红海鲷虹彩病毒（RSIV）感染会在银鲷（Pampus argenteus）体内引发细胞死亡机制，包括凋亡和铁死亡

《Aquaculture》：Red Sea bream iridovirus (RSIV) infection elicits cell death modes—Apoptosis and ferroptosis in silver Pomfret ( Pampus argenteus)

银色 Pomfret 感染红海鲈鱼虹彩病毒（RSIV）引发组织病变及细胞凋亡/铁死亡机制研究。病理学观察显示肝、肾、脾等多器官受损，HE染色和TEM证实病毒颗粒存在及线粒体损伤。转录组分析揭示凋亡、铁死亡等通路富集，RT-qPCR验证casp3、acsl4等关键基因表达变化，TUNEL检测显示显著凋亡信号。研究发现RSIV通过双向调控铁死亡影响病毒入侵与宿主免疫，为抗病毒策略提供理论依据。

　　

李远波|张友义|夏武强|陈婷|冯祖康|陈登贵|徐方军|张曼|王亚军|闫晓军|胡家宝

中国宁波大学海洋科学学院

摘要

红海鲷虹彩病毒（RSIV）是一种常见的病原病毒，能够感染多种海洋鱼类。然而，该病毒在这些鱼类中的感染机制仍不甚明了。本研究系统地调查了一起发生在银 Pomfret（Pampus argenteus）中的 RSIV 爆发事件，重点研究了宿主的病理和分子反应，特别是病毒引起的组织损伤和细胞死亡途径。行为和解剖观察发现，受感染的鱼类表现出进食量减少、游泳能力受损、呼吸窘迫、脾脏肿大以及多种组织中的出血性病变。通过 HE 染色进行的组织病理学分析显示，肝脏中有淋巴细胞浸润、核固缩和空泡形成；脾脏中存在含有嗜碱性包涵体的肿大细胞；肾脏细胞发生退化/坏死，并伴有富含铁血黄素的黑色素巨噬细胞。透射电子显微镜（TEM）观察确认了病毒颗粒的存在，同时还观察到线粒体萎缩和细胞膜外层起皱。生化检测显示，感染后碱性磷酸酶（AKP）活性降低，肝酸磷酸酶（ACP）活性升高，超氧化物歧化酶（SOD）活性增强，肝过氧化物酶（CAT）活性也有所增加。通过对组织转录组数据进行 WGCNA 和 KEGG 通路分析，发现所有组织中都出现了多种通路的显著富集，尤其是铁死亡（ferroptosis）、细胞凋亡（apoptosis）、氧化磷酸化以及若干与免疫或代谢相关的通路。通过 RT-qPCR 验证了这些通路中差异表达的关键基因（DEGs）：与对照组相比，感染组中的先天/适应性免疫相关基因（补体和 IgA 相关基因）均上调；细胞凋亡相关基因 cytc 和 casp3 上调；铁死亡相关基因 acsl4 和 tf 上调，而 gpx4 和 slc7a11 下调。为了进一步研究 RSIV 感染银 Pomfret 的细胞凋亡和铁死亡现象，进行了 TUNEL 实验，结果显示受感染组织中存在显著的凋亡信号。此外，普鲁士蓝染色分析及总铁（Fe³⁺/Fe²⁺）、谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、脂质过氧化物（LPO）和活性氧（ROS）水平的测量表明，RSIV 感染增加了细胞内的总铁、亚铁（Fe²⁺）和 LPO 水平。基于这些数据，我们的结果表明 RSIV 感染可导致银 Pomfret 的免疫器官受损，并引发细胞凋亡和铁死亡。此外，感染诱导的铁死亡对病毒入侵和宿主免疫反应具有双向调节作用。这些发现为理解鱼类宿主中 RSIV 介导的细胞死亡提供了宝贵的见解，并揭示了宿主-病毒相互作用背后的复杂分子机制，为疾病控制提供了有希望的靶点。

