铁蛋白介导的肠道微生物群稳态调节促进了蜱虫（Haemaphysalis doenitzi）对吸血行为的适应

《Ticks and Tick-borne Diseases》：Ferritin-mediated regulation of gut microbiota homeostasis promotes blood-feeding adaptation in the tick Haemaphysalis doenitzi

铁蛋白基因Hd-fer在蜱虫肠道菌群稳态和吸血适应性中的功能研究。通过基因克隆、原核表达及RNA干扰技术，证实Hd-fer编码的蛋白具有抗氧化和抗菌活性，其表达在卵巢和肠道显著上调，基因敲除导致肠道菌群结构改变（Achromobacter增加，Barnesiellaceae等致病菌增多），并延长吸血时间、降低 engorgement重量。

　　在本研究中，科学家们对一种名为 *Haemaphysalis doenitzi*（多血蜱）的寄生虫进行了深入分析，重点研究了其体内一种名为 *Hd-fer* 的铁蛋白基因的功能及其在宿主血液摄取过程中的作用。铁蛋白是一种广泛存在于生物体内的蛋白质复合物，其主要功能是储存和调节铁元素，以防止体内铁含量过高引发毒性反应。然而，尽管铁蛋白在多种生物体中的作用已被广泛研究，但在多血蜱中的具体机制和功能仍不明确。这项研究通过基因克隆、原核表达、功能分析以及RNA干扰等方法，揭示了铁蛋白在多血蜱生命活动中的关键角色，尤其是在其血液摄取适应性和肠道微生物群落调控方面。

多血蜱作为重要的寄生虫媒介，不仅对人类和动物健康构成直接威胁，还能够传播多种病原体，如病毒、细菌（如立克次体、螺旋体）和原生动物等。这种传播能力使得多血蜱成为全球公共卫生和畜牧业中的一大隐患。为了应对宿主血液中大量的铁元素，多血蜱进化出了一套复杂的机制来处理这些铁，同时维持体内氧化平衡。铁蛋白在这一过程中扮演了重要角色，但其具体的调控方式和功能仍需进一步探索。因此，研究多血蜱铁蛋白的生物学功能，不仅有助于理解其适应宿主血液摄取的机制，也为开发针对多血蜱的新型控制策略提供了理论依据。

本研究首先从多血蜱中成功克隆了 *Hd-fer* 基因，并通过原核表达系统获得了重组铁蛋白蛋白 *rHd-fer*。进一步的功能分析表明，该蛋白具有显著的抗氧化活性和抗菌能力。在实验室条件下，*rHd-fer* 能够有效清除自由基，如DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼），其清除率随浓度的增加而提高，最高可达69.62%。此外，该蛋白对 *Escherichia coli*（大肠杆菌）的生长具有抑制作用，表明其在抵御病原微生物方面也具有潜力。这些结果表明，铁蛋白在多血蜱的抗氧化防御和免疫系统中发挥着重要作用，有助于维持其体内环境的稳定。

在基因表达分析方面，研究团队利用定量PCR（qPCR）技术检测了 *Hd-fer* 在多血蜱不同组织和发育阶段中的表达水平。结果显示，*Hd-fer* 在成虫的卵巢和中肠中表达显著高于其他组织，且在成虫阶段的表达水平明显高于卵、若虫和幼虫阶段。这一发现提示铁蛋白可能在多血蜱的繁殖和血液摄取过程中发挥关键作用。此外，基因敲除实验表明，当 *Hd-fer* 基因被干扰后，多血蜱中肠微生物群落的组成发生了显著变化，共生细菌的相对丰度普遍下降，而某些特定的细菌类群，如 *Achromobacter*（无色杆菌属）的相对丰度则明显上升。这一现象表明，铁蛋白可能通过调控铁元素的可用性，间接影响肠道微生物群落的结构和稳定性。

在微生物群落结构分析中，研究团队利用热图和韦恩图等方法，对实验组和对照组的中肠微生物进行了比较。结果显示，铁蛋白基因的敲除导致了中肠微生物群落的显著变化，包括一些潜在的病原微生物相对丰度的增加，如 *Barnesiellaceae*（巴氏菌科）、*Carnobacterium*（肉杆菌属）和 *Pediococcus*（乳酸杆菌属）等。这些微生物的增加可能与铁蛋白在调节铁元素浓度方面的作用有关，因为铁元素是许多微生物生长和繁殖所必需的。当铁蛋白被抑制时，中肠中的铁元素可能更容易被这些微生物利用，从而改变整个微生物群落的结构和功能。

进一步的实验还发现，铁蛋白基因的敲除显著影响了多血蜱的生理特性。例如，与对照组相比，实验组的多血蜱在吸血过程中表现出更长的吸血时间，且吸饱后的体重明显减少。这些结果提示，铁蛋白可能在维持多血蜱的吸血效率和营养吸收能力方面起着重要作用。此外，铁蛋白基因的沉默还可能影响其繁殖能力，因为实验组的多血蜱在卵的产卵量方面也出现了下降趋势。这些发现表明，铁蛋白不仅在抗氧化和免疫防御方面具有重要功能，还在多血蜱的生理适应和繁殖过程中发挥着关键作用。

铁蛋白的生物学功能不仅局限于其自身的抗氧化作用，还可能通过调控肠道微生物群落的稳定性来间接影响多血蜱的生存和繁殖。在自然界中，多血蜱的中肠微生物群落对于其营养吸收、代谢调控以及病原体传播能力具有重要影响。因此，铁蛋白可能通过调节铁元素的浓度，间接影响这些微生物的生长和繁殖，从而维持中肠微生物群落的平衡。然而，具体的调控机制仍需进一步研究，以明确铁蛋白如何与微生物相互作用，并在不同环境下发挥其功能。

本研究还强调了铁蛋白在寄生虫控制中的潜在应用价值。由于铁蛋白在多血蜱的生理过程中起着关键作用，因此，通过干扰其表达，可能能够有效抑制多血蜱的生长和繁殖能力，从而减少其对宿主的侵害。此外，铁蛋白的抗菌和抗氧化特性也为其在生物技术领域的应用提供了可能性，如作为药物载体或疫苗开发的工具。然而，目前对于铁蛋白在寄生虫体内具体调控机制的理解仍然有限，因此，未来的研究应更加关注铁蛋白与肠道微生物之间的相互作用，以及其在不同环境条件下的功能变化。

在数据可用性方面，本研究的RNA测序数据已被上传至NCBI SRA数据库，提供了公开的研究资料，便于其他科学家进行验证和进一步研究。此外，本研究得到了伦理委员会的批准，并获得了多项基金支持，包括河北省自然科学基金、河北师范大学基金以及国家自然科学基金等，这表明研究团队在科研资源和伦理规范方面都具备良好的基础。通过这些研究，科学家们希望为多血蜱的生物学特性提供新的视角，并为控制蜱传疾病提供科学依据。

总的来说，本研究通过系统分析多血蜱铁蛋白基因 *Hd-fer* 的功能和表达模式，揭示了铁蛋白在维持多血蜱体内氧化平衡、调节肠道微生物群落以及影响其生理适应性方面的关键作用。这些发现不仅深化了我们对铁蛋白在寄生虫生物学中的理解，也为开发基于铁蛋白的新型防控策略提供了理论支持。未来的研究应进一步探索铁蛋白与肠道微生物之间的相互作用机制，以及其在不同环境条件下的功能变化，以期更全面地理解其在多血蜱生命活动中的作用。