2017-06-11
派(pai)森諾(nuo)生物與華東師范大學合(he)作，在《Fish & Shellfish Immunology》（影響因子：3.025）發表(biao)文章，探討不同濃度的硫(liu)化物對于凡納(na)濱對蝦腸(chang)道(dao)的健康影響及腸(chang)道(dao)菌群的毒性(xing)作用。
1 研究背景
硫化物(wu)(wu)是(shi)常見的(de)水(shui)體有毒(du)污染物(wu)(wu)之一，其主要來源之一是(shi)水(shui)生(sheng)動物(wu)(wu)的(de)代謝物(wu)(wu)、殘(can)骸(hai)等有機物(wu)(wu)通過厭氧條件下被微生(sheng)物(wu)(wu)分(fen)解利(li)用時產生(sheng)的(de)，所以在水(shui)生(sheng)環境中(zhong)，其普遍存在于水(shui)和底部沉積物(wu)(wu)之中(zhong)。凡納濱(bin)對蝦的(de)糠(kang)蝦期階段生(sheng)活在水(shui)域底部，不可(ke)避免(mian)的(de)會受到底部沉積物(wu)(wu)中(zhong)硫化物(wu)(wu)污染的(de)影響。
動物腸道是食物儲存、消化和營養吸收的重要器官，而腸(chang)道(dao)(dao)(dao)中定植的(de)大(da)量微(wei)(wei)生物(wu)(wu)與宿主之間同(tong)樣存在(zai)著(zhu)復雜的(de)共(gong)(gong)生、共(gong)(gong)代謝(xie)及共(gong)(gong)同(tong)演(yan)化的(de)關系。目(mu)前動(dong)物(wu)(wu)腸(chang)道(dao)(dao)(dao)的(de)炎癥狀(zhuang)態(tai)及完整性已被用于(yu)評(ping)估動(dong)物(wu)(wu)腸(chang)道(dao)(dao)(dao)的(de)健康(kang)(kang)狀(zhuang)況，另(ling)外(wai)穩(wen)定的(de)腸(chang)道(dao)(dao)(dao)菌群對于(yu)宿主的(de)健康(kang)(kang)狀(zhuang)況同(tong)樣重(zhong)要。本研究目(mu)的(de)是通過腸(chang)道(dao)(dao)(dao)組織(zhi)學、炎癥和免疫相關因(yin)子表達以及腸(chang)道(dao)(dao)(dao)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)在(zai)不同(tong)硫化物(wu)(wu)濃度下的(de)相應(ying)變化，探討硫化物(wu)(wu)對于(yu)腸(chang)道(dao)(dao)(dao)健康(kang)(kang)及腸(chang)道(dao)(dao)(dao)菌群的(de)毒(du)性作用。
2 研(yan)究方法(fa)
測序(xu)技術：Illumina MiSeq高通量測序(xu)平(ping)臺
測序模式：微生物(wu)組(zu)16S rRNA基(ji)因V4-V5區測序
樣(yang)本來源：凡納濱對蝦(xia)腸道(dao)
實驗(yan)設計(ji)：對照組（control）5個樣(yang)本、低硫處理組（425.5 μg/L）5個樣(yang)本、高硫處理組（851 μg/L）5個樣(yang)本
3 研究結果
3.1 腸組織學研究
通過對(dui)不同(tong)硫化物濃度(du)處理后的凡(fan)納濱對(dui)蝦(xia)腸道在(zai)顯(xian)微鏡(jing)下觀察，（a）對(dui)照組(zu)蝦(xia)腸上(shang)皮(pi)細胞(bao)(bao)排列緊密(mi)，細胞(bao)(bao)間隙(xi)(xi)清晰，腸壁(bi)(bi)由高(gao)柱(zhu)狀(zhuang)(zhuang)上(shang)皮(pi)組(zu)織(zhi)組(zu)成；（b）在(zai)低濃度(du)硫化物環境中(zhong)，蝦(xia)部分(fen)(fen)腸上(shang)皮(pi)細胞(bao)(bao)與(yu)腸壁(bi)(bi)間存在(zai)空隙(xi)(xi)，且部分(fen)(fen)腸上(shang)皮(pi)細胞(bao)(bao)與(yu)基(ji)底膜(mo)處于(yu)分(fen)(fen)離狀(zhuang)(zhuang)態(tai)；（c）在(zai)高(gao)濃度(du)硫化物環境中(zhong)，腸上(shang)皮(pi)細胞(bao)(bao)與(yu)基(ji)底膜(mo)完(wan)全處于(yu)分(fen)(fen)離狀(zhuang)(zhuang)態(tai)
