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感染白斑綜合征病毒的斑節(jié)對蝦免疫酶變化特征

2011-12-31 00:00:00王專偉黃建華楊其彬周發(fā)林朱彩艷楊麗詩江世貴
湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2011年9期

摘要:研究了斑節(jié)對蝦(Penaeus monodon)感染白斑綜合征病毒(White spot syndrome virus,WSSV)后的發(fā)病情況和4種免疫酶活性的變化特征。通過對斑節(jié)對蝦進(jìn)行WSSV急性攻毒試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在感染50 h左右出現(xiàn)死亡高峰,感染60 h后大部分死亡蝦出現(xiàn)明顯的白斑。血液酚氧化物酶(PO)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、酸性磷酸酶(ACP)活性在感染WSSV后都呈現(xiàn)先降低再升高再降低的趨勢,并在感染后60 h左右,活性達(dá)到最大值。肝臟、肌肉組織中的ACP、SOD活性變化規(guī)律與其在血液中的變化類似,肝臟中的ACP、SOD活性明顯高于肌肉組織中的活性。

關(guān)鍵詞:斑節(jié)對蝦;白斑綜合征病毒(WSSV);免疫酶

中圖分類號:S945.4+7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2011)09-1851-04

Characteristics of Immuno-enzymes of Penaeus monodon Infected with White Spot Syndrome Virus

WANG Zhuan-wei1,2,HUANG Jian-hua1,YANG Qi-bin1,ZHOU Fa-lin1,ZHU Cai-yan1,YANG Li-shi1,JIANG Shi-gui1

(1. South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China;

2. Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Abstract: The mortality of WSSV-infected Penaeus monodon, and the enzyme avtivity for four immuno-enzymes were investigated. It found that the highest shrimp mortality appeared around 50 hours, and the white spots occurred on most of the died shrimps around 60 hours after WSSV infected. The activity of phenoloxidase(PO),peroxidase(POD), superoxide dismutase (SOD) and acid phosphatase(ACP) in blood decreased at first after WSSV infected, then increased to the highest enzyme avtivity around 60 hours and decreased at last. The trends of SOD and ACP activity in liver and muscle were similar to the changes in blood, however, the activity of SOD and ACP in liver were higher than those in muscle.

Key words: Penaeus monodon; WSSV; immuno-enzymes

甲殼類動物缺乏由抗體介導(dǎo)的免疫反應(yīng),不能通過抗原抗體反應(yīng)來達(dá)到自我保護(hù)的目的。其免疫機(jī)制為非特異性免疫,通過血細(xì)胞及體液因子的活性來抵抗病原微生物的入侵。血液酚氧化物酶(PO)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)以及酸性磷酸酶(ACP)等免疫酶的活性高低經(jīng)常被用作評價免疫強(qiáng)弱的指標(biāo)。對蝦的非特異性免疫系統(tǒng)也受很多因素的影響,比如蛻殼、水溫突變、溶氧高低、外界刺激和病毒入侵等。關(guān)于蝦類的免疫應(yīng)答機(jī)制,已經(jīng)有很多研究報道,劉慶慧等[1]對中國對蝦感染白斑綜合征病毒(White spot syndrome virus,WSSV)后血細(xì)胞數(shù)量變化做了研究報道;Songa等[2]分析了感染桃拉病毒后凡納斌對蝦血淋巴和肌肉組成的生化變化;Yoganandhan等[3]報道印度明對蝦在感染WSSV后,血淋巴細(xì)胞密度和血清蛋白濃度等免疫參數(shù)與正常蝦有很大差異;宋林生等[4]報道過南美白對蝦感染WSSV后SOD活性和過氧化氫酶(CAT)活性的變化。還有很多其他學(xué)者關(guān)于對蝦免疫反應(yīng)機(jī)理的報道,但這些文獻(xiàn)資料所闡述的反應(yīng)規(guī)律不盡相同,有不同的試驗(yàn)結(jié)果和理論解釋。由于WSSV病毒病已經(jīng)成為制約對蝦養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的主要因素,而對蝦的抗病能力主要通過非特異性免疫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),因此對參與非特異性免疫的各種免疫酶活性的研究是對蝦抗病研究的熱點(diǎn)之一。本研究通過斑節(jié)對蝦(Penaeus monodon)WSSV急性感染試驗(yàn),探討了斑節(jié)對蝦在感染WSSV后的發(fā)病情況和4種免疫酶在體內(nèi)不同組織的活性變化。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1試驗(yàn)用蝦 試驗(yàn)用斑節(jié)對蝦由中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所三亞熱帶水產(chǎn)研究中心提供。挑選大小均勻(7.0±0.2)cm、活力旺盛的個體進(jìn)行WSSV急性攻毒試驗(yàn)。

