《Fish & Shellfish Immunology》：Thermal stress alters the allergen and proteome profile of the redclaw crayfish (
Cherax quadicarinatus)
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养殖水温影响红螯虾（Cherax quadricarinatus）过敏原蛋白表达及IgE结合强度，低温（17°C）增强过敏原如HSP70和FABP的丰度及IgE结合，高温（32°C）减弱；肌肉相关过敏原如TM、MLC和TnC无显著变化。研究揭示了气候变化下水产养殖中水温调控对过敏风险的影响机制。
艾米丽·杰里（Emily Jerry）| 谢亚玛维斯瓦纳坦·卡纳尼迪（Shaymaviswanathan Karnaneedi）| 萨赫尔·海达里（Sahel Heidari）| 凯莉·康登（Kelly Condon）| 安德烈亚斯·L·洛帕塔（Andreas L. Lopata）
分子过敏研究实验室，公共卫生学院、医学与兽医科学学院以及澳大利亚热带健康与医学研究所，澳大利亚昆士兰州汤斯维尔，邮编4811
摘要
全球气温上升和对可持续蛋白质需求的增长是推动水产养殖业发展的两大挑战，其中包括养殖澳大利亚红爪小龙虾（Cherax quadricarinatus）等甲壳类动物。尽管环境压力因素会改变动物的生理状态，但它们对食物蛋白质过敏性的影响尚未得到充分研究，尤其是在甲壳类动物中，而甲壳类动物是导致食物诱发过敏反应的主要原因之一。本研究探讨了在不同温度（17°C、28°C和32°C）下养殖红爪小龙虾时，其蛋白质和过敏原的表达情况。通过SDS-PAGE和免疫印迹技术对原始及煮熟后的蛋白质提取物进行了分析（研究对象n=19人）。使用液相色谱-质谱（LC-MS）技术对整个蛋白质提取物进行了分析，以鉴定和量化蛋白质，评估不同温度下的差异表达，并进行基因本体论（GO）分析。研究观察到蛋白质和过敏原谱型存在显著的温度依赖性变化：在17°C时IgE结合强度增加，而在32°C时降低，这表明在低温胁迫下过敏原性增强。在17°C时，热休克蛋白70（HSP70）和脂肪酸结合蛋白（FABP）等过敏原的表达上调，同时与蛋白质折叠及代谢/分解过程相关的GO类别（如三磷酸异构酶（TPI）、甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）、烯醇酶和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶（FBA）的表达也上调。在28°C和32°C之间的GO表达谱型基本相似。而原肌球蛋白（TM）、肌球蛋白轻链（MLC）和肌钙蛋白C（TnC）等过敏原的表达在不同温度下没有变化。环境温度改变了红爪小龙虾的过敏原/蛋白质谱型及其临床相关的IgE抗体反应性。这些发现强调了在气候变化背景下评估食物过敏原暴露风险时环境和养殖条件的影响，并指出需要在其他水产养殖物种中进行进一步验证。
引言
在水产养殖领域，基于温度的变化已被广泛记录为影响冷血生物的生理状态、新陈代谢和整体健康的重要因素[1]、[2]、[3]、[4]。然而，关于温度变化对食物过敏影响的研究仍然有限。在水产养殖中，研究温度响应对于确保水生生物的最佳生长、减少压力和死亡率以及将适宜物种迁移到其原生栖息地之外进行养殖至关重要[1]、[3]、[5]、[6]、[7]。鉴于气候变化以及人们对可持续水产养殖生产的日益增长的需求，了解水温对水产养殖物种的影响尤为重要[8]。全球气温上升预计到2050年将使平均气温升高1.5°C，到2100年升高2-4°C[9]。为了满足对营养丰富且可持续的蛋白质来源的需求，水产养殖被认为将在保障全球粮食安全方面发挥重要作用，预计到2032年，仅来自水产养殖的海产品消费量就将达到每人21.3公斤[10]、[11]、[12]。目前全球超过50%的海产品来自水产养殖，这是增长最快的食品生产领域[13]。其中，甲壳类动物的养殖、迁移和消费是一个重要趋势，它们是仅次于鱼类的第二大动物源性水产养殖食品类别[14]。具有巨大养殖潜力的甲壳类物种是澳大利亚红爪小龙虾（Cherax quadricarinatus），它是全球迁移范围最广的小龙虾物种之一，已广泛传播到约67个国家（见补充图A.1）[15]。红爪小龙虾的生长主要受水温影响，最佳生长温度约为30°C，而致命或导致应激的温度分别为极低的10°C和极高的35°C[15]、[16]。
