综述:从调节抗菌免疫反应和疫苗佐剂应用的角度探讨硬骨鱼类趋化因子在水产养殖中的前景

【字体: 时间:2025年08月01日 来源:Water Biology and Security 4.4

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  这篇综述系统阐述了硬骨鱼类趋化因子(Chemokines)在免疫调节中的双重作用:既通过招募巨噬细胞(MO/MΦ)、中性粒细胞等先天免疫细胞直接参与抗菌防御,又作为分子佐剂增强疫苗效力。文章重点解析了CXC/CC亚家族(如CXCL8、CCL4)通过调控免疫细胞迁移、极化(如M1/M2型巨噬细胞)及NETosis(中性粒细胞胞外诱捕网)等机制,为开发绿色水产疫苗提供了理论依据。

  

趋化因子:硬骨鱼类的免疫指挥家

1. 引言
水生环境中,高密度养殖导致硬骨鱼类面临细菌、病毒等病原体的持续威胁。传统抗生素滥用引发耐药性问题,而基于灭活病原体的疫苗常因免疫原性不足需佐剂增强。趋化因子作为兼具免疫调节和直接抗菌功能的细胞因子,成为突破水产疫苗瓶颈的新选择。

2. 趋化因子家族
硬骨鱼类趋化因子保留四类保守亚家族:

  • CXC(如CXCL8):含ELR/DLR基序,主导中性粒细胞招募
  • CC(如CCL4):调控单核/巨噬细胞迁移
  • XC(仅斑马鱼存在)
  • CX(鱼类特有):缺乏N端半胱氨酸

有趣的是,斑马鱼CXCL18b通过CXCR2特异性介导中性粒细胞趋化,而鲤鱼CXCL8同源物(CXCa-L1)通过钙离子信号激活呼吸爆发,显示进化中的功能分化。

3. 免疫细胞的精准调控
3.1 巨噬细胞
虹鳟鱼CXCL8选择性吸引单核样亚群,而CK6靶向巨噬样亚群,并上调诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达。大黄鱼CCL2通过CCR9受体增强M1型巨噬细胞的吞噬和杀菌活性,而金鲳鱼rCCL4可抑制爱德华氏菌生长,体现“双重防御”特性。

3.2 中性粒细胞
趋化因子通过多轴调控中性粒细胞功能:

  • 招募:斑马鱼CXCL8a/CXCL8b分别指导伤口定位和血液归巢
  • 杀菌:牙鲆PoCXCL8-L诱导NETosis,直接裂解大肠杆菌
  • 炎症消退:CXCL12/CXCR4信号延缓中性粒细胞逆向迁移

3.3 T/B细胞
虹鳟鱼CK9增强IgT+ B细胞存活,而尼罗罗非鱼CXCL13通过磷酸化AKT/STAT3通路驱动IgM+ B细胞趋化,揭示抗体分泌细胞的调控新机制。

4. 天然抗生素
趋化因子的抗菌肽特性崭露头角:

  • 膜攻击:黑鲷CCL39通过结合LPS聚集细菌,导致膜穿孔
  • 结构域挖掘:虹鳟CK11的C端α螺旋可杀灭嗜水气单胞菌
  • 协同增效:草鱼CXCL20a截短肽靶向酸性磷脂,比完整分子活性提升3倍

5. 佐剂革命
在疫苗中的应用呈现“三阶梯”效应:

  1. 初级响应:日本鲆pCCL19-VAA疫苗3天内激活IFN-γ
  2. 免疫记忆:沟鲇pcCXCL8联合pcENO使抗体滴度维持8周
  3. 交叉保护:鲫鱼CCL35.2抑制疱疹病毒ORF25复制,降低脾脏病理评分

6. 未来挑战
尽管CXCL8等分子已进入佐剂候选名单,但规模化应用仍需突破:

  • 递送系统:纳米载体可解决化学不稳定性问题
  • 生态评估:需监测对水体微生物组的影响
  • 成本控制:大肠杆菌表达体系使rCCL4生产成本降低60%

趋化因子从基础免疫到应用研究的跨越,正推动水产养殖迈向“无抗时代”。其精确的细胞导航能力和多效性防御机制,为构建下一代智能疫苗提供了生物学蓝图。

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