《Fishes》：Dietary Eucommia ulmoides Extracts Improve Pathogen Resistance in Large Yellow Croaker Juveniles by Modulating Immune-Related Pathways and Gut Microbiota
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为了提升水产养殖效率，多种免疫刺激剂已被应用。然而，杜仲（*Eucommia ulmoides*）提取物影响大黄鱼病原体抗性的机制仍待阐明。本研究采用多组学方法（multi-omics），探究杜仲提取物增强大黄鱼幼鱼病原体抗性的潜力及其潜在机制。结果发现，在病
为了提升水产养殖效率，多种免疫刺激剂已被应用。然而，杜仲（*Eucommia ulmoides*）提取物影响大黄鱼病原体抗性的机制仍待阐明。本研究采用多组学方法（multi-omics），探究杜仲提取物增强大黄鱼幼鱼病原体抗性的潜力及其潜在机制。结果发现，在病原体入侵情境下，口服杜仲提取物使大黄鱼幼鱼的存活率显著提升（约提高了一倍）。通过肝脏转录组分析发现，杜仲提取物能够激活I类主要组织相容性复合体（class I MHC）通路以进行抗原加工，涉及的基因包括HSP70、HSP90、CALR、TAPBP、MHCI和TCR，从而促进免疫系统对病原体的吞噬。此外，杜仲提取物提高了大黄鱼幼鱼肠道微生物群的α多样性（alpha-diversity），维持了肠道微生物群的稳定性，并在病原体攻毒后降低了病原菌（洋葱伯克霍尔德菌 *Burkholderia cenocepacia* 和海豚链球菌 *Streptococcus iniae*）的比例。相关性分析表明，病原菌的减少与整个肠道微生物群的变化密切相关。
**论文解读：杜仲提取物通过免疫通路调控与肠道菌群重塑增强大黄鱼幼鱼病原体抗性**
**研究背景与问题**
大黄鱼（*Larimichthys crocea*）是中国重要的海水养殖经济鱼类，但其集约化养殖导致环境退化和疾病频发。传统抗生素滥用引发耐药性和环境污染问题，而疫苗和噬菌体疗法通常针对特定病原体，难以应对多因子引发的复杂疾病。因此，寻求广谱、安全的免疫刺激剂成为迫切需求。杜仲（*Eucommia ulmoides*）作为一种传统药用植物，其提取物富含木脂素、环烯醚萜、黄酮和多酚等活性成分，已被证实具有免疫增强功能。然而，杜仲提取物如何影响大黄鱼的病原体抗性，其分子机制和肠道微生物群的响应仍不清楚。为此，研究人员开展本研究，旨在通过多组学手段揭示杜仲提取物对大黄鱼幼鱼的免疫保护作用及潜在机制。该研究发表于《Fishes》期刊。
**主要技术方法**
本研究采用两个核心高通量测序技术：肝脏转录组测序（RNA-Seq）和基于16S rRNA基因全长扩增子测序（PacBio平台）的肠道微生物群分析。实验样本来自浙江省舟山市普陀区西轩海水养殖实验基地。大黄鱼幼鱼（平均体重17±0.05 g）购自舟山市优成水产专业合作。实验分为正常饲料组（Nor）和添加0.2%杜仲提取物的饲料组（Esu），经30天饲养后，使用病原菌荧光假单胞菌（*Pseudomonas plecoglossicida*）进行攻毒实验，获得攻毒后的Nor组（GNor）和Esu组（GEsu）。通过比较Esu vs. Nor及GEsu vs. GNor的差异表达基因（DEGs）和肠道微生物群组成，揭示杜仲提取物的作用机制。
**研究结果**
**3.1 生长性能与病原体抗性**
与Nor组相比，Esu组大黄鱼幼鱼的终末体重、增重率、特定生长率和饲料效率比均无显著差异（Student’s t检验，p > 0.05），表明杜仲提取物对生长性能无明显影响。然而，攻毒后GEsu组的存活率（79.54%）显著高于GNor组（42.01%）（Mantel-Cox检验，p < 0.05），证实杜仲提取物显著增强了病原体抗性。
