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    注射熱休克蛋白促進(jìn)劑或抑制劑后異育銀鯽感染CyHV-2時(shí)生理狀態(tài)的響應(yīng)

    2019-09-10 07:22:44董華雨,陳勝峰,吳萍,稅典章,許凡,高璐
    江西水產(chǎn)科技 2019年3期
    關(guān)鍵詞:異育銀出血病促進(jìn)劑

    董華雨,陳勝峰,吳萍,稅典章,許凡,高璐

    摘要:鑒于異育銀鯽鰓出血病與溫度相關(guān)的發(fā)病特征,分別對(duì)異育銀鯽注射HSP70抑制劑和促進(jìn)劑進(jìn)行了其體內(nèi)熱休克蛋白的人工干預(yù)。研究發(fā)現(xiàn),養(yǎng)殖池塘自然發(fā)病的具有鰓出血病典型癥狀的異育銀鯽,其肝臟內(nèi)HSP70基因的表達(dá)量與健康異育銀鯽相比明顯升高,人工感染CyHV-2病毒后,肝臟內(nèi)HSP70表達(dá)量在24h后顯著增加,當(dāng)魚(yú)體表現(xiàn)出發(fā)病癥狀時(shí),HSP70表達(dá)量極顯著上升。對(duì)照組在人工感染CyHV-2后,血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶在魚(yú)體發(fā)病時(shí)顯著升高,且在發(fā)病時(shí)與注射促進(jìn)劑和抑制劑組都有極顯著差異;注射HSP70促進(jìn)劑組在人工感染CyHV-2后,血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶在12h時(shí)顯著升高。注射HSP70抑制劑的異育銀鯽體內(nèi)病毒數(shù)在感染病毒后12h時(shí),就達(dá)到最高點(diǎn),明顯高于對(duì)照組及注射促進(jìn)劑組的同時(shí)間段病毒數(shù)。說(shuō)明HSP70在抵御病毒的增殖中具有一定的積極作用。

    關(guān)鍵詞:異育銀鯽,熱休克蛋白,CyHV-2,谷氨酰胺,槲皮素

    中圖分類(lèi)號(hào):S94 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

    鰓出血病是異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)因感染鯉Ⅱ型皰疹病毒(CyHV-2)而致的一種疾病,初期病魚(yú)表現(xiàn)為食欲減退,離群獨(dú)游,后期則表現(xiàn)為鰓部出血,胸部、腹部有出血點(diǎn),腹部腫脹,尾鰭、背鰭明顯發(fā)白。鰓出血病常在5月、6月、10月、11月水體溫度在15℃~25℃時(shí)爆發(fā),當(dāng)水溫高于30℃及低于15℃時(shí)都會(huì)停止發(fā)病[1],說(shuō)明魚(yú)體??梢詳y帶病毒生存。因此,異育銀鯽鰓出血病的發(fā)病過(guò)程,除了從病原體(病毒)角度考慮是否是因15℃~25℃溫度適宜病毒增殖外,魚(yú)體內(nèi)自身與溫度高低相關(guān)的蛋白質(zhì)的表達(dá)也可作為關(guān)注的焦點(diǎn)。

    熱休克蛋白是生物體在應(yīng)激條件下,如饑餓、高溫、缺氧、感染等狀態(tài)下在體內(nèi)高效表達(dá)的一類(lèi)蛋白質(zhì)。其中,熱休克蛋白70(HSP70)是一種細(xì)胞保護(hù)蛋白,也是主要的分子伴侶蛋白之一。HSP70還能參與免疫復(fù)合物的形成,加強(qiáng)抗原提呈[2],并能在體內(nèi)誘導(dǎo)抗病毒免疫應(yīng)答[3]。在對(duì)水生動(dòng)物的研究中發(fā)現(xiàn),凡濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)的HSP70可與白斑綜合征病毒(WSSV)的結(jié)構(gòu)蛋白VP24、VP26相互作用,VP24、VP26可降低HSP70的ATPase活性[4]。我們的前期研究發(fā)現(xiàn),魚(yú)體內(nèi)HSP70在感染CyHV-2后顯著上調(diào),說(shuō)明HSP70在鰓出血病的發(fā)生中也起著一定的作用。由此可見(jiàn),HSP70的研究,是一條很好地開(kāi)展異育銀鯽鰓出血病發(fā)生機(jī)制研究的途徑。反之,如果通過(guò)人工干預(yù),降低或增高魚(yú)體內(nèi)的熱休克蛋白含量,是否也會(huì)對(duì)魚(yú)體內(nèi)的病毒作用產(chǎn)生抑制或促進(jìn)效應(yīng)。因此,基于這樣的設(shè)想,本文通過(guò)給魚(yú)體注射HSP70促進(jìn)劑或抑制劑,然后人工感染CyHV-2,研究了魚(yú)體在人為地提高或降低體內(nèi)熱休克蛋白、并感染CyHV-2情況下的生理響應(yīng),以期為闡明異育銀鯽鰓出血病發(fā)生機(jī)制提供有效的基礎(chǔ)資料,為異育銀鯽抗CyHV-2的藥物或飼料開(kāi)發(fā)提供有力的依據(jù)。

