，而不是全身或血清产量增加的结果，这首次表明非哺乳动物物种可以在当地诱导专用粘膜免疫反应。

从进化的角度来看，研究结果表明呼吸表面的复杂免疫防御机制在脊椎动物进化的早期出现。

“我们的研究揭示了鱼类在粘膜免疫球蛋白和呼吸道表面之间的古老伙伴关系，从而表明从免疫学角度控制呼吸道表面的基本原则在所有下颚脊椎动物中都得到保护，”Sunyer说。

而且，在实际层面上，这项工作继续为制定更好，更便宜的鱼类疫苗的策略提供信息，这是使鱼成为世界上安全且可负担得起的食物蛋白质来源的关键一步。

“开发鱼类疫苗需要付出巨大的努力，”他补充说，包括所谓的“沐浴疫苗”，它们只是掉入水中，被动物的鳃和皮肤吸收。“因此，通过了解鳃粘膜免疫是如何起作用的，我们希望找到更好的方法将疫苗注射到这些动物的鳃中并诱导对传染病的保护性免疫。”

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