3.2 四(si)種炎癥因子(zi)的基因表達
利用實時熒(ying)光(guang)定量PCR技術(shu)，對MSTN、HSF1、TNF-α以及CTL3四(si)種(zhong)(zhong)炎癥因子的(de)表(biao)達(da)(da)量進行(xing)相對定量，其(qi)中(zhong)（a）MSTN因子在(zai)(zai)低(di)硫(liu)處(chu)理組(zu)與(yu)高(gao)硫(liu)處(chu)理組(zu)中(zhong)表(biao)達(da)(da)量顯著(zhu)下(xia)調(diao)；（b）HSF1因子在(zai)(zai)高(gao)硫(liu)處(chu)理組(zu)中(zhong)表(biao)達(da)(da)量顯著(zhu)上(shang)調(diao)；（c）TNF-α與(yu)（d）CTL3兩種(zhong)(zhong)因子分別在(zai)(zai)低(di)硫(liu)處(chu)理組(zu)中(zhong)表(biao)達(da)(da)量顯著(zhu)上(shang)調(diao)，但在(zai)(zai)高(gao)硫(liu)處(chu)理組(zu)中(zhong)顯著(zhu)下(xia)調(diao)；
3.3 腸道菌群數據(ju)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高
Venn圖展示(shi)不同硫(liu)化物濃(nong)度分組(zu)(zu)中共(gong)有(you)及OTU分布情況，其中三個組(zu)(zu)共(gong)有(you)OTU的數(shu)量為664，與對照組(zu)(zu)C進行比較，低硫(liu)處理組(zu)(zu)L與高硫(liu)處理組(zu)(zu)H分別(bie)有(you)47和92個OTU是各(ge)組(zu)(zu)
熱圖展示不同硫化物濃度分(fen)組中凡納濱(bin)對蝦腸道(dao)屬水平物種豐度分(fen)布(bu)情(qing)況，其中Propionigenium、Ferrimonas、Vibrio與Photobacterium在硫化物處理(li)組(zu)中的(de)相對(dui)豐度要高于(yu)對(dui)照組(zu)；Planctomyce與Microbacterium在對(dui)照組(zu)中的相對(dui)豐(feng)度要(yao)高于(yu)兩個(ge)硫化物處(chu)理組(zu)
門水平主(zhu)要(yao)細菌(jun)在(zai)對(dui)照組(zu)(zu)與低硫(liu)處理(li)組(zu)(zu)以及對(dui)照組(zu)(zu)與高硫(liu)處理(li)組(zu)(zu)中相對(dui)豐度比較，其中Cyanobacteria在低(di)硫處理組與高(gao)硫處理組中相對豐度(du)均(jun)顯著高(gao)于(yu)對照組，但這兩個組均(jun)不(bu)包含(han)Nitrospirae；另外(wai)Chlorobi在低硫處(chu)理組(zu)中相對豐度顯著高于對照組(zu)；Fusobacterium在(zai)高(gao)硫(liu)處理(li)組中(zhong)相(xiang)對(dui)豐度顯著高(gao)于對(dui)照組
屬水(shui)平主要細(xi)菌在對照組(zu)(zu)與低硫處(chu)(chu)理(li)組(zu)(zu)以及對照組(zu)(zu)與高硫處(chu)(chu)理(li)組(zu)(zu)中相對豐度比較，其中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組；Vibrio在低(di)硫處理(li)組中相(xiang)對豐度顯著高于對照組，Photobacterium在(zai)兩個硫(liu)化物處(chu)理(li)組中相對豐度顯著(zhu)高(gao)于對照組
4 研(yan)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。
參考文(wen)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.