引言

红海鲷虹彩病毒（RSIV）是一种二十面体双链 DNA 病毒（Jeong 等，2003；Jeong 等，2006），已知能感染海洋环境中的多种脊椎动物和无脊椎动物。该病毒在水产养殖领域造成了重大经济损失，首次发现并报告于 1991 年（Matsuoka、Inouye 和 Nakajima，1996）。Nakajima 和 Oshima 是使用 PCR 技术分离和扩增含有病毒序列信息的 DNA 片段的先驱（Oshima 等，1996），并开发了单克隆抗体（Nakajima 等，1995）。经过测序和分类，确定 RSIV 属于虹彩病毒科（Iridoviridae），具体属于巨细胞病毒属（Megalocytivirus）。根据主要衣壳蛋白（MCP）和 ATP 酶基因的系统发育分析（Kurita 和 Nakajima，2012），还有另外两种巨细胞病毒：传染性脾肾坏死病毒（ISKNV）（Kushala 等，2025）和比目鱼红体虹彩病毒（TRBIV）（Zhang 等，2009）。值得注意的是，这些病毒序列之间的同源性非常高。Inouye 等将 RSIV 引发的疾病命名为虹彩病毒病（RSIVD）（Inouye，1992）。目前，已知感染 RSIVD 的海洋鱼类主要包括红海鲷（Pagrus major）、斑点海鲈（Lateolabrax maculatus）、亚洲海鲈（Lates calcarifer）、大黄鱼（Larimichthys crocea）等 30 多种鱼类（Qin 等，2003；Girisha 等，2020；Zhan、Cao 等，2025）。患病鱼类表现出嗜睡、游泳无力、严重贫血、眼周出血以及鳃部瘀点（Lopez-Porras 等，2018；Sumithra 等，2022），死亡率超过 50%。随着研究的深入，我们更加重视研究鱼类在 RSIV 感染后的免疫机制。最近的研究表明，RSIV 感染可导致免疫细胞死亡（Jeong 等，2022；Xu 等，2025）。病毒感染可引发细胞死亡，主要包括细胞凋亡、铁死亡（ferroptosis）和焦亡（pyroptosis）（Miller 等，2007；Cho 等，2009；Doitsh 等，2014）。例如，红点石斑鱼神经坏死病毒（RGNNV）和传染性胰腺坏死病毒（IPNV）的感染已被证明可诱导鱼类细胞凋亡（Santi 等，2005；Zhang 等，2022a）。此外，鳞片脱落病病毒（SDDV）可触发鳜鱼（Siniperca chuatsi）中的转铁蛋白受体 1（TfR1）介导的铁死亡（Chen 等，2025），而鲤鱼弹簧病毒病（SVCV）——属于弹状病毒科（Rhabdoviridae）——可诱导斑马鱼巨噬细胞的焦亡（Varela 等，2014）。研究表明，病毒感染可在不同物种中引发多种形式的细胞死亡；然而，关于 RSIV 引发的具体细胞死亡类型的研究仍较为有限。

银 Pomfret 是全球许多国家具有重要经济价值的鱼类，广泛分布于从印度洋到西太平洋的沿海水域（Hu 等，2024）。由于其人工繁殖面临挑战，目前市场上仅有野生捕获的样本。近年来，过度捕捞和环境污染导致捕获量和体型大幅下降（Xu 等，2012；Hu 等，2023），造成了巨大的市场缺口。在这种稀缺背景下，价格飙升，峰值时每磅超过 1000 元。自 2000 年以来，我们的研究团队一直致力于开发银 Pomfret 的人工繁殖技术。到 2016–2017 年，我们成功克服了大规模养殖和繁殖方面的挑战；目前每年可繁殖超过一百万尾幼鱼（Hu 等，2024），幼鱼分布于全国多个地区（包括天津、山东、江苏以及“国信 1 号”水产养殖船）。尽管银 Pomfret 养殖工业化取得了进展，但疾病问题仍阻碍其广泛应用（Zhang 等，2024；Zhang 等，2024）。许多养殖场发现，在高温季节，疾病爆发会导致银 Pomfret 大规模死亡。虽然寄生虫和细菌感染可以通过适当药物控制，但主要由虹彩病毒引起的病毒爆发一旦发生则无法治疗（Ni 等，2021），这可能导致接近 100% 的死亡率，成为银 Pomfret 养殖工业化的重大障碍。