**3.2 肝脏转录响应**
通过RNA-Seq鉴定DEGs：Esu vs. Nor中有648个基因上调、1012个下调；GEsu vs. GNor中有821个上调、726个下调。KEGG富集分析显示，两组比较中上调的DEGs均富集于免疫应答通路（抗原加工与呈递、吞噬体）和蛋白质加工通路（内质网蛋白质加工、蛋白质输出）。具体而言，抗原加工与呈递中I类MHC通路相关基因（HSP70、HSP90、CALR、TAPBP、MHCI、TCR）在Esu组和GEsu组肝脏中均上调；同时，吞噬体通路中的Sec22、vATPase、组织蛋白酶、TUBA、TUBB、TfR、Rab7和Sec61等基因也显著上调。此外，与蛋白质加工和蛋白酶体相关的多个基因表达上调。结果表明，杜仲提取物可能通过激活I类MHC抗原加工通路增强适应性免疫，从而降低病原体入侵风险。
**3.3 肠道微生物群的响应**
肠道微生物群α多样性分析显示，各组的Chao1、Shannon、Pielou_J和Pd_faith指数呈现Esu > Nor > GEsu > GNor的趋势（除Pielou_J外）。病原体攻毒显著降低了Shannon和Pd_faith指数（Tukey HSD检验，p < 0.05），而杜仲提取物能缓解Shannon指数的下降并提高Pielou_J指数。基于Bray-Curtis距离的主坐标分析（PCoA）和Adonis检验表明，不同组的肠道微生物群组成显著分离（p < 0.05），且杜仲提取物减轻了攻毒引起的个体间肠道菌群差异（Tukey HSD检验，p < 0.05）。说明杜仲提取物能够对抗病原体感染导致的肠道菌群负面变化。
**3.4 肠道微生物群组成与潜在病原菌的关联**
基于物种水平病原菌列表，鉴定并比较了各组肠道潜在病原菌的α多样性。杜仲提取物显著影响Chao1指数（无论是否攻毒，p < 0.05），而其他α多样性指数仅在攻毒后显著升高。PCoA显示，进食杜仲提取物的个体（Esu和GEsu组）病原菌组成更为相似，而GNor组与其他组明显分离。杜仲提取物显著降低了肠道病原菌的个体间差异（Tukey HSD检验，p < 0.05）及总相对丰度（GEsu vs. GNor，p < 0.05），其中降低最显著的是洋葱伯克霍尔德菌（*Burkholderia cenocepacia*）和海豚链球菌（*Streptococcus iniae*）。Mantel检验和Procrustes分析表明，整个肠道微生物群与病原菌之间呈显著相关（p < 0.001），线性回归进一步揭示两者存在协同变化（p < 0.05）。提示肠道微生物群整体的变化与病原菌丰度降低密切相关。
**讨论总结**
讨论指出，先前研究多采用分光光度法和实时定量PCR检测酶活和特定基因表达，本研究则通过高通量测序更全面地揭示了肝脏转录组和肠道微生物群的响应。尽管杜仲提取物未显著促进生长性能（可能与添加浓度0.2%低于前人研究的1.0%有关），但显著提高了攻毒后存活率。机制上，杜仲提取物上调了I类MHC抗原加工通路（包括抗原呈递细胞如巨噬细胞参与的吞噬体）及内质网蛋白质加工、蛋白质输出、蛋白酶体等相关基因的表达，从而增强适应性免疫。同时，杜仲提取物提高了肠道微生物群的α多样性，维持菌群稳态，并抑制致病菌（如洋葱伯克霍尔德菌和海豚链球菌）在肠道的定殖。研究还指出，攻毒使用的荧光假单胞菌未在肠道菌群中检出，推测其经鳃侵入血液和肝脏，而肠道病原菌的抑制独立于该攻毒过程。综上，杜仲提取物通过双重机制——激活肝脏免疫通路和重塑肠道微生物群——增强了大黄鱼幼鱼的病原体抗性，可作为水产养殖中有效的膳食补充剂。
**研究结论翻译**
综上所述，本研究从转录组和肠道微生物群角度提供了膳食杜仲提取物可能增强大黄鱼幼鱼病原体抗性的潜在机制见解。尽管在生长性能方面未观察到明显改善，但膳食杜仲提取物与攻毒后存活率提高、免疫相关通路上调和肠道微生物群组成变化相关。杜仲提取物已被证明能显著上调肝脏中免疫系统相关基因的表达，包括抗原加工中的I类MHC通路，以及内质网蛋白质加工、蛋白质输出、吞噬体和蛋白酶体等其他免疫相关通路。此外，杜仲提取物能引起大黄鱼幼鱼肠道微生物群多样性和组成的显著改变，并伴随宿主肠道中病原菌定殖的显著抑制。总体而言，将杜仲提取物添加到大黄鱼幼鱼的日粮中对其免疫系统和抵抗病原体的能力有积极作用。这些发现表明，杜仲提取物可作为大黄鱼水产养殖实践中的有益膳食补充剂。