    1 ?材料與方法

    1.1 ?材料

    健康的異育銀鯽購(gòu)自蘇州市南環(huán)批發(fā)市場(chǎng),共225尾。運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后暫養(yǎng)于曝氣后的水中,經(jīng)部分抽檢,確證未感染CyHV-2病毒。發(fā)病的異育銀鯽具有典型的鰓出血病癥狀,取自江蘇大豐。病魚(yú)的內(nèi)臟取出后放于-80℃保存。斛皮素和谷氨酰胺分別購(gòu)自上海士鋒生物科技有限公司。

    1.2 ?方法

    1.2.1 ?異育銀鯽CyHV-2的人工感染

    將異育銀鯽隨機(jī)分為3組,分別為HSP70促進(jìn)組、HSP70抑制組和對(duì)照組,每組設(shè)3個(gè)平行,每個(gè)平行放置30尾異育銀鯽。HSP70抑制組每尾異育銀鯽以5 mg/kg劑量于背鰭后方注射槲皮素,HSP70促進(jìn)組每尾異育銀鯽以0.75g/kg劑量于背鰭后方注射谷氨酰胺,對(duì)照組注射相同體積的0.65%的滅菌生理鹽水。均分兩次間隔4小時(shí)注射。取患病異育銀鯽的內(nèi)臟組織按1﹕6(w/v)0.65%滅菌生理鹽水制作組織勻漿,-80℃至室溫反復(fù)凍融3次,5000 rpm離心10 min,所得上清液過(guò)0.45 μm濾膜除菌后,收集濾液置于4℃?zhèn)溆肹5]。將病毒液按每尾魚(yú)0.3 mL/尾的劑量進(jìn)行腹腔注射,對(duì)照組每尾注射0.3 mL生理鹽水。病毒液于分別注射槲皮素和谷氨酰胺后24小時(shí)注射。注射槲皮素和谷氨酰胺后12小時(shí)采樣,樣品記為0 h,即為感染CyHV-2前樣本。

    分別于注射病毒液后12 h,24 h,48 h,72 h和異育銀鯽已有明顯腹部腫脹、鰓部出血的癥狀時(shí)采樣。取肝臟、脾臟和腎臟組織,在DEPC水配制的PBS中漂洗后,經(jīng)液氮冷凍后,于-80℃保存。

    1.2.2 ?血清生化指標(biāo)的測(cè)定

    對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組異育銀鯽進(jìn)行尾靜脈采血,4℃ 3500 r/min離心10分鐘,收集血清,于美國(guó)雅培c8000全自動(dòng)生化分析儀進(jìn)行天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶的測(cè)定。

    1.2.3 ?異育銀鯽不同生理狀態(tài)下體內(nèi)HSP70的表達(dá)差異

    采集經(jīng)過(guò)PCR鑒定檢出CyHV-2陽(yáng)性并具有明顯鰓出血病癥狀的異育銀鯽肝臟,在DEPC水配制的PBS中漂洗后,經(jīng)液氮冷凍后,于-80℃保存。未檢出CyHV-2的健康異育銀鯽用同樣的方法采集組織樣品。各組織于液氮中研磨,進(jìn)行總RNA的提取,并反轉(zhuǎn)成cDNA第一鏈。以本實(shí)驗(yàn)室異育銀鯽轉(zhuǎn)錄組測(cè)序所得的數(shù)據(jù)庫(kù)中一條注釋為HSP70的序列為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)引物,以肝臟cDNA為模板進(jìn)行克隆,以所獲序列設(shè)計(jì)特異引物F:GGAGTCCTACGCCTTCAACA和R:TTGCAGACCTTCTCCAGCTC,以異育銀鯽β-actin基因序列(MF463002)設(shè)計(jì)內(nèi)參引物F: TGTCCCTGTATG CCTCTGGT和R: TGTAGCCTCTCTCGGTCAGG,以無(wú)菌水作為陰性對(duì)照。進(jìn)行Real-time熒光定量PCR,反應(yīng)結(jié)果用2-ΔΔCt的方法進(jìn)行分析[6]。用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