迄今为止，关于这种 RSIV 感染银 Pomfret 的免疫反应和细胞死亡的研究还很有限。本研究通过结合转录组学、组织学、形态学和分子生物学技术，系统地研究了 RSIV 感染对银 Pomfret 细胞死亡的调节作用。首先，利用组织学和形态学技术识别了 RSIV 感染银 Pomfret 的组织病理变化。随后，转录组测序及相关分析确认了 RSIV 感染银 Pomfret 中的免疫反应和细胞死亡现象。最后，这些发现通过分子生物学方法得到了验证。这项研究不仅为鱼类病毒致病机制提供了新的见解，也为开发针对细胞死亡的新抗病毒策略奠定了理论基础。

疾病样本采集

2025 年 4 月，RSIV 引发的感染导致银 Pomfret 发生大规模死亡事件，死亡率达到了 50%。最初，银 Pomfret 表现出厌食症状，随后出现游泳行为异常、皮肤变暗以及因贫血引起的呼吸活动异常。对濒死个体的解剖显示脾脏肿大，脾脏呈球形，肝脏苍白并伴有出血边缘，最终导致死亡

RSIV 感染银 Pomfret 的形态学、表面和内脏解剖

感染 RSIV 的鱼类的游泳行为与健康个体有显著差异。健康鱼类表现出稳定的游泳模式和活跃的进食行为（图 1A），而 RSIV 感染个体则表现出严重的平衡能力丧失，包括侧倾和进食反应减弱（图 1B），最终完全无法游泳并沉到水箱底部（图 1C）。肉眼病理检查显示广泛的

讨论

病毒性疾病对水产养殖业构成了重大威胁，导致了巨大的经济损失。近年来，据报道多种鱼类感染了 RSIV，包括斑点海鲈（Lateolabrax maculatus）、扇形比目鱼（Scophthalmus maximus）等（Shi 等，2004；Fu 等，2023）。RSIV 可能对受影响地区的养殖生物造成长期影响。银 Pomfret 的死亡率高达

结论

本研究提供了有力证据，证明 RSIV 感染可诱导银 Pomfret 的细胞凋亡和铁死亡，这可能有助于病毒逃避宿主免疫系统，从而导致该鱼类的死亡率增加。因此，我们的发现为理解鱼类在感染过程中抵抗 RSIV 的免疫机制提供了宝贵见解。值得注意的是，这是首次获得

伦理声明

本研究中的所有鱼类实验均遵循美国国立卫生研究院《实验室动物护理和使用指南》的规定进行。实验方案获得了宁波大学动物护理和使用委员会的批准（批准编号 20151051710）。

作者贡献声明

李远波：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，研究。张友义：研究。夏武强：研究。陈婷：研究。冯祖康：研究。陈登贵：研究。徐方军：研究。张曼：研究。王亚军：研究。闫晓军：方法学。胡家宝：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，研究，资金筹集。

未引用的参考文献

Matsuoka 等，2002

McCord 等，1971

Zhan 等，2024

利益冲突声明

作者声明本研究不存在任何可能被视为利益冲突的商业或财务关系。

致谢

本研究得到了中国自然科学基金（42306114）、国家重点研发计划（2022YFD2400103）、浙江“先锋”和“领头鹅”研发计划（2024C02006）以及宁波 2025 科技创新重大项目（20212003）的资助。