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科研动态
科研进展
关于鱼类黏膜免疫功能研究取得新进展
来源:海洋生物学与生物技术功能实验室     通讯员:于永耀     2022-07-06 17:16:39
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脊椎动物气体填充器官(Air-filled organs)最早出现于4亿年前辐鳍鱼类中,被称为“原肺”。在泥盆纪时期,早期鱼类由水中向陆地过渡。为了适应外界环境,早期鱼类“原肺”逐渐演化形成了四足动物的肺,行使呼吸作用。然而,生存在水中的大部分硬骨鱼类则演化出鳔(Swim bladder),除了具有呼吸、发声和听觉等辅助功能外,其主要作用为调节身体在水中的沉浮(Buoyancy control)。

继达尔文提出鳔和肺是同源器官的假说之后,许多科学家陆续从组织形态、器官发育和分子遗传学等方面找到相关证据支持这一观点。研究表明四足动物肺具有黏膜相关淋巴组织(MALT),其中效应分子IgX(两栖类)或IgA(爬行、鸟和哺乳类)在肺黏膜抵御外界病原入侵过程中发挥关键的免疫功能。大多数硬骨鱼鳔通过鳔管与食管相连(图1),与外界相通,鳔腔内存在大量黏膜微生物,然而在演化过程中,鱼鳔是否具有黏膜免疫功能以及抗感染应答机制还有待阐明。


图1 鳔和四足动物肺的横纵面模式图


为了回答这一科学问题,海洋生物学与生物技术功能实验室成员徐镇研究员团队发现鱼鳔存在肺类似的I型黏膜上皮,并覆盖一层黏液,存在弥散性MALT。构建鳔感染传染性造血器官坏死病毒(IHNV)模型,发现病毒能入侵鳔黏膜上皮,诱导局部产生强烈的先天和适应性免疫反应。进一步研究发现病毒感染后鳔黏膜中IgT+B细胞数目显著增殖,并在局部分泌大量病毒特异性IgT。跟IgM和IgD相比较,黏膜IgT对病毒具有更显著的中和作用。更重要的是,含有特异性IgT效价的鳔黏膜能抵御高浓度病毒的再次入侵,然而,当IgT+B细胞被耗竭(Depletion)后,病毒载量显著升高,组织发生病变,表明特异性IgT在鳔黏膜抗病毒感染中发挥重要功能。以上结果首次揭示了鱼鳔的黏膜免疫功能,尽管鱼鳔和四足动物肺在生物演化过程中分属两支,而且生理功能上存在很大差异,但它们拥有类似的抗病毒感染的黏膜免疫应答机制。

该项工作以“Teleost swim bladder, an ancient air-filled organ that elicits mucosal immune responses(鱼鳔:一种古老的气体填充器官能够激发黏膜免疫应答反应)”为题在线发表于Cell Discovery(细胞发现)。徐镇研究员和宾夕法尼亚大学J. Oriol Sunyer教授为论文通讯作者,华中农业大学水产学院博士后于永耀、博士生黄振宇和董雰以及中国科学院水生生物研究所博士后孔维光为论文共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家博士后创新人才计划等项目的支持。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41421-022-00393-3

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