    1.2.4 ?注射HSP70抑制劑和促進(jìn)劑的異育銀鯽人工感染CyHV-2后體內(nèi)病毒數(shù)的測(cè)定

    根據(jù)CyHV-2病毒編碼解旋酶序列(KM200722.1)設(shè)計(jì)引物F:ATGTGCAACGTGACGGCGAGT和 R:CTACCGTCTTTTAGGG,以病魚(yú)DNA為模板進(jìn)行PCR反應(yīng)。將特異條帶克隆入DH5α,經(jīng)菌落PCR鑒定后提取質(zhì)粒,并計(jì)算每毫升溶液中質(zhì)??截悢?shù)。根據(jù)所得序列設(shè)計(jì)Real-time熒光定量PCR引物F: TGGAATCAGTTCAACGCGTCAT和 ?R: CGTCAGTGCCTGGCAG TAATA,將所得質(zhì)粒從102-108按10倍梯度稀釋?zhuān)Y(jié)合熒光定量PCR數(shù)據(jù)得出標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性回歸方程[7]。

    分別取一定量的注射生理鹽水、槲皮素或谷氨酰胺并人工感染CyHV-2后的異育銀鯽內(nèi)臟,經(jīng)快速提取DNA后,取2微升進(jìn)行Real-time熒光定量PCR,根據(jù)Ct值計(jì)算組織中的病毒拷貝數(shù)。所得數(shù)據(jù)用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,在單因素方差分析的基礎(chǔ)上,采用Duncan氏多重比較法檢驗(yàn)組間差異(P=0.05)。

    2 ?結(jié)果

    2.1 ?異育銀鯽感染CyHV-2后HSP70的表達(dá)變化

    養(yǎng)殖池塘自然發(fā)病的具有鰓出血病典型癥狀的異育銀鯽,其肝臟內(nèi)HSP70基因的表達(dá)量與健康異育銀鯽相比明顯地升高(P<0.01)(圖1)。人工感染CyHV-2病毒后,肝臟內(nèi)HSP70表達(dá)量在24h后顯著增加(P<0.05),隨后趨于正常;而當(dāng)魚(yú)體表現(xiàn)出發(fā)病癥狀時(shí),HSP70表達(dá)量極顯著上升(P<0.01)(圖2)。自然發(fā)病和人工感染CyHV-2發(fā)病的異育銀鯽體內(nèi)HSP70表達(dá)量的顯著升高說(shuō)明HSP70與鰓出血病之間存在著一定的關(guān)系。

    2.2 ?注射HSP70抑制劑、促進(jìn)劑并人工感染CyHV-2后異育銀鯽血清中生化指標(biāo)的變化

    對(duì)照組在人工感染CyHV-2后,血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)含量在72h內(nèi)相對(duì)平穩(wěn),在魚(yú)體發(fā)病時(shí)顯著升高(P<0.05),且在發(fā)病時(shí)與注射促進(jìn)劑和抑制劑組都有極顯著差異(P<0.01)。注射HSP70促進(jìn)劑組在人工感染CyHV-2后,血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量在12時(shí)顯著升高(P<0.05),后逐漸下降并趨于穩(wěn)定,至發(fā)病時(shí)已和感染病毒前持平。注射HSP70抑制劑組在人工感染CyHV-2后,血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量在12時(shí)開(kāi)始升高,至24h達(dá)最高值(P<0.05),后逐漸下降并趨于穩(wěn)定,至發(fā)病時(shí)已和感染病毒前持平(圖3)。

