《Aquaculture Reports》：Host-derived chitinase orchestrates gut-liver dialogue to improve growth and immunity in dark sleeper (
Odontobutis potamophila)
编辑推荐：
本研究针对沙塘鳢(Odontobutis potamophila)对高几丁质饲料利用率低、生长受限及肠道健康受损的问题，通过补充重组宿主源几丁质酶OpCht，结合肠道宏基因组学和肝脏转录组学分析，揭示了OpCht通过重塑肠道菌群功能（如富集Chitinophagales和Flavobacteriales，提升GH18/GH19等CAZyme活性）并激活肝脏脂质代谢（fxr、angptl4、apoa）与免疫通路（c3、il-10r），从而协同改善宿主生长性能与免疫健康的分子机制，为水产酶制剂开发提供了理论依据。
在淡水养殖业中，沙塘鳢（Odontobutis potamophila）作为一种经济价值较高的本土鱼类，其天然饵料主要依赖甲壳类生物。然而，甲壳外壳富含的几丁质（chitin）——自然界储量第二大的多糖——虽为潜在营养源，却因鱼类自身几丁质酶（chitinase）活性不足，导致消化效率低下，不仅造成营养浪费，还可能引发肠道黏膜损伤和生长迟缓。近年来，外源几丁质酶作为绿色饲料添加剂，已被证实能提升多种水生动物的生长性能和免疫水平，但其作用机制，尤其是如何通过调控宿主分子通路与微生物群落实现生理优化，尚不明确。为此，南京师范大学的研究团队在《Aquaculture Reports》发表论文，聚焦宿主源重组几丁质酶OpCht，系统探讨了其如何通过肠-肝轴对话，协同提升沙塘鳢的生长与免疫功能。
为阐明OpCht的作用机制，研究人员设计了一项为期8周的饲养实验，将沙塘鳢分为对照组（CK）及低、中、高剂量OpCht干预组（S1-S3），通过胃部灌注方式给予不同浓度的重组OpCht。研究主要整合了肠道组织病理学观察、肠道微生物宏基因组测序、肝脏转录组测序以及组织切片分析等技术手段。其中，宏基因组学用于解析菌群结构变化和功能基因（如CAZyme家族）丰度；转录组学则揭示肝脏代谢与免疫相关基因的表达谱；并通过相关性分析挖掘肠道菌群与宿主基因的互作网络。
3.1. 肠道组织形态学观察
组织切片显示，OpCht补充显著改善了肠道结构：与对照组相比，各实验组肠道绒毛密度、高度和宽度均呈剂量依赖性增加，肌肉层厚度也明显提升。高剂量组更可见浆膜层结构清晰、上皮细胞染色紧密，表明OpCht增强了肠道吸收面积和屏障功能。
3.2. 肠道微生物组成变化
宏基因组分析表明，OpCht干预重塑了肠道菌群结构。在门水平上，拟杆菌门（Bacteroidota）和厚壁菌门（Bacillota）等在补充组中丰度升高；在目水平上，几丁质降解相关菌目Chitinophagales和Flavobacteriales在高剂量组中显著富集，而潜在致病菌目Aeromonadales和Burkholderiales丰度下降。
3.3. 肠道宏基因组物种功能分析
功能富集分析显示，高剂量OpCht组中脂质代谢、免疫系统、糖类代谢等KEGG通路显著激活。同时，几丁质降解关键CAZyme家族（如GH18、GH19）的丰度明显上升。菌群功能贡献度分析进一步揭示，Chitinophagales和Flavobacteriales在代谢和免疫通路中发挥核心作用。
3.4. 肝组织切片病理学检查
肝脏切片结果显示，对照组出现明显肝细胞空泡化、核移位和炎症细胞浸润，而OpCht干预组这些病理变化随剂量增加而减轻，中高剂量组肝细胞结构完整性显著改善。
3.5. 转录组测序与组装
转录组测序共获得36,855个非冗余基因，其中60.89%在NR数据库中得到注释。差异基因分析表明，中高剂量OpCht显著调控了与脂质转运和免疫应答相关的基因表达。
3.6. 差异表达基因鉴定
相比对照组，中高剂量组分别鉴定出5608和2927个差异表达基因（DEGs），其中脂代谢基因（如angptl4、apoa）和免疫效应因子（如c3、il-10r）显著上调。
3.7. 转录组数据的GO与KEGG富集分析
GO分析显示，高剂量组显著富集于免疫反应、脂质转运等生物学过程；KEGG通路分析表明，NF-κB信号通路、PPAR信号通路等免疫与代谢相关通路被激活。
3.8. 候选基因的蛋白互作网络分析
构建22个关键DEGs的蛋白互作网络，发现这些基因在脂代谢和免疫调节中形成紧密的功能协同网络，印证了OpCht通过多基因协同调控宿主生理状态。
3.9. 通过qRT-PCR对RNA-Seq数据的技术确认
qPCR验证了12个关键基因的表达趋势与转录组数据高度一致，证实了测序结果的可靠性。
3.10. 转录组与宏基因组的关联分析
Mantel检验虽未发现菌群整体结构与转录组谱的全局关联，但特异性菌目与宿主基因存在显著相关性：如Flavobacteriales丰度与肝脂调节因子angptl4正相关，Chitinophagales与胆汁酸受体fxr关联密切，提示菌群通过代谢产物（如短链脂肪酸SCFAs）参与肠-肝轴调控。
本研究通过多组学整合分析，揭示了OpCht通过“宿主-微生物”协同作用优化沙塘鳢生理功能的机制框架：OpCht直接降解膳食几丁质，促进降解产物（如几丁寡糖COS）生成，并重塑肠道菌群功能结构，富集Chitinophagales和Flavobacteriales等有益菌群，提升GH18/GH19等CAZyme活性；菌群代谢产生的SCFAs等活性物质通过肠-肝轴调控肝脏基因表达，激活脂质转运（angptl4、apoa）和免疫通路（c3、il-10r），从而协同改善宿主生长性能和免疫健康。该研究不仅深化了对几丁质酶作用机制的理解，也为水产养殖中酶制剂的应用提供了重要的理论依据和实践方向。
