美洲鳗（Anguilla rostrata）在感染哈维弧菌（Vibrio harveyi）期间，长非编码RNA-mRNA调控网络的特征

《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Characteristics of the long non-coding RNA-mRNA regulatory network in American eel (Anguilla rostrata) during Vibrio harveyi infection

孙光华|吴立群|唐一菊|洪思佳|郭松林

集美大学渔业学院，国家海洋养殖育种重点实验室，中国厦门，361021

摘要

Vibrio harveyi是一种高致病性细菌，可导致美洲鳗鱼（Anguilla rostrata）发生严重的败血症，然而长链非编码RNA（lncRNAs）在宿主免疫反应中的调控作用仍大部分未被探索。在本研究中，美洲鳗鱼被V. harveyi感染，分别在感染后0小时、12小时、24小时、36小时、48小时和60小时采集肾脏组织以检测细菌载量。在感染后0小时、24小时、36小时和48小时，系统地分析了组织病理学病变和转录组谱（链特异性RNA测序）。构建了共表达和共定位网络，以识别差异表达（DE）的lncRNAs与其靶mRNAs之间的相互作用。细菌载量逐渐增加，在感染后48小时达到峰值，比感染后12小时高出100倍，并伴有严重的肾脏损伤，包括肾小管空泡化和肾小球解体。转录组分析在24至48小时的三个感染时间点发现了76个共表达的DE-lncRNAs和2230个共表达的DE-mRNAs。其中，673个DE-mRNAs被60个共表达的DE-lncRNAs靶向，这些mRNAs在七个与免疫相关的基因本体（GO）术语和15个京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路中显著富集，包括补体激活、TNF信号传导和病原体防御。网络分析进一步揭示了24个关键的DE-lncRNAs，它们可能通过转录作用机制调控600个DE-mRNAs，以及11个通过顺式作用机制调控。本研究首次系统地描述了美洲鳗鱼在V. harveyi感染期间的lncRNA-mRNA调控网络。鉴定出的DE-lncRNAs及其靶基因为宿主免疫防御的分子基础提供了新的见解，并为鳗鱼养殖中的疾病控制提供了潜在靶点。

引言

Vibrio harveyi是一种广泛分布于热带和亚热带水域的革兰氏阴性海洋细菌，被认为是影响多种水生生物的重要病原体，包括珊瑚、双壳类动物、甲壳类动物和鱼类（Alvarez和Alvarez，1998；Zhao等人，2021）。在硬骨鱼类中，V. harveyi感染通常表现为出血性败血症，导致野生和养殖种群的大规模死亡（Shen等人，2017；Wan等人，2024a）。其致病性归因于多种毒力因子，包括胞外蛋白酶、溶血素和分泌系统（T3SS、T6SS），这些因子有助于宿主入侵、免疫逃逸和细菌间竞争（Mohamad等人，2019；Zhang等人，2020；Xu等人，2022）。值得注意的是，从中国淡水养殖的美洲鳗鱼（Anguilla rostrata）中分离出的一种高毒力菌株因其高致病性和潜在的人畜共通风险而引起了关注（Wan等人，2022）。

近年来，由于日本鳗鱼（A. japonica）和欧洲鳗鱼（A. anguilla）资源的减少，美洲鳗鱼养殖迅速发展（Wang等人，2023；Chen等人，2024；Xu等人，2024）。然而，V. harveyi感染的爆发造成了显著的经济损失，这突显了迫切需要了解宿主防御的分子机制。肾脏作为硬骨鱼类的主要免疫和造血器官，在病原体清除和炎症调节中起着核心作用（Li等人，2021）。先前的研究记录了鳗鱼肾脏在Vibrio感染后的组织病理学损伤和转录变化（Guo等人，2020；Wan等人，2022；Chen等人，2024；Wan等人，2024b），但涉及长链非编码RNA（lncRNAs）的调控网络仍不甚清楚。

lncRNAs正成为免疫反应的关键调节因子，通过顺式和转录作用机制在转录、转录后和表观遗传水平上调节基因表达（He等人，2021；Perez-Medina等人，2025）。在鱼类中，lncRNAs已被发现参与对细菌感染、炎症和疫苗诱导的免疫反应（Wu等人，2022；Guo等人，2023）。然而，迄今为止尚未有研究系统地探讨美洲鳗鱼在V. harveyi感染期间的lncRNA介导的免疫调控网络。

