《Fish & Shellfish Immunology》：Dietary myo-inositol exerts pleiotropic effects on T cell activation, antioxidant defense and fatty acid metabolism to enhance anti-bacterial immunity in tilapia
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尼罗 tilapia 饲料中添加肌醇（850 mg/kg）可显著增强抗细菌免疫，通过提升 T 细胞数量、激活增殖及减少凋亡，协同抗氧化酶表达与脂肪酸代谢重构，加速病原清除并提高宿主存活率。
方志超|郑玉英|张明珠|谢嘉颖|沈晨欣|朱亚婷|蒋琪琪|卢一山|魏秀梅|杨家龙
中国华东师范大学生命科学学院河口与海岸研究国家重点实验室，上海200241
摘要
细菌性疾病在水产养殖中造成了巨大的经济损失，这凸显了开发能够增强鱼类免疫力的饲料添加剂的必要性。肌醇（MI）是鱼类生长所必需的营养素，具有抗氧化和调节脂质代谢的特性。然而，MI在调节T细胞功能方面的作用仍不清楚。在本研究中，尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）被喂食含有850或1700毫克/千克MI的饲料，以评估其对T细胞免疫力的影响。结果表明，850毫克/千克的MI通过系统性地改善T细胞功能，显著增强了尼罗罗非鱼的抗菌免疫力。具体来说，在Edwardsiella piscicida感染期间，MI增加了尼罗罗非鱼中的T细胞绝对数量，促进了T细胞的激活、增殖和细胞因子的产生，同时减少了细胞凋亡。从机制上讲，MI提高了抗氧化酶的表达，从而减少了T细胞内的活性氧（ROS），并驱动了脂肪酸代谢的重新编程。这些协同作用共同加速了病原体的清除，并显著提高了尼罗罗非鱼在E. piscicida感染中的存活率。因此，这些发现揭示了MI在促进尼罗罗非鱼T细胞介导的抗菌免疫力中的关键作用，为利用营养免疫调节来改善养殖鱼类的健康和疾病抵抗力奠定了基础。
引言
肌醇，也称为环己烷六醇，是一种环状多元醇[1]。它可以被视为环己烷的多羟基衍生物，具有九种立体异构体，包括肌醇（MI）、表肌醇和岩藻肌醇[2]。MI是通常被称为肌醇的异构体，也是自然界中最丰富的立体异构体[3]。几乎所有生物体内都含有游离或结合形式的MI。游离形式的MI在细胞信号通路中充当第二信使，例如肌醇三磷酸（IP3）[4]。结合形式的MI主要存在于两种类型中：植物中的植酸和动物中的磷脂酰肌醇[5]。
陆地动物可以通过肾脏和肝脏等器官合成足够的MI，因此不需要额外的膳食摄入[6]，[7]。然而，鱼类的内源性MI合成能力有限，常规鱼饲料中的MI含量相对较低，因此需要在饲料中添加[8]。研究表明，鱼类缺乏MI会导致各种病理状况。例如，虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）长期缺乏MI会导致生长不良、食欲减退、皮肤出血、鳍部侵蚀甚至死亡率升高[9]。相反，适当水平的MI膳食补充可以增强鱼类的饲料利用率和生长性能。例如，在Carassius auratus gibelio幼鱼的饲料中添加165.3毫克/千克的MI可以显著提高幼鱼的生长速度。此外，作为一种多元醇，MI可以向自由基捐赠质子H+，从而清除自由基，增强生物体的抗氧化能力。因此，饲料中添加MI也可以增强鱼类的抗氧化防御。研究表明，在Hucho taimen的饲料中添加足够的MI可以显著提高肝脏中超氧化物歧化酶（sod）的活性；同样，在Ctenopharyngodon idellus中，它可以增强肝脏中的sod和过氧化氢酶（cat）的活性[10]，[11]。sod和cat都是鱼类中重要的抗氧化酶。此外，作为一种主要的生物活性脂质调节剂，MI可以与脂肪酸和磷脂结合，从而促进肝脏的脂质代谢并降低鱼类的血液脂质水平[12]。研究表明，肌醇补充可以减少Paralichthys olivaceus中的脂质过度积累并防止异常脂质代谢[13]。
