2017-04-28
派(pai)森諾生物(wu)與華(hua)東(dong)師范大學(xue)合作(zuo)，在《Fish & Shellfish Immunology》（最新影響因子：3.025）發表文章(zhang)，探(tan)討不同濃(nong)度(du)的(de)硫化物(wu)對于凡納濱對蝦腸道的(de)健康影響及腸道菌群的(de)毒性作(zuo)用。
1 研究背景
硫化物(wu)(wu)(wu)是(shi)常見的(de)水(shui)體有毒污(wu)染物(wu)(wu)(wu)之(zhi)一(yi)，其主要來(lai)源之(zhi)一(yi)是(shi)水(shui)生(sheng)動物(wu)(wu)(wu)的(de)代謝物(wu)(wu)(wu)、殘骸(hai)等(deng)有機物(wu)(wu)(wu)通過厭氧條件下被微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)分解利用時產生(sheng)的(de)，所以(yi)在(zai)(zai)水(shui)生(sheng)環境中，其普(pu)遍存在(zai)(zai)于(yu)水(shui)和(he)底(di)部(bu)(bu)沉積(ji)物(wu)(wu)(wu)之(zhi)中。凡納濱對蝦(xia)的(de)糠(kang)蝦(xia)期階段生(sheng)活在(zai)(zai)水(shui)域底(di)部(bu)(bu)，不可避免的(de)會受(shou)到底(di)部(bu)(bu)沉積(ji)物(wu)(wu)(wu)中硫化物(wu)(wu)(wu)污(wu)染的(de)影(ying)響。
動物腸道是食物儲存、消化和營養吸收的重要器官，而(er)腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)中定(ding)植(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)量微(wei)生(sheng)物(wu)與宿(su)主之(zhi)間同(tong)樣存在(zai)著復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)共生(sheng)、共代(dai)謝(xie)及共同(tong)演(yan)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)關系。目前動物(wu)腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)炎癥狀(zhuang)態及完整性已被用于(yu)評估(gu)動物(wu)腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)況(kuang)，另外穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)菌(jun)群對于(yu)宿(su)主的(de)(de)(de)(de)(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)況(kuang)同(tong)樣重要。本研究目的(de)(de)(de)(de)(de)是通過腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)組織學、炎癥和免疫相(xiang)關因子(zi)表達以及腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)微(wei)生(sheng)物(wu)在(zai)不同(tong)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)濃度下的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)應變化(hua)(hua)，探討(tao)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)對于(yu)腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)健(jian)康(kang)及腸(chang)(chang)道(dao)(dao)(dao)菌(jun)群的(de)(de)(de)(de)(de)毒性作用。
2 研(yan)究方(fang)法
測序技術：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式(shi)：微生物組(zu)16S rRNA基(ji)因(yin)V4-V5區測序
樣本來源：凡納(na)濱對蝦腸道
實驗設計：對(dui)照組（control）5個樣本(ben)、低硫處(chu)(chu)理組（425.5 μg/L）5個樣本(ben)、高(gao)硫處(chu)(chu)理組（851 μg/L）5個樣本(ben)
3 研究結果
3.1 腸組織學研究
通過(guo)對不同(tong)硫化物濃度處(chu)理后的凡納濱對蝦(xia)(xia)腸(chang)(chang)道(dao)在(zai)顯微鏡下觀察，（a）對照組蝦(xia)(xia)腸(chang)(chang)上(shang)(shang)(shang)(shang)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)胞(bao)排列(lie)緊密，細(xi)(xi)胞(bao)間隙清晰，腸(chang)(chang)壁由(you)高(gao)柱狀(zhuang)上(shang)(shang)(shang)(shang)皮(pi)(pi)組織組成(cheng)；（b）在(zai)低濃度硫化物環境(jing)中，蝦(xia)(xia)部分(fen)(fen)腸(chang)(chang)上(shang)(shang)(shang)(shang)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