熱休克蛋白在水產動物應對弧菌病方面的保護作用

弧菌是海洋環境中最豐富的細菌類群之一，由各種弧菌作為病原體感染導致的弧菌病是養殖魚類和野生魚類中的一種主要疾病，導致漁業的重大經濟損失。熱休克蛋白（Heatshockproteins，HSPs）是一類廣泛存在于原核和真核生物體內具有高度保守性的生物大分子，其表達在熱應激、病毒感染或細菌感染時上調，可以通過抑制蛋白質聚集防止細胞凋亡和細胞損傷，對細胞響應生物和非生物的應激源以及培養壓力耐受性有重要影響。

在這篇綜述中，我們重點關注HSPs在水產動物面對各種壓力源，尤其是在面對弧菌感染時的功能，并綜合相關文獻，探討HSPs在維持細胞穩態和正常細胞代謝，以及在免疫調控中的重要性，從而可能對水產養殖提供寶貴的支持。

1水產養殖動物中的弧菌感染

弧菌一般棲息在水生動物的體表和腸道中，許多可以從健康魚的鰓和皮膚中分離出來的弧菌被認為對魚無致病性，然而，當這些水生動物的外界環境面臨壓力時，它們可能成為機會性病原體造成宿主生病甚至死亡。影響水生動物感染弧菌的因素有很多，包括生命階段（幼年和成年）、宿主遺傳學（物種和種群）、其它病原體的混合感染（寄生蟲和病毒）、環境應激導致的免疫系統減弱以及既往接觸弧菌的免疫啟動。

我們將列表闡述水產動物主要感染的弧菌種類及其對應的癥狀（表1）。

2水產動物中熱休克蛋白的抗弧菌作用

各種生物和非生物性的環境壓力源（溫度、氧氣、鹽度、pH、營養不良和其它病原體協同感染等）會極大地影響弧菌感染的結果。熱休克蛋白作為主要的應激蛋白，不僅在面臨細菌和病毒感染時會上調，各種非生物因素的環境壓力，例如環境應激（熱應激）、重金屬毒性、鹽度和pH等均可以誘導細胞中HSPs的表達[1]。

我們將對水產動物中發揮免疫調控功能的HSPs一一闡述，以加強對其參與水產動物免疫防御機制的認識。

表1水產動物主要感染的弧菌種類及其對應的癥狀

小分子熱休克蛋白（sHSPs或HSPB）是低分子質量伴侶蛋白，可以通過不依賴ATP的方式結合變性蛋白從而充當分子伴侶，主要負責各種細胞管家過程。在點帶石斑魚面臨細菌或病毒感染時，sHSPmRNA表達顯著增加，在生物體免疫反應中發揮作用。

HSP40蛋白又被稱為J蛋白或DnaJ蛋白，具有特殊J結構域，其主要功能是可直接與HSP70相互作用以刺激ATP酶活性，協助HSP70在蛋白質折疊、組裝和拆卸蛋白質復合物中發揮作用。Jie-LiCai等人的研究顯示，紅元寶鸚鵡魚的Hsp40在抗細菌免疫反應過程中起重要作用。點帶石斑魚中的EcHsp40被石斑魚虹膜病毒顯著誘導，促進細胞凋亡，發揮重要抗病毒作用。

HSP60在水產動物中的研究相對于其它HSP家族較少，但在蛋白質折疊中具有已知的作用。為了響應環境壓力，未折疊蛋白質的增加可觸發HSP60的誘導。海湖裸鯉幼魚受碳酸鹽堿度脅迫后，GpHsp60基因在各組織表達量均有顯著增高[2]

HSP70s是HSPs中含量最豐富的蛋白家族，可以在細胞中以ATP依賴的方式結合和釋放未折疊的多肽鏈，從而防止未折疊多肽鏈中不正確的分子折疊。HSP70不能單獨起作用，而是需與具有J結構域的蛋白，例如HSP40（DnaJ）蛋白，以及一些核苷酸交換因子一起參與HSP70的構象變化調節。HSP70對于水生動物長期適應高溫環境非常重要。在副溶血性弧菌感染期間使用RNAi敲低南美白對蝦中的HSP70，顯著降低了多種免疫相關基因的表達，且16SrDNA測序顯示LvHSP70缺陷蝦腸道中弧菌的相對豐度顯著增加。另一項研究表明，雜交黃顙魚hsp70基因在肝臟，鰓，腦和肌肉組織中的表達量總體上隨溫度升高呈上升趨勢[3]。

