【派森诺项目文章】硫化物污染如何影响虾肠道微生态的健康？

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《Fish & Shellfish Immunology》

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派森诺生物与华东师范大学合作，在《Fish & Shellfish Immunology》（最新影响因子：3.025）发表文章，探讨不同浓度的硫化物对于凡纳滨对虾肠道的健康影响及肠道菌群的毒性作用。

1.研究背景

硫化物是常见的水体有毒污染物之一，其主要来源之一是水生动物的代谢物、残骸等有机物通过厌氧条件下被微生物分解利用时产生的，所以在水生环境中，其普遍存在于水和底部沉积物之中。凡纳滨对虾的糠虾期阶段生活在水域底部，不可避免的会受到底部沉积物中硫化物污染的影响。

动物肠道是食物储存、消化和营养吸收的重要器官，而肠道中定植的大量微生物与宿主之间同样存在着复杂的共生、共代谢及共同演化的关系。目前动物肠道的炎症状态及完整性已被用于评估动物肠道的健康状况，另外稳定的肠道菌群对于宿主的健康状况同样重要。本研究目的是通过肠道组织学、炎症和免疫相关因子表达以及肠道微生物在不同硫化物浓度下的相应变化，探讨硫化物对于肠道健康及肠道菌群的毒性作用。

2.研究方法

测序技术：Illumina MiSeq高通量测序平台

测序模式：微生物组16S rRNA基因V4-V5区测序

样本来源：凡纳滨对虾肠道

实验设计：对照组（control）5个样本、低硫处理组（425.5 μg/L）5个样本、高硫处理组（851 μg/L）5个样本

3.研究结果

3.1 肠组织学研究

通过对不同硫化物浓度处理后的凡纳滨对虾肠道在显微镜下观察，（a）对照组虾肠上皮细胞排列紧密，细胞间隙清晰，肠壁由高柱状上皮组织组成；（b）在低浓度硫化物环境中，虾部分肠上皮细胞与肠壁间存在空隙，且部分肠上皮细胞与基底膜处于分离状态；（c）在高浓度硫化物环境中，肠上皮细胞与基底膜完全处于分离状态

3.2 四种炎症因子的基因表达

利用实时荧光定量PCR技术，对MSTN、HSF1、TNF-α以及CTL3四种炎症因子的表达量进行相对定量，其中（a）MSTN因子在低硫处理组与高硫处理组中表达量显著下调；（b）HSF1因子在高硫处理组中表达量显著上调；（c）TNF-α与（d）CTL3两种因子分别在低硫处理组中表达量显著上调，但在高硫处理组中显著下调；

3.3 肠道菌群数据分析

MiSeq平台每个样本平均产出34962条序列，利用GraPhlAn构建菌群结构分类等级树，以不同颜色区分各分类单元，并通过节点大小反映它们的丰度分布情况，从复杂的群落数据中快速发现优势的微生物类群，其中Proteobacteria在不同分类等级微生物类群中丰度最高 

Venn图展示不同硫化物浓度分组中共有及特有OTU分布情况，其中三个组共有OTU的数量为664，与对照组C进行比较，低硫处理组L与高硫处理组H分别有47和92个OTU是各组独有的 

热图展示不同硫化物浓度分组中凡纳滨对虾肠道属水平物种丰度分布情况，其中Propionigenium、Ferrimonas、Vibrio与Photobacterium在硫化物处理组中的相对丰度要高于对照组；Planctomyce与Microbacterium在对照组中的相对丰度要高于两个硫化物处理组

门水平主要细菌在对照组与低硫处理组以及对照组与高硫处理组中相对丰度比较，其中Cyanobacteria在低硫处理组与高硫处理组中相对丰度均显著高于对照组，但这两个组均不包含Nitrospirae；另外Chlorobi在低硫处理组中相对丰度显著高于对照组；Fusobacterium在高硫处理组中相对丰度显著高于对照组

属水平主要细菌在对照组与低硫处理组以及对照组与高硫处理组中相对丰度比较，其中Microbacterium、Reichenbachiella、Parachlamydia与Shewanella在对照组中的相对丰度显著高于两个不同浓度的硫化物处理组；Vibrio在低硫处理组中相对丰度显著高于对照组，Photobacterium在两个硫化物处理组中相对丰度显著高于对照组

4.研究结论

本研究通过监测炎症、免疫相关细胞因子和肠道菌群结构的变化，探讨了不同浓度硫化物对凡纳滨对虾肠道健康和肠道菌群毒害作用的影响。从实验中得出的数据可以看出，病原菌Cyanobacteria、Vibrio、Photobacterium的丰度在硫化物处理组中均有显著增加，对比一些抗应激性细菌Chlorobi与Fusobacterium同样也在硫化物处理组中显著增加，而类似于可以缓解亚硝酸盐毒性的Nitrospirae在处理组中却显著降低了；这些都表明了慢性暴露于硫化物污染环境中，对于虾肠道菌群结构造成了很大的破坏，同时刺激炎症与免疫系统的响应。 

参考文献

Suo Y, Li E, Li T, et al. Response of gut health and microbiota to sulfide exposure in Pacific white shrimp Litopenaeus vannamei [J]. Fish & Shellfish Immunology, 2017, 63:87.

文案  微生物组事业部

派森诺生物

上海派森诺生物科技股份有限公司成立于2011年4月，总部坐落于上海市徐汇区聚科生物园区。派森诺生物是一家从事基因测序相关领域的科学研究与医学检测服务的高新技术企业，公司下设两家全资子公司：上海桑尼生物科技有限公司和上海派森诺医学检验所有限公司，经过多年的发展，公司已搭建了一代、二代、三代最完善的测序平台及生物信息分析平台，为客户提供包括高通量基因测序、临床医学基因检测、生物信息学服务、生物云计算、分子生物学实验、DNA合成等在内的一站式、全方位服务和系统解决方案。公司组建了国内一流水平的技术、研发、信息分析和管理团队，致力于成为国内领先的基因测序技术服务企业。