1.1.2WSSV病原用白斑癥狀明顯的斑節(jié)對蝦作為感染材料(PCR檢測WSSV陽性,超低溫保存)。取其肌肉組織0.1 g,加入1 mL磷酸鹽緩沖液(NaCl 8 g,KCl 0.2 g,KHPO4 1.44 g,KH2PO4 0.24 g,用HCl調(diào)節(jié)pH值至7.4,定容至1 000 mL,滅菌常溫保存)冰浴勻漿,10 000 r/min離心20 min后取上清液,上清液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后稀釋1 000倍作為試驗(yàn)用病毒液。

1.1.3試劑左旋多巴(L-dopa)(Sigma公司生產(chǎn));PCR buffer、dNTP、Taq DNA聚合酶等購自大連寶生物工程公司;ACP檢測試劑盒、SOD檢測試劑盒、考馬斯亮藍(lán)蛋白測定試劑盒購自南京建成生物工程研究所;鄰苯二胺等試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1WSSV急性攻毒試驗(yàn)試驗(yàn)前隨機(jī)取蝦10尾,進(jìn)行WSSV病原抽樣檢測,檢測方法采用巢式PCR法[5]。攻毒試驗(yàn)設(shè)感染組和對照組,感染組4個平行,對照組4個平行,每個平行30尾,用于統(tǒng)計試驗(yàn)蝦的死亡時間。另設(shè)與前述相同的兩個試驗(yàn)組,用于采集血液、肝組織和肌肉組織; 感染組每尾蝦用1 mL一次性注射器注射病毒液0.05 mL;對照組每尾蝦注射PBS 0.05 mL。試驗(yàn)在16個500 L的玻璃鋼桶中進(jìn)行。記錄每尾蝦的死亡時間,并在試驗(yàn)開始后0、12、24、36、48、60、72 h采集發(fā)病對蝦的血液、肝組織和肌肉組織。肝組織和肌肉組織采集后及時冷凍保存;血液采集后4℃保存過夜,第二天離心取血清。試驗(yàn)期間,水溫29~31℃,鹽度3.0%~3.2%,pH值7.8~8.2,溶氧6.6~7.0 mg/L。

1.2.2免疫酶活性檢測肝組織和肌肉組織加0.9%的生理鹽水研磨成10%的組織勻漿,離心后取上清液。血清和上清液用于免疫酶活性的檢測。

1)PO活性的檢測。以L-dopa為底物,采用改進(jìn)的Ashida[6]的方法按以下步驟進(jìn)行測定:①配制50 mL 0.01 mol/L的L-dopa(L-dopa 0.0986 g,去離子水50 mL)和0.1 mol/L pH值為6.0的磷酸鹽緩沖液(K2HPO4 1 mol/L 13.2 mL,KH2PO4 1 mol/L 86.8 mL,稀釋至1 000 mL);②在96孔酶標(biāo)板中,每孔加200 μL的0.1 mol/L pH 值為6.0的磷酸鹽緩沖液;③每孔再加入10 μL血清和10 μL 0.01 mol/L的L-dopa,室溫下混勻;④置于酶標(biāo)儀中,室溫28℃左右,固定吸收波長490 nm,每隔2 min測量1次,連續(xù)測量10次,測其血清酶動力學(xué)OD490值;⑤以OD490對反應(yīng)時間作圖,以試驗(yàn)條件下每分鐘OD490值增加0.001定義為一個酶活力單位。

2)POD相對活性的檢測,采用改進(jìn)的雷質(zhì)文等[7]的方法:①在96孔酶標(biāo)板中加入血淋巴上清液,20 μL/孔;②加入180 μL顯色緩沖液(一水檸檬酸7.3 g,Na2HPO4·2H2O 11.86 g,去離子水定容至

1 000 mL);③置于酶標(biāo)儀中,讀取490 nm處的OD值(A1);④向所有樣品孔中加入20 μL顯色液(鄰苯二胺4 mg,30% H2O2 4 μL;顯色緩沖液10 mL);⑤置酶標(biāo)儀中搖勻后,避光顯色15 min,讀取490 nm處的OD值(A2);⑥血淋巴上清液中POD相對活性以APOD=(A2-A1)×稀釋倍數(shù)表示。