甲壳类动物生产和消费量的增加也伴随着甲壳类食物过敏病例的增多[17]、[18]。甲壳类过敏影响了全球约3%的人口[19]、[20]，是全球食物诱发过敏反应的主要原因之一[21]。这种过敏是由于接触甲壳类食物中的过敏原蛋白后产生的过度免疫反应[22]。目前，世界卫生组织/国际过敏原信息联盟（WHO/IUIS）数据库中已正式登记了14种甲壳类动物中的14种蛋白质作为过敏原，包括Penaeus monodon、Litopenaeus vannamei、Procambarus clarkii等。许多已鉴定的过敏原是结构蛋白（如原肌球蛋白（TM）、肌钙蛋白C（TnC）、肌球蛋白轻链（MLC）[23]、[24]、[25]）、酶（如精氨酸激酶（AK）[26]、三磷酸异构酶（TPI）[27]）或与应激相关的蛋白（如热休克蛋白70（HSP70）[28]），这些蛋白参与肌肉收缩或代谢途径等过程。由于动物生长和整体新陈代谢受温度变化的影响[6]、[7]，蛋白质的表达也可能随之发生变化。鉴于关键过敏原蛋白（如TM、AK和HSP70）参与肌肉结构和应激反应，了解它们对过敏性的影响对于评估未来的食物过敏风险至关重要。本研究旨在阐明气候变化引起的温度变化对甲壳类动物过敏原性的影响，为可持续水产养殖实践、食品安全和公共卫生提供依据。
研究片段
红爪小龙虾的适应
为了研究红爪小龙虾（Cherax quadricarinatus）的基因组和蛋白质组差异，我们从昆士兰州汤斯维尔的澳大利亚红爪小龙虾孵化场（ACH）获取了16只活体雄性红爪小龙虾（平均年龄4个月，平均体重30克，年龄和体重匹配）。这些小龙虾最初在5000升的淡水循环养殖系统中于室温下饲养两周，随后被分为三个温度组：17°C、28°C（作为基准组）
不同温度下过敏患者对原始和煮熟红爪小龙虾提取物的IgE结合差异
比较对虾过敏患者的血清IgE结合情况（图1）时，发现不同温度（17°C、28°C和32°C）下培养的原始（图1A）和煮熟（图1B）红爪小龙虾尾部提取物的IgE结合模式和强度存在显著差异。当对甲壳类过敏患者的血清与原始尾部提取物孵育时（图1A），所有温度下均有16名患者（84%）显示出阳性IgE结合。IgE特异性结合到两条条带上
讨论
目前关于环境温度对食物过敏影响的研究较少，尤其是在海鲜过敏领域。本研究证明，养殖温度会改变红爪小龙虾（C. quadricarinatus）的过敏原含量、蛋白质表达和基因本体论（GO）组富集情况，并导致过敏患者IgE结合的差异。这些发现有力地证明了养殖温度的影响
结论
本研究探讨了全球消费的小龙虾物种在水产养殖中的养殖温度对其过敏原表达的影响，这对过敏个体具有直接意义。研究发现，养殖温度会导致IgE过敏原结合、过敏原含量和蛋白质表达的明显温度依赖性变化，进而导致GO组富集的差异。据我们所知，这是首次研究环境温度对基因组和蛋白质组的影响
伦理声明
詹姆斯库克大学动物伦理委员会认为，本研究对甲壳类动物的进行无需伦理批准。所有受试者的血清采集均获得了知情同意，且血清的使用已获得詹姆斯库克大学伦理委员会的批准，批准编号分别为H4313和H6829。
作者声明
艾米丽·杰里（Emily Jerry）：概念构思、数据整理、正式分析、研究方法、数据可视化、初稿撰写及审稿编辑。
谢亚玛维斯瓦纳坦·卡纳尼迪（Shaymaviswanathan Karnaneedi）：研究方法、撰写及审稿编辑。
萨赫尔·海达里（Sahel Heidari）：研究方法、撰写及审稿编辑。
凯莉·康登（Kelly Condon：概念构思、项目管理、监督、撰写及审稿编辑。
安德烈亚斯·L·洛帕塔（Andreas L. Lopata：概念构思、资金筹集、项目管理、监督及撰写
