利用斑马鱼模型研究3种天然多糖抗鲤春病毒血症病毒效应机制

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:czd1986624
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据统计我国每年水产病害造成的经济损失约100多亿元。鲤科鱼类作为我国主要的水产养殖类群,在促进经济发展以及为人类提供优良蛋白质等方面具有十分重要的作用。鲤春病毒血症病毒(SVCV)是严重危害鲤科鱼类健康的病原,目前没有有效的药物能够治疗SVCV,在饲料中添加增强鱼类免疫力的饲用添加物作为应对SVCV有效方式之一。本研究通过在饲料中添加黄芪多糖(APS)、酵母葡聚糖(Yeastβ-Glucan)和鼠李糖乳杆菌GG胞外多糖(Lactobacillus rhamnose GG EPS),投喂斑马鱼,验证这3种天然多糖的抗SVCV活性,并从干扰素信号通路、细胞自噬水平以及斑马鱼肠道菌群变化等方面探讨其效应机制,为这3种多糖在水产养殖中的应用提供参考。主要研究结果如下:1黄芪多糖作为饲用添加物抗SVCV感染斑马鱼饲料中添加0.01%黄芪多糖显著提高了SVCV攻毒后斑马鱼的存活率,也显著提高了攻毒后斑马鱼脾脏干扰素(IFN)抗病毒免疫通路基因(ifnφ1、ifnφ2、ifnφ3、mxb)的表达。同时0.01%和0.02%黄芪多糖均提高了斑马鱼体重并减低了饵料系数,这个结果表明黄芪多糖促进了斑马鱼的生长。而且0.01%黄芪多糖组斑马鱼肠道总抗氧化能力水平的增加,丙二醛含量的降低,厚壁菌门和梭杆菌门丰度的增高,抑炎基因(il-10)、紧密连接蛋白基因(tjp1b、occludin1)和抗氧化相关酶基因(sod、gst和gpxa)表达的增加均表明0.01%黄芪多糖改善了斑马鱼肠道健康;然而,0.02%黄芪多糖却增加了斑马鱼血清中谷丙转氨酶活性以及肝脏中促炎因子(il-1β)基因的表达,损害了斑马鱼肝脏健康。2酵母葡聚糖作为饲用添加物抗SVCV感染斑马鱼基础饲料添加0.025%酵母葡聚糖显著提高了SVCV攻毒后斑马鱼的存活率;同时也显著提高了攻毒后斑马鱼脾脏干扰素(IFN)抗病毒免疫通路基因(ifnφ1、ifnφ2、ifnφ3、irf3、irf7、mavs、mxb和mxc)的表达。5μg/m L酵母葡聚糖在ZF4细胞中的添加对SVCV的吸附能力和ZF4细胞状态没有影响但是能够抑制SVCV的增殖,通过si RNA敲降髓样分化因子88(myd88)基因发现酵母葡聚糖的抗病毒功能不依赖于TLR2介导的My D88信号通路,检测酵母葡聚糖在攻毒SVCV过程中对细胞自噬水平的影响以及通过3-MA细胞自噬抑制剂抑制ZF4细胞自噬,推断酵母葡聚糖通过增强ZF4细胞自噬水平抗SVCV感染。0.025%酵母葡聚糖改变了斑马鱼肠道菌群组成,其中变形菌门丰度显著降低,梭杆菌门丰度显著增加,鲸杆菌的丰度显著增加,转接饲喂酵母葡聚糖组肠道菌群无菌斑马鱼抗SVCV效应显著高于转接对照组菌群的无菌斑马鱼,通过无菌斑马鱼转接鲸杆菌证明鲸杆菌能够提高无菌斑马鱼的抗病毒能力而且鲸杆菌菌体多糖也有抗病毒活性。3鼠李糖乳杆菌GG胞外多糖作为饲用添加物抗SVCV感染斑马鱼基础饲料添加0.5%和1%的LGG EPS显著提高了SVCV攻毒后斑马鱼的存活率;1%LGG EPS显著提高了攻毒后斑马鱼脾脏干扰素(IFN)抗病毒免疫通路基因(ifnφ1、ifnφ2、ifnφ3、irf3、irf7、mavs、mxb和mxc)的表达。5μg/m L LGG EPS在ZF4细胞中的添加对SVCV的吸附能力和ZF4细胞状态没有影响但是能够抑制SVCV的增殖,而且能够显著增强Ⅰ型干扰素信号通路基因的表达;通过si RNA敲降Ⅰ型干扰素通路关键基因TANK结合激酶1(tbk1)发现LGG EPS在ZF4细胞中的抗病毒功能消失,推断LGG EPS抗病毒功能依赖于Ⅰ型干扰素信号通路。与此同时1%LGG EPS改变了斑马鱼肠道菌群组成,其中变形菌门丰度显著降低,厚壁菌门丰度显著增加,转接LGG EPS组肠道菌群的无菌斑马鱼抗SVCV效应显著高于转接对照组菌群的无菌斑马鱼;体外培养饲喂结束后的肠道菌群,与对照组相比,LGG EPS相关菌群的上清有抗病毒活性,而且具有抗病毒活性的成分是一种蛋白质。综上所述,黄芪多糖、酵母葡聚糖和鼠李糖乳杆菌GG胞外多糖在斑马鱼饲料中添加均有抗SVCV活性,酵母葡聚糖通过增强细胞自噬水平抗SVCV感染,而鼠李糖乳杆菌GG胞外多糖通过激活Ⅰ型干扰素信号通路抗SVCV感染。与此同时饲喂酵母葡聚糖、鼠李糖乳杆菌GG胞外多糖后斑马鱼的肠道菌群均能提高斑马鱼抗病毒能力,而且筛选以及鉴定的鲸杆菌多糖和鼠李糖乳杆菌GG胞外多糖诱导的斑马鱼肠道菌群代谢产生的蛋白均有抗SVCV活性。因此这3种多糖作为饲用添加物抗SVCV感染的应用有着广阔的前景,而且从斑马鱼肠道菌群中也能开发出更多的益生物质帮助水产动物抗病毒感染。
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