SOD、ACP活性及蛋白質(zhì)濃度的檢測,按南京建成試劑盒內(nèi)說明進(jìn)行。

1.3數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計不同時間段蝦的死亡個數(shù),計算免疫酶活性高低,用SPSS 16.0對不同時間點(diǎn)4種免疫酶的活性高低進(jìn)行單因素方差分析,并做Duncan’s多重比較,結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差來表示。

2結(jié)果

2.1斑節(jié)對蝦WSSV急性感染后的發(fā)病情況

斑節(jié)對蝦在抽樣檢測中均為WSSV陰性。如圖1所示,綜合感染組4個平行斑節(jié)對蝦的發(fā)病情況發(fā)現(xiàn),注射感染24 h前后,部分蝦活力減弱,彈跳無力,對外界刺激反應(yīng)遲鈍;感染32 h左右開始有蝦死亡;感染50 h后,部分蝦的蝦殼輕度紅色,頭胸甲膨大易剝落,肝肥大,血液變稀,凝血力下降,出現(xiàn)死亡高峰;感染54 h左右,出現(xiàn)第一尾帶有明顯白斑的死蝦。在感染60 h左右,大部分死亡對蝦出現(xiàn)明顯白斑。對照組試驗(yàn)期間沒有死亡對蝦。

2.2免疫酶活性分析

2.2.1血液PO活性的變化特征斑節(jié)對蝦感染WSSV后,0~24 h血液PO活性下降;24 h后,活性開始恢復(fù),到感染60 h活性達(dá)到峰值,并且略高于初始活性;60~72 h,血液PO活性又開始下降;感染0、60 h血液PO活性與感染24、36、48、72 h血液PO活性存在顯著差異(P<0.05)(圖2)。對照組7個時間點(diǎn)血液PO活性大小范圍(6.08±0.18)U,不同時間點(diǎn)活性基本相同,沒有顯著差異。

2.2.2血液POD相對活性的變化特征感染WSSV后,0~36 h血液POD相對活性下降;36 h后,相對活性開始恢復(fù),到60 h相對活性達(dá)到峰值(圖3)。各時間點(diǎn)血液POD相對活性沒有顯著差異。對照組7個時間點(diǎn)血液POD相對活性大小范圍(2.22±0.18),比較穩(wěn)定,活性基本相同。

2.2.3不同組織ACP活性的變化特征由表1可知,血液、肌肉組織、肝臟組織ACP活性隨感染時間的延長均有先降低再升高再降低這樣一個過程,與血液PO和POD活性隨感染時間的變化(圖2和圖3)類似。血液ACP活性在感染60 h達(dá)到峰值,與其他時間點(diǎn)ACP活性存在顯著(P<0.05)或極顯著差異(P<0.01);肝臟與肌肉ACP活性在感染36 h達(dá)到峰值,肌肉組織ACP活性隨感染時間延長沒有顯著差異;肝臟組織36 h ACP活性與12、24 h存在出現(xiàn)極顯著差異(P<0.01);另外肝組織ACP活性明顯高于肌肉組織。對照組血液、肌肉及肝臟7個時間點(diǎn)ACP活性沒有顯著差異,分別與其0 h活性值相近。

2.2.4不同組織SOD活性的變化特征由表2可知,三種組織SOD活性隨感染時間的變化與血液PO和POD的變化(圖2和圖3)類似。血液與肝臟SOD活性在感染60 h達(dá)到峰值;肌肉SOD活性在感染36~48 h達(dá)到最大值;60 h血液SOD活性與24 h存在顯著差異(P<0.05);36 h和48 h肌肉SOD活性與12、60、72 h存在顯著(P<0.05)或極顯著差異(P<0.01);肝臟組織SOD活性明顯高于肌肉組織;對照組血液、肌肉及肝臟7個時間點(diǎn)SOD活性沒有顯著差異,分別與其0 h的活性值相近。