    對(duì)照組在人工感染CyHV-2后,血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)含量在12 h時(shí)略有下降,24 h時(shí)略升高,48 h后又下降直至發(fā)病都很平穩(wěn),但幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量和感染前相比都無(wú)顯著差異。注射HSP70促進(jìn)劑組在人工感染CyHV-2后,血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量在12h時(shí)顯著升高(P<0.05),后逐漸下降并趨于穩(wěn)定,至發(fā)病時(shí)已和感染病毒前持平。注射HSP70抑制劑組在人工感染CyHV-2后,血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量在12時(shí)開(kāi)始升高并達(dá)最高值,后逐漸下降并趨于穩(wěn)定,但和感染前相比同樣無(wú)顯著差異(圖4)。

    2.3 ?注射HSP70抑制劑、促進(jìn)劑并人工感染CyHV-2后異育銀鯽體內(nèi)的CyHV-2病毒數(shù)量

    將含有病毒核酸的質(zhì)粒從102-108按10倍梯度稀釋后,進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR,根據(jù)Ct值與質(zhì)??截悢?shù)的對(duì)數(shù)值獲得了線性回歸方程:y= -3.4789x +37.507,R2為0.99816。注射HSP70促進(jìn)劑、抑制劑的異育銀鯽人工感染CyHV-2后,對(duì)其體內(nèi)的病毒拷貝數(shù)進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)注射HSP70抑制劑的異育銀鯽體內(nèi)病毒數(shù)在感染病毒后12 h時(shí),就達(dá)到最高點(diǎn),約為剛感染時(shí)的9倍(P<0.01),明顯高于對(duì)照組及注射HSP70促進(jìn)劑組的同時(shí)間段病毒數(shù)(P<0.01);隨后病毒數(shù)有所下降,但是至發(fā)病時(shí),仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于感染初期。而對(duì)照組和注射HSP70促進(jìn)劑組,在病毒的增殖趨勢(shì)及數(shù)量上,兩者都沒(méi)有明顯差異(圖5)??梢?jiàn)當(dāng)異育銀鯽體內(nèi)的熱休克蛋白被人為抑制時(shí),魚(yú)體對(duì)CyHV-2病毒的抵御能力大大下降,從而CyHV-2病毒得以在異育銀鯽體內(nèi)大量增殖,說(shuō)明HSP70在抵御病毒的增殖中具有一定的積極作用。

    3 ?討論

    熱休克蛋白是生物體在應(yīng)激條件下在體內(nèi)高效表達(dá)的一類(lèi)蛋白質(zhì),也是一種細(xì)胞保護(hù)蛋白。熱休克蛋白能抑制產(chǎn)生氧自由基的關(guān)鍵酶,并且能直接釋放或增加細(xì)胞內(nèi)的超氧化物歧化酶等抗氧化劑,從而使生物體具有更好的抗應(yīng)激能力[8,9]。在池塘自然感染CyHV-2病毒后患病的異育銀鯽體內(nèi),HSP70在轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)量為正常值的7倍,而在人工感染CyHV-2后,在鰓出血病的急性爆發(fā)期,病魚(yú)體內(nèi)的HSP70 mRNA表達(dá)量更是驚人地高出對(duì)照組100多倍。說(shuō)明異育銀鯽在感染CyHV-2后,為增強(qiáng)機(jī)體的應(yīng)激反應(yīng),體內(nèi)HSP基因的表達(dá)大量增強(qiáng),以減少機(jī)體因感染病毒受到的損害。由于HSP70還能參與免疫復(fù)合物的形成,在體內(nèi)誘導(dǎo)抗病毒免疫應(yīng)答[3]。因此,異育銀鯽在感染CyHV-2并發(fā)病后,機(jī)體為了盡快產(chǎn)生免疫復(fù)合物來(lái)防御入侵的病原,調(diào)動(dòng)了體內(nèi)HSP70基因的大量表達(dá)。兩者疊加,造成了HSP70在表達(dá)水平的顯著升高。而人工感染后的發(fā)病魚(yú)體,其體內(nèi)的HSP70 mRNA 要遠(yuǎn)高于池塘自然發(fā)病的個(gè)體,推測(cè)因?yàn)槿斯じ腥九c自然傳播相比,用的劑量更大,病毒復(fù)制數(shù)目更多,發(fā)病的時(shí)間更短。