适当水平的MI膳食补充也可以增强鱼类的免疫力。研究表明，膳食MI缺乏会导致幼年草鱼肠道免疫功能受损，降低肠道免疫细胞中NF-κB和mTORC1信号通路的激活，从而增加幼鱼对Aeromonas hydrophila感染的易感性[14]。相反，适当水平的MI膳食补充可以增强幼年 Jian 鲤（Cyprinus carpio var. Jian）脾脏和头肾的抗氧化活性以及细胞周期相关信号因子的转录，从而提高它们的免疫力[15]。此外，研究表明，MI有助于尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus在高温条件下增强对Aeromonas sobria感染的抵抗力[16]。外源性MI可以减轻急性氨毒性对Boleophthalmus pectinirostris免疫力的影响[17]。同时，膳食MI补充也可以增强Scophthalmus maximus和Taimen的免疫力[10]，[18]。
由于其快速生长、良好的适应性和可口的肉质等优点，联合国推荐尼罗罗非鱼在全球范围内种植。中国目前是罗非鱼最大的生产和出口国。然而，由细菌、病毒和其他病原体引起的疾病每年给罗非鱼养殖业带来了巨大的经济损失[19]，[20]，[21]。增强宿主的免疫力，特别是通过T细胞，至关重要。尽管现有研究表明膳食MI补充可以改善罗非鱼的免疫力，但这些研究尚未扩展到T细胞层面[22]，[23]。在这项研究中，我们使用了一个已建立的尼罗罗非鱼模型来研究膳食MI对T细胞免疫功能的影响。结果表明，膳食MI调节了T细胞的激活、抗氧化反应和脂肪酸代谢的重新编程，从而增强了宿主对病原菌感染的抵抗力。这项研究加深了我们对MI作为免疫刺激剂的理解，为改进水产养殖技术和促进罗非鱼生产的经济效益奠定了基础。
实验饲料
实验饲料
三种实验饲料以商业罗非鱼饲料（Kai Kou Le, Tongwei）为基础饲料配制而成。根据制造商的数据，基础饲料大约含有40%的粗蛋白、4%的粗脂质、35%的碳水化合物、3%的粗纤维、1%的总磷和15%的灰分。为了制备实验饲料，首先将商业基础饲料研磨成细粉。MI剂量的选择基于喂养方案和之前的罗非鱼研究。
在细菌感染期间，膳食MI增加了T细胞的绝对数量
为了确定膳食MI是否影响T细胞免疫力，我们首先检查了E. piscicida感染期间CD4-1+和CD8+ T细胞的百分比和绝对数量的变化。结果表明，MI 850组、MI 1700组和对照组之间的CD4-1+或CD8+ T细胞百分比没有显著差异（图1A–C）。相比之下，MI 850组中的CD4-1+ T细胞绝对数量显著高于对照组，CD8+ T细胞的数量也有所增加
讨论
细菌感染在水产养殖中造成了巨大的经济损失，这凸显了加强宿主免疫力以有效管理疾病的迫切需求[26]，[27]。膳食MI补充作为一种类似维生素的营养素，已经显示出通过免疫细胞激活和抗氧化活性等机制增强鱼类免疫功能的潜力。然而，MI在T细胞功能和抗感染免疫力中的具体调节作用仍不甚明了。
作者贡献声明
方志超：研究、数据整理、初稿撰写。郑玉英：研究。张明珠：研究。谢嘉颖：研究。沈晨欣：研究。朱亚婷：研究。蒋琪琪：研究。卢一山：研究。魏秀梅：概念构思、方法学设计、监督、审稿与编辑、项目管理、资金获取。杨家龙：概念构思、方法学设计、监督、审稿与编辑、项目
致谢
本研究得到了广东省水生动物疾病控制与健康养殖重点实验室研究基金计划（PBEA2024ZD02）和国家自然科学基金（42576117）的资助。
