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鲑鱼抵抗海虱的秘密武器--角质形成细胞
时间:2024-08-18

科学家们对这种差异感到困惑,试图了解保护银鲑免受这些持久寄生虫侵害的潜在机制。

在这方面,来自英国爱丁堡大学罗斯林研究所、英国斯特灵大学水产养殖研究所、西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学、加拿大爱德华王子岛大学、挪威Nofima AS、英国Benchmark Genetics和澳大利亚迪肯大学的科学家团队利用单核RNA测序技术,表征了大西洋鲑鱼(Salmo salar)和银鲑鱼(Oncorhynchus kisutch)对海虱(Lepeophtheirus salmonis)的细胞和分子反应。

有害影响


海虱是一种寄生于鱼皮肤和鳍上的寄生虫,它会造成开放性伤口,引发感染,降低养殖鱼的市场价值,并对野生鲑鱼种群产生连锁反应。

目前已开发出多种疗法来应对大西洋鲑养殖业的海虱侵扰,该行业每年因此损失超过 7 亿英镑,但这些疗法通常既昂贵又无效。它们还会对环境造成危害并对动物福利产生负面影响。


银鲑的优势:抵抗力的典范


与大西洋鲑的脆弱性不同,银鲑对海虱具有显著的天然抵抗力。受到攻击时,银鲑会产生快速有效的免疫反应,将寄生虫包裹并驱除。

为了解开这个复杂的生物谜题,研究人员采用了一种称为单核 RNA 测序的尖端技术。这项强大的工具使科学家能够分析大西洋鲑和银鲑在面对海虱时皮肤内单个细胞的基因活动。

通过检查皮肤的不同层,包括表皮和真皮,研究人员发现了不同的细胞类型及其在免疫反应中的具体作用。虽然两种鲑鱼都表现出一般的免疫和伤口愈合反应,但银鲑表现出明显增强的反应,主要集中在角质形成细胞,即皮肤的主要细胞。


理解海虱抗药性的突破


将两种物种暴露于寄生虫后,研究人员通过使用一种新型 RNA 测序技术分析皮肤样本,研究了它们的反应的细胞类型和基因表达模式,这种技术可以表征单个细胞中的基因表达。

通过分析这两个物种暴露于海虱时单个细胞的基因活动,研究人员发现了多种因素的复杂相互作用,导致银鲑具有惊人的抵抗力。

研究发现,两种鲑鱼都会对海虱感染产生免疫和伤口愈合反应。然而,银鲑的反应明显更强、更快,能有效地包裹和驱除寄生虫。这种增强的反应集中在角质形成细胞上,角质形成细胞是一种形成多层的特殊皮肤细胞。

角质形成细胞在抵抗海虱中的作用

这项研究揭示了鲑鱼皮肤角质形成细胞层中令人着迷的层次结构。基底角质形成细胞是最深的一层,似乎可以协调中层和表层角质形成细胞的行为。面对海虱时,这些角质形成细胞会共同努力形成一道强大的屏障,最终导致寄生虫脱落。

罗斯林研究所博士后研究员 Sarah Salisbury 博士表示:“我们能够以前所未有的分辨率识别出导致银鲑用来抵抗海虱的肿胀皮肤反应的细胞类型,以及海虱在大西洋鲑中用来削弱这种宿主物种的细胞。这些见解为开发对抗这种毁灭性寄生虫的变革性疗法铺平了道路。 ”


对鲑鱼产业的影响


通过了解银鲑抵抗海虱的分子机制,科学家确定了开发保护大西洋鲑的创新策略的潜在目标。这些发现为生物技术干预打开了大门,可以增强大西洋鲑的免疫反应,使其更能抵抗海虱的侵扰。

研究小组表示,通过基因编辑,可能能够针对大西洋鲑鱼易感基因来增强其对海虱的抵抗力,以及增强银鲑对寄生虫的抵抗力。

实现可持续和合乎道德的鲑鱼养殖业的道路很复杂,但这项研究代表了一项重大进步。通过利用大自然自身防御的力量,我们可以努力实现鲑鱼养殖与海洋环境和谐共存的未来。

该研究由挪威海鲜产业研究基金 (FHF) 和生物技术与生物科学研究委员会 (BBSRC) 资助。