    谷氨酰胺(Glutamine)是一種極有潛力的熱休克蛋白誘導(dǎo)劑,因其可誘導(dǎo)增強(qiáng)HSP70的表達(dá),已在藥物開(kāi)發(fā)中得到了一定的應(yīng)用[10,11],而槲皮素(Quercetin)具有抑制熱休克蛋白轉(zhuǎn)錄與翻譯的功能[12-14]。在已知CyHV-2感染異育銀鯽能提高魚(yú)體內(nèi)HSP70基因的表達(dá)后,分別通過(guò)給魚(yú)體注射谷氨酰胺和槲皮素來(lái)提高或阻斷體內(nèi)的HSP70,并人工感染CyHV-2,通過(guò)不同時(shí)間點(diǎn)魚(yú)體內(nèi)病毒拷貝數(shù)的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)HSP70與CyHV-2病毒的增殖間有密切的聯(lián)系。發(fā)現(xiàn)注射槲皮素的異育銀鯽體內(nèi)病毒數(shù)在感染病毒后12h時(shí),就達(dá)到最高點(diǎn),約為剛感染時(shí)的9倍,明顯高于對(duì)照組及注射谷氨酰胺組異育銀鯽的同時(shí)間點(diǎn)病毒數(shù);注射槲皮素組的異育銀鯽,體內(nèi)病毒數(shù)在12 h至最高峰后雖然接著有所下降,但是至發(fā)病時(shí),仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于感染初期??梢?jiàn)當(dāng)異育銀鯽體內(nèi)的熱休克蛋白被人為減少時(shí),魚(yú)體對(duì)CyHV-2病毒的抵御能力大大下降,從而CyHV-2病毒得以在異育銀鯽體內(nèi)大量增殖,說(shuō)明HSP70在抵御病毒的增殖中具有一定的積極作用。人工增加或減少魚(yú)體內(nèi)的HSP70,在相同的人工感染CyHV-2的條件下,魚(yú)體內(nèi)病毒的拷貝數(shù)有不同的呈現(xiàn),這也解釋了CyHV-2引起的疾病常在水溫15℃~25℃發(fā)病的原因。水溫15℃~25℃,是異育銀鯽最適宜的生長(zhǎng)溫度,在此溫度下,因溫度刺激產(chǎn)生的應(yīng)激最小,體內(nèi)熱休克蛋白的量處于一個(gè)相對(duì)低的水平,因此,當(dāng)魚(yú)體感染CyHV-2時(shí),對(duì)病毒的抵御能力較差,病毒增殖迅速,打破了機(jī)體自身與病毒造成損傷之間的平衡,鰓出血病往往容易爆發(fā)。而當(dāng)水溫高于25℃或低于15℃時(shí),水溫本身對(duì)魚(yú)體已經(jīng)產(chǎn)生了刺激,魚(yú)體內(nèi)熱休克蛋白量有所增加,從而促進(jìn)魚(yú)體免疫復(fù)合物的形成,對(duì)病毒的增殖起了一定的抑制作用。所以即使魚(yú)體感染了CyHV-2,往往也能攜帶病毒生存,不會(huì)造成鰓出血病的大規(guī)模爆發(fā)。

    血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)和丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)可反映肝細(xì)胞損傷的程度。肝臟承擔(dān)著魚(yú)體糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和維生素等物質(zhì)的代謝,當(dāng)機(jī)體受到致病因子的侵害時(shí),肝臟的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)受到不同程度的損害,并引起相應(yīng)的代謝物紊亂[15]。劉文枝等的研究表明,異育銀鯽在人工感染CyHV-2后,血清中AST的含量會(huì)有顯著升高[5],本研究也得到了相似的結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)中,對(duì)照組在人工感染CyHV-2后,血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶在魚(yú)體發(fā)病時(shí)顯著升高,且在發(fā)病時(shí)與注射HSP70促進(jìn)劑和抑制劑組都有極顯著差異。注射HSP70促進(jìn)劑和抑制劑組,血清中AST含量和感染CyHV-2前相比,并沒(méi)有明顯變化。說(shuō)明人為地對(duì)異育銀鯽體內(nèi)的HSP70進(jìn)行干預(yù)后,對(duì)因病毒造成的肝臟損傷產(chǎn)生了一定的拮抗,在一定程度上對(duì)機(jī)體起到了保護(hù)作用。相比之下,血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶僅在注射HSP70促進(jìn)劑組在人工感染CyHV-2后12 h時(shí)顯著升高,其他均無(wú)顯著差異。因此,血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶的數(shù)值可作為異育銀鯽鰓出血病輔助判別的血清指標(biāo)。

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