HSP90s是一種高度保守的ATP依賴性分子伴侶，參與保護生物體免受環境應激源的影響，例如熱和冷應激、重金屬應激、高低pH值應激等。在華貴類櫛孔扇貝中，CnHSP90表達水平與總類胡蘿卜素含量（TCC）呈強正相關，這表明類胡蘿卜素和HSP90水平都可以提高貴族扇貝的耐熱性。急性氨氮脅迫會造成黃顙魚肝臟和鰓中HSP90基因的mRNA表達量升高4。

總之，HSPs在水產動物對抗各種生物和非生物因素的應激源刺激中起關鍵作用，可通過調節宿主的免疫來加強對弧菌的抵抗作用。

3HSPs在水產養殖健康管理中的應用

目前，水產養殖業里疾病控制的常規治療方法是應用各類抗生素。盡管抗生素藥物是有效的，但同時它們也可能導致病原體對抗生素的抗藥性，濫用抗生素也會造成水產品中的生物積累，對公共衛生構成嚴重威脅，并對整個生態環境造成損害[5]

HSPs在水產養殖中的潛在應用之一是非致命的短期熱應激誘導的HSPs高表達。通常情況下，飼養環境溫度的長時間升高會影響水產動物的正常生理過程，影響其攝食量和活力，降低生長速度，免疫力減弱，嚴重時甚至會導致死亡，但短期熱應激產生的HSPs可以增加水產動物對病原菌和病毒的抵抗力。例如，在一項關于幼年斑節對蝦的研究中，短期熱刺激增加了HSP70的表達并在鰓中減少了相關病毒的復制。

除了熱應激處理誘導HSPs高表達，一些藥理活性化合物也可以增強HSPs合成。據報道，在鹵蟲中Tex-OE？可以誘導HSP70的表達，使先天免疫系統的兩個重要免疫基因多酚氧化酶和交聯酶上調，以增強蝦對病原性弧菌的免疫力。此外，病原體衍生的HSP也已經被用作疫苗，針對它對魚類中的細菌和其它寄生蟲的功效進行了測試，攜帶寄生蟲HSP70的DNA載體被用作疫苗，該疫苗對石斑魚中的寄生蟲表現出增強的保護作用。

結語

本研究全面介紹了HSPs在減輕外界應激源刺激的有害影響從而增強水產動物對弧菌病的抗性方面發揮的核心作用。應用非致命熱應激、HSP誘導劑、外源性HSP作為食品補充劑，以及基于HSP的疫苗可能是水產養殖動物健康管理的有效策略，可以幫助應對環境因素的潛在不利影響。總之，更深入地了解HSPs在外界應激源刺激下的調節和功能可以引導開發創新養殖方法，以提高水產動物在面對復雜環境挑戰時的耐受性，擴大生產力。

參考文獻：

[1]李慶偉，徐靜，李瑤.熱休克蛋白進化及生物學功能研究進展[J].遼寧師范大學學報（自然科學版），2024，47（1）：78-85.

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[3]朱凌威、張朝陽、劉釗、李良玉、唐洪、趙仲孟、陳雨薇、武佳韻、黃小麗、楊世勇.雜交黃顙魚hsp70基因核心序列的克隆，表達及其在高溫應激下的組織表達[J].漁業科學進展，2021，42（1） ：9.

[4]孫麗穎，張木子，黎明，等.急性氨氮脅迫對黃顙魚組織抗氧化酶活性及HSP70和HSP90基因mRNA表達水平的影響[J].水產學報，2020.

[5]陳昱如，段艷平，張智博，等.長江經濟帶水環境中抗生素人體健康風險評價[J].中國環境科學，2023，43（7）：3713-3729.

收稿日期：2025-05-16

作者簡介：閆瀚予（1999—），女，漢族，碩士，工程師。研究方向：水產、病害、免疫學。