近日,鲁东大学农学院海马研究团队以“The detoxification ability of sex-role reversed seahorses determines the sexual dimorphism in immune responses to benzo[a]pyrene exposure”为题,在环境科学国际期刊Science of the Total Environment (IF: 9.8) 上发表学术论文。我院王凯教授和2021级水产研究生薛圆圆为共同第一作者。相关研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、山东省重点研发计划、山东省高等学校优秀青年创新团队科技计划等项目的资助。
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BaP暴露对线纹海马肾脏免疫毒性作用性二态产生的分子机制示意图
水生生物暴露于多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的风险是一个全球关注的问题。作为PAHs的典型代表,苯并芘(Benzo[a]Pyrene, BaP)是沿海环境中最普遍、致癌和持久的有机污染物之一,其对许多水生野生动物的生长发育、生殖尤其是免疫系统产生严重的负面影响。然而,性角色逆转物种相关研究的缺乏,制约了我们对有关机制的深度解析。海龙科鱼类是自然界中唯一雄性育儿(male pregnancy)的类群,加之其性角色逆转(sex role reversal)和免疫系统适应性重塑的特征,使其在免疫性二态的研究中具有独一无二的优势。我们前期研究发现,即使在BaP浓度比其他鱼类低得多的环境中,线纹海马(Hippocampus erectus)血液中的免疫因子也会对环境暴露条件下的BaP做出敏感响应,而且免疫细胞比例和免疫因子含量呈现出明显的性二态特征。然而,其免疫性二态产生背后分子机制有待进一步解析。由于海马缺少脾脏和肠道相关的淋巴组织,是否具有胸腺也仍然存疑,因此肾脏可能成为其展现独特免疫适应性和解析免疫响应机制的关键。因此,本研究以线纹海马为研究对象,结合BaP的环境浓度胁迫,从组织结构、生理和免疫响应以及分子途径三个水平开展研究,首次证实了BaP对海洋旗舰物种—海马免疫毒性作用的性二态;确定了线纹海马肾组织损伤与BaP暴露剂量之间的正相关性及其性二态;明确了BaP处理前、后雌、雄海马采取不同的能量-免疫权衡策略;揭示了BaP诱导免疫毒性的机制并阐明了免疫响应BaP胁迫性二态产生的分子机制。
该研究率先明确了BaP胁迫对海马免疫器官(肾脏)的毒性作用,以及免疫性二态特征,阐明其背后的组织和生理学基础和分子机制,增进了人们对PAHs污染对鱼类毒性作用机制的认识,为海马资源以及海洋生态环境的保护和可持续利用提供理论参考。