在这项研究中，我们旨在（1）描述美洲鳗鱼在V. harveyi感染后细菌载量和肾脏组织病理学的动态变化；（2）使用链特异性RNA-seq分析多个感染阶段的mRNAs和lncRNAs的表达模式；（3）通过整合的共表达和共定位分析识别关键的DE-lncRNAs及其潜在的靶DE-mRNAs；（4）阐明这些lncRNAs调控的免疫相关通路和生物过程。我们的发现首次全面揭示了鳗鱼抗Vibrio免疫中的lncRNA-mRNA调控相互作用，为宿主-病原体相互作用提供了新的见解，并为水产养殖中的疾病干预提供了潜在靶点。

章节片段

细菌菌株和实验动物

高毒力的Vibrio harveyi菌株HA-1最初是从濒死的美洲鳗鱼（Anguilla rostrata）的腹水中分离出来的，作为挑战病原体。该菌株通过Biolog GEN III代谢分析和保守管家基因的多基因位点序列分析得到鉴定（Wan等人，2022）。共从中国福建省清流县的一家商业养殖场获得了40条幼年美洲鳗鱼（平均体重：50 ± 5克）。

肾脏中的细菌载量和组织病理学变化

在V. harveyi感染后，美洲鳗鱼肾脏中的细菌定植逐渐增加。平均细菌载量从感染后12小时的10²·⁵ CFU/mg增加到感染后48小时的10⁴·⁵ CFU/mg，比感染后12小时增加了100倍，然后在感染后60小时略微下降到10⁴·³ CFU/mg（图1A）。对照组（Ar0h）未检测到细菌菌落。随着细菌的增殖，肾脏组织中观察到逐渐的组织病理学损伤。

讨论

在这项研究中，我们在细菌载量稳定的三个时间点（感染后24小时、36小时和48小时）进行了链特异性测序，以尽量减少病原体浓度差异对宿主的影响。初步实验确认这种剂量在感染后7天内导致90%的死亡率。在这种稳定且持续的高细菌载量下，任何聚类模式主要代表宿主的真实生物学变异

结论

本研究系统地描述了美洲鳗鱼（Anguilla rostrata）在Vibrio harveyi感染期间的lncRNA-mRNA调控网络。细菌载量逐渐增加，在感染后48小时达到峰值，比感染后12小时高出100倍，并伴有严重的肾脏病理变化，包括肾小球解体和肾小管空泡化。转录组分析在感染阶段发现了76个共表达的DE-lncRNAs和2230个共表达的DE-mRNAs。其中，673个DE-mRNAs被60个

CRediT作者贡献声明

孙光华：验证、软件、方法学、调查、数据管理。吴立群：验证、软件、资源、正式分析。唐一菊：验证、资源、正式分析。洪思佳：正式分析、数据管理。郭松林：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、验证、监督、软件、资源、项目管理、方法学、资金获取、正式分析、概念化。

关键贡献

这是首次系统地描述美洲鳗鱼在V. harveyi感染期间的lncRNA-mRNA调控网络的研究。我们的发现为宿主-病原体相互作用的分子机制提供了新的见解，并为鳗鱼养殖中的疾病控制提供了潜在靶点。

伦理声明

本研究的动物实验方案已获得集美大学伦理委员会的批准（批准编号：JMU2022030020；批准日期：2022年3月16日），所有实验均符合中国和国际组织关于使用实验动物的现行法律。

资助

本工作得到了国家重点研发计划（合同编号：2025YFD2400303）和福建省自然科学基金（编号：2026J001777）的财政支持。

利益冲突声明

作者声明没有财务和非财务利益冲突，所有作者均同意发表该手稿。