3討論

Tang等[8]用病毒定量檢測的方式研究了病毒在斑節(jié)對蝦體內(nèi)的擴(kuò)增過程,結(jié)果顯示0~24 h為緩慢擴(kuò)增期,24~48 h為指數(shù)增長期,48 h后為平臺期。本試驗(yàn)所得死亡曲線(圖1)與病毒擴(kuò)增過程吻合,32 h左右斑節(jié)對蝦出現(xiàn)死亡,說明已經(jīng)到了病毒大量擴(kuò)增的階段,體質(zhì)較弱的開始死亡;48 h后病毒擴(kuò)增到了平臺期,病毒粒子大量存在,此時為本試驗(yàn)感染50 h左右斑節(jié)對蝦的死亡高峰。感染50 h內(nèi)死亡的對蝦,在甲殼上沒有明顯的白斑;而感染60 h后死亡對蝦,甲殼上大部分有明顯白斑,這一結(jié)果與謝數(shù)濤等[9]的研究結(jié)果基本吻合。通過與已報道的研究結(jié)果進(jìn)行比較,本試驗(yàn)所使用的病毒材料在感染斑節(jié)對蝦時的毒力與10年前沒有明顯變化,具有廣譜性特征,因此用這些病毒感染斑節(jié)對蝦后所測定的免疫酶活性的結(jié)果,具有一定的代表性。

PO是一種氧化還原酶,酚氧化物酶原激活系統(tǒng)是一個復(fù)雜的酶級聯(lián)系統(tǒng),該系統(tǒng)中的因子以非活化狀態(tài)酚氧化酶原的形態(tài)存在于血細(xì)胞顆粒中,類似于高等動物的補(bǔ)體激活系統(tǒng)。王雷等[10]、江曉路等[11]報道了中國對蝦PO活性的存在和激活機(jī)制,認(rèn)為PO在甲殼動物中起識別和防御作用。POD的功能是通過過氧化氫酶的作用,將有害的細(xì)胞代謝產(chǎn)物過氧化氫分解成水和氧氣,起到細(xì)胞保護(hù)作用,但POD在免疫反應(yīng)中的地位仍不十分清楚。ACP是一種磷酸單酯酶,在對蝦體內(nèi)具有清除、消化、水解異物的作用。劉樹青等[12]認(rèn)為ACP是巨噬細(xì)胞溶酶體酶的標(biāo)志酶,在甲殼類血液和血細(xì)胞中有重要的防御功能。SOD是生物體內(nèi)非常重要的一種抗氧化酶,能保護(hù)功能大分子不被破壞、減緩機(jī)體衰老。近年來的研究表明,SOD活性與生物的免疫水平密切相關(guān),可以用它的活性變化作為衡量對蝦免疫狀態(tài)的指標(biāo),甚至是定量指標(biāo)。本試驗(yàn)通過對斑節(jié)對蝦進(jìn)行WSSV急性攻毒試驗(yàn),動態(tài)檢測了這幾個指標(biāo)在不同感染時間的活性,除血液POD、肝臟SOD和肌肉ACP活性在不同的感染時間變化不顯著以外,其他的都存在顯著(P<0.05)或極顯著性差異(P<0.01),加之在對照組中4種免疫酶的活性很穩(wěn)定,可以推測PO、SOD、ACP的活性變化與WSSV感染復(fù)制有關(guān),是斑節(jié)對蝦機(jī)體應(yīng)激后所作出的防御反應(yīng)。

綜合本試驗(yàn)中PO、POD、SOD和ACP活性在血淋巴、肌肉和肝臟中的變化,可以發(fā)現(xiàn)它們都有在感染初期活性降低,感染中期活性升高,感染后期活性再次降低的規(guī)律。這一結(jié)論與邱德全等[13]研究在不同氨氮濃度下攜帶WSSV的凡納濱對蝦發(fā)病后酚氧化物酶酶活性變化規(guī)律具有一致性;與黃旭雄等[14]試驗(yàn)中明對蝦急性感染哈維弧菌和WSSV后,血液SOD、PO變化規(guī)律相類似。但是關(guān)于感染病菌后血液免疫酶的活性變化,不同學(xué)者有不同的結(jié)論,有報道顯示中國對蝦在注射一定量弧菌和大腸桿菌后,其血淋巴PO活性降低[10],嚴(yán)重感染WSSV的中國對蝦PO活性也顯著下降[7]。同時也有報道稱給斑節(jié)對蝦投喂芽孢桿菌后,PO活性比對照組顯著增高[15];用活的嗜水氣單胞菌注射羅氏沼蝦,血液PO活性24 h內(nèi)升高4倍后又恢復(fù)到原來水平[16]。本試驗(yàn)中4種免疫酶活性變化與上述報道也有類似之處,PO、SOD等感染72 h后最終酶活性也都顯著下降,符合酶活性在感染后下降的觀點(diǎn),而且在最終活性降低之前有一個活性恢復(fù)的過程,這也與酶活性升高觀點(diǎn)相吻合。另外肝臟組織中的ACP、SOD活性均高于肌肉組織可能是由于肝臟為免疫器官的原因。

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