)胞(bao)與腸(chang)(chang)壁間存在(zai)空隙，且部分(fen)(fen)腸(chang)(chang)上(shang)(shang)(shang)(shang)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)胞(bao)與基(ji)底膜處(chu)于(yu)分(fen)(fen)離狀(zhuang)態(tai)；（c）在(zai)高(gao)濃度硫化物環境(jing)中，腸(chang)(chang)上(shang)(shang)(shang)(shang)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)胞(bao)與基(ji)底膜完全處(chu)于(yu)分(fen)(fen)離狀(zhuang)態(tai)
3.2 四種炎(yan)癥因(yin)子的(de)基(ji)因(yin)表達
利(li)用實時熒光定量(liang)PCR技術，對MSTN、HSF1、TNF-α以(yi)及CTL3四種炎癥(zheng)因子的表達(da)(da)量(liang)進行相(xiang)對定量(liang)，其中(zhong)(zhong)（a）MSTN因子在(zai)低硫處理(li)組與高硫處理(li)組中(zhong)(zhong)表達(da)(da)量(liang)顯著下調(diao)(diao)；（b）HSF1因子在(zai)高硫處理(li)組中(zhong)(zhong)表達(da)(da)量(liang)顯著上調(diao)(diao)；（c）TNF-α與（d）CTL3兩種因子分(fen)別(bie)在(zai)低硫處理(li)組中(zhong)(zhong)表達(da)(da)量(liang)顯著上調(diao)(diao)，但(dan)在(zai)高硫處理(li)組中(zhong)(zhong)顯著下調(diao)(diao)；
3.3 腸道菌群數據分析
MiSeq平臺每個樣本平均產出34962條序列，利用GraPhlAn構建菌群結構分類等級樹，以不同顏色區分各分類單元，并通過節點大小反映它們的豐度分布情況，從復雜的群落數據中快速發現優勢的微生物類群，其中Proteobacteria在不同分類等級微生物類群中豐度最高
Venn圖展示不同硫(liu)(liu)化物濃度分(fen)組(zu)(zu)中(zhong)共有(you)及(ji)特有(you)OTU分(fen)布(bu)情況，其中(zhong)三個(ge)組(zu)(zu)共有(you)OTU的(de)數量為(wei)664，與對照(zhao)組(zu)(zu)C進行比較(jiao)，低硫(liu)(liu)處理組(zu)(zu)L與高硫(liu)(liu)處理組(zu)(zu)H分(fen)別(bie)有(you)47和92個(ge)OTU是(shi)各(ge)組(zu)(zu)獨(du)有(you)的(de)
熱圖展示不同硫化物濃度分組中(zhong)凡納濱對蝦腸道屬水平物種豐度分布情況(kuang)，其中(zhong)Propionigenium、Ferrimonas、Vibrio與Photobacterium在硫化物處(chu)理組(zu)中(zhong)的相對(dui)豐度要高于對(dui)照組(zu)；Planctomyce與Microbacterium在(zai)對(dui)照組中的相對(dui)豐度要高于兩個(ge)硫化物處理組
門水平主(zhu)要細菌(jun)在對照(zhao)組(zu)與低硫(liu)處理組(zu)以(yi)及對照(zhao)組(zu)與高(gao)硫(liu)處理組(zu)中相對豐度比較，其(qi)中Cyanobacteria在(zai)低硫處(chu)理組與(yu)高(gao)(gao)硫處(chu)理組中(zhong)相對(dui)豐度均顯著高(gao)(gao)于對(dui)照組，但這兩個組均不(bu)包含Nitrospirae；另外Chlorobi在低硫(liu)處(chu)理組中相(xiang)對(dui)豐度顯著高于對(dui)照(zhao)組；Fusobacterium在(zai)高(gao)硫(liu)處理組中(zhong)相(xiang)對(dui)(dui)豐度顯著(zhu)高(gao)于對(dui)(dui)照組
屬水(shui)平主要(yao)細(xi)菌在對照組與低硫處(chu)理(li)組以(yi)及對照組與高硫處(chu)理(li)組中(zhong)相對豐度比(bi)較，其(qi)中(zhong)Microbacterium、Reichenbachiella、Parachlamydia與Shewanella在對照組中的相對豐度顯著高于兩個不同濃度的硫化物處理(li)組；Vibrio在(zai)低硫處理組中(zhong)相對豐度(du)顯著高于對照組，Photobacterium在兩個(ge)硫化(hua)物處理組中相對豐度顯著高(gao)于對照組
4 研究結論
本研究通過監測炎癥、免疫相關細胞因子和腸道菌群結構的變化，探討了不同濃度硫化物對凡納濱對蝦腸道健康和腸道菌群毒害作用的影響。從實驗中得出的數據可以看出，病原菌Cyanobacteria、Vibrio、Photobacterium的豐度在硫化物處理組中均有顯著增加，對比一些抗應激性細菌Chlorobi與Fusobacterium同樣也在硫化物處理組中顯著增加，而類似于可以緩解亞硝酸鹽毒性的Nitrospirae在處理組中卻顯著降低了；這些都表明了慢性暴露于硫化物污染環境中，對于蝦腸道菌群結構造成了很大的破壞，同時刺激炎癥與免疫系統的響應。
參(can)考(kao)文獻
Suo Y, Li E, Li T, et al. Response of gut health and microbiota to sulfide exposure in Pacific white shrimp Litopenaeus vannamei [J]. Fish & Shellfish Immunology, 2017, 63:87.
