虾蟹类甲壳动物糖代谢激素的免疫调控作用

发布时间：2020-05-12 16:08

【摘要】：葡萄糖作为机体主要的能源物质,在机体免疫调控过程中,能够通过改变代谢途径进行能量的重新分配,优化免疫供能。在脊椎动物中的研究发现多种糖代谢激素既能调控葡萄糖代谢,又能作为免疫调节分子,直接参与免疫效应的调节,发挥了平衡机体内稳态的作用,但目前在无脊椎动物,关于糖代谢激素免疫调节作用的研究十分有限。本研究以甲壳动物凡纳滨对虾(Litopenaes vannamei)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)为实验对象,利用分子生物学、细胞生物学等生物学技术手段,对甲壳动物凡纳滨对虾中两种高血糖激素LvCHH I和LvCHH II以及中华绒螯蟹胰岛素样肽(EsILP)的功能及免疫调控作用进行了初步研究。本研究克隆了凡纳滨对虾CHH家族中的两个成员(ADL27417和AAN86057),并将其重新命名为LvCHH I和LvCHH II,发现其分别含有一个/两个甲壳动物内分泌激素结构域。LvCHH I和LvCHH II蛋白在凡纳滨对虾眼柄中具有相似的表达模式,主要分布在窦腺和视上神经节内分泌细胞中。白斑综合症病毒(WSSV)感染后,凡纳滨对虾眼柄中LvCHH I和LvCHH II在转录水平显著上升,同时血淋巴上清中葡萄糖含量在WSSV刺激后的12、24小时显著增加,而血淋巴细胞内葡萄糖含量在WSSV刺激后6小时显著下降,12小时后再次上升。将LvCHH I的重组蛋白注射到凡纳滨对虾体内,发现血淋巴葡萄糖水平在刺激后0.5小时开始增加,并在3小时达到最大值,而LvCHH II重组蛋白刺激的凡纳滨对虾血淋巴葡萄糖在开始的0.5小时迅速下降,随后在3小时显著上升。血淋巴细胞中活性氧(ROS)水平在LvCHH I重组蛋白刺激后3-6小时显著降低,然而LvCHH II重组蛋白处理后未见ROS水平的显著变化。LvCHH I和LvCHH II均能够定位于凡纳滨对虾的血淋巴细胞膜,并诱导原代培养的血淋巴细胞内抗病毒相关的免疫效应分子表达水平的变化:rLvCHH I孵育3小时后的血淋巴细胞中超氧化物歧化酶和LvRelish在转录水平的表达量均显著上升,抗菌肽分子crustin和penaeidin-4在转录水平的表达量也显著增加。与rLvCHH I不同,与rLvCHH II孵育后的原代血淋巴细胞中,超氧化物歧化酶和LvRelish转录水平的表达量未发生明显变化,但抗菌肽crustin和penaeidin-4转录水平的表达量显著增加。克隆获得中华绒螯蟹EsILP基因,其开放阅读框为216 bp,编码71个氨基酸。其多肽序列中包含一个胰岛素家族中保守的胰岛素样生长因子结构域,在该结构域中含有4个高度保守的半胱氨酸位点。EsILP的转录本及蛋白主要表达于中华绒螯蟹的肝胰腺和眼柄神经节及胸腹神经团中。注射EsILP重组蛋白后,中华绒螯蟹血淋巴上清中葡萄糖水平显著下降。嗜水气单胞菌刺激后,EsILP的转录本在代谢和内分泌组织中呈现出相反的响应模式:在肝胰腺中,嗜水气单胞菌刺激诱导EsILP转录水平表达量的显著下降,而在血淋巴细胞和眼柄中,EsILP转录本的表达水平在菌刺激后显著上升。上述研究结果表明,凡纳滨对虾LvCHH I属于CHH家族的I型多肽,它参与上调血清中的葡萄糖水平并可能参与血淋巴细胞内的过氧化物的清除,LvCHH II属于CHH家族的II型多肽,不参与调节血糖水平的持续上升。两种LvCHHs都能够响应WSSV刺激,并通过与血淋巴细胞结合,激活下游NF-κB信号通路,诱导多种免疫效应分子的表达,参与调控抗病毒免疫反应。在中华绒螯蟹中发现的Es ILP分子具有胰岛素家族保守的氨基酸序列特征和降血糖活性,其转录本与蛋白在代谢和内分泌相关组织呈较高表达。在嗜水气单胞菌刺激后,EsILP在肝胰腺和血淋巴细胞中的相反表达模式暗示了该分子可能调控了两种组织中葡萄糖代谢的转变。在甲壳动物中,CHH和ILP能够响应病原刺激,参与调控免疫防御过程中的能量供给,其中CHH能够诱导免疫效应基因的表达,参与免疫反应的调控。
【图文】：

胰高血糖素,胰岛素,葡萄糖代谢

等无脊椎动物，如果蝇（Caenorhabditis elegans）、海绵（Metazoan maries）的胰岛素/ 胰岛素样生长因子受体及下游信号通路中的关键分子 IR, Akt 与高等哺乳动物相似度较高，由此可见，机体胰岛素信号通路的高等动物和低等动物中是保守的。2 胰高血糖素高血糖素是高等动物中一种由 29 个氨基酸构成的调控分解代谢的多肽1950 年，Roger Unger 首次在胰脏的 α 细胞中发现胰高血糖素的存在其与胰岛素具有相反生理效应(Aronoff et al., 2004)。因此 Unger 提出了激素调节模型，当血糖水平降低至一定阈值以下时，胰高血糖素分泌增加脏中肝糖原分解为葡萄糖，从而使血糖恢复到正常水平。进食后，机体内源葡萄糖的供给，因而胰高血糖素的合成遭到抑制。当胰岛素在肝脏用时，胰高血糖素的抑制效应将导致肝糖原输出的全部抑制（图 1-2）。

有机体,去向,能量,内稳态

图 1-3 有机体能量的来源和去向(French et al., 2009)Fig 1-3 The source and application of energy (French et al., 2009)中产生的小分子物质也会影响免疫细胞的成熟分化以及免疫效应的g et al., 2014)。免疫系统与代谢系统的双边调节中，糖代谢激素作为二号分子，，在协调能量内稳态和免疫内稳态中，具有不可或缺的作用代谢激素对免疫细胞能量代谢的调控细胞是机体识别并清除病原体，发挥免疫效应的主要战场。因此，理素对免疫细胞内能量状态和代谢状态的调控对于理解糖代谢激素的用具有重要意义。素受体在静息的 T 淋巴细胞中表达量极低，当被分裂素或抗原激活达于 T 淋巴细胞的细胞膜上(Stentz and Kitabchi, 2003)。T 淋巴细胞中
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S945

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