2021年8月,研究室在Reviews in Aquaculture(IF=10.592)期刊上在线发表“Neuroendocrine-immune regulation mechanism in crustaceans: A review”的综述文章,研究室仝瑞雪博士为论文第一作者,潘鲁青教授为通讯作者。
甲壳动物养殖业一直遭受病害问题的困扰,近年来甲壳动物病害呈现多样化,已成为甲壳动物养殖业最为突出的风险因素,造成了巨大的经济损失。目前甲壳动物病害发生主要与环境胁迫、生理机能失调等直接有关,尤其是污染胁迫已成为诱发病害的重要因素。已有研究表明甲壳动物在氨氮、亚硝态氮等环境因子胁迫下产生应激反应,引发神经内分泌等一系列复杂的生理学效应,导致免疫力下降,极易促使虾病暴发。因此,了解污染胁迫因子与甲壳动物免疫防御之间的相互作用对于促进甲壳动物的健康养殖是至关重要的。
神经内分泌-免疫系统(简称NEI系统)被认为在应对不利的环境中发挥着重要的作用,是维持机体内稳态的关键。NEI系统由神经系统、内分泌系统和免疫系统构成,通过神经递质、激素和细胞因子等各种信号分子进行各系统间互惠性优化调节。1955年Geoffrey Harris提出下丘脑调节腺垂体的神经体液学说,首次报道了下丘脑和垂体的内在联系,对生命科学和人类医学基础研究的推动具有重大意义。目前,对高等动物NEI系统的研究已较为全面,在脊椎动物中,神经内分泌免疫调节轴由下丘脑、垂体和内分泌腺组成,主要包括:下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴、下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴、下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴和下丘脑-生长激素轴。同时NEI 系统也处于不断的进化中(图1,图2)。近年来的研究发现,在不具备下丘脑、垂体和肾上腺等器官的无脊椎动物门中也存在类似于脊椎动物的神经-内分泌-免疫通讯。已有研究表明,无脊椎动物和脊椎动物NEI 系统在结构与功能上具有高度保守性,这种保守性也使其具有非凡的应用前景。甲壳动物是研究神经内分泌信号的重要模型。神经分泌过程首次在螃蟹的X器官-窦腺(XO-SG)复合体中得到证实。虽然甲壳动物没有像脊椎动物一样明确划分神经内分泌免疫轴,但甲壳动物具有中枢神经系统和神经内分泌器官,除了结构上的相似性,一些研究和转录组数据表明,甲壳动物中存在着与脊椎动物共同的祖先分子如神经肽激素和神经递质来参与免疫调节,然而目前研究仅限于相似的分子调节机制,其系统的精细调节轴与信号途径亟待探索。
该综述文章从动物进化角度对神经内分泌系统和免疫系统进行了归纳总结,阐述了甲壳动物神经内分泌系统和免疫系统的特点,重点阐明甲壳动物在环境应激下神经内分泌-免疫调控途径与机制(图3),丰富了海洋无脊椎动物神经内分泌-免疫学的理论内容,为甲壳动物病害防控和健康养殖提供了新思路。
图1 动物神经内分泌系统的进化
图2 动物免疫系统的进化
图3 甲壳动物神经内分泌-免疫调控途径
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/raq.12603