镉暴露对河南华溪蟹核转录因子ShDorsal基因转录调控功能的影响及其在先天免疫中的机制研究

　　本研究针对重金属镉（Cd）污染抑制甲壳类先天免疫的关键科学问题，聚焦河南华溪蟹（Sinopotamon henanense）核转录因子ShDorsal在Toll信号通路中的调控机制。通过基因克隆、免疫荧光定位及RNA干扰技术，首次揭示Cd通过阻碍ShDorsal核转位抑制其对嗜水气单胞菌（A. hydrophila）的免疫应答，补充了无脊椎动物NF-κB通路在重金属胁迫下的调控理论，为水生生态毒理学和甲壳类免疫防御研究提供新依据。

　　

在淡水生态系统中，重金属镉（Cd）污染已成为威胁水生生物健康的隐形杀手。作为北方淡水生态系统的指示物种，河南华溪蟹（Sinopotamon henanense）因其对重金属敏感的特性，成为研究环境毒理与免疫交互作用的理想模型。然而，当前对甲壳类应对Cd胁迫的分子机制，尤其是核转录因子Dorsal在Toll信号通路中的调控作用仍存在认知空白。这一问题亟待解决，因为Cd不仅破坏生态平衡，还可能通过抑制免疫防御增加病原体感染风险。

针对这一科学难题，山西师范大学的研究团队在《Fish》发表了开创性研究。他们以河南华溪蟹为研究对象，综合运用RACE技术克隆Shdorsal基因，通过qPCR分析组织特异性表达，结合免疫荧光定位观察蛋白核转位动态，并采用RNA干扰技术验证其对下游抗菌肽的调控功能。实验样本来自河南信阳的野生种群，确保了生态相关性。

研究结果

1. 序列鉴定与结构特征
通过RACE技术获得2483 bp的Shdorsal全长cDNA，其开放阅读框编码547个氨基酸。生物信息学分析显示，ShDorsal具有典型的RHD（Rel同源结构域）和IPT（免疫球蛋白折叠结构域），属于II类NF-κB转录因子。系统进化分析表明，其与梭子蟹（Scylla paramamosain）和三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）的Dorsal聚为一支，暗示甲壳类Dorsal的保守进化特征。

2. 表达模式与Cd抑制效应
qPCR检测发现Shdorsal在血淋巴细胞中表达最高。嗜水气单胞菌刺激后，鳃组织表达量12小时内显著降低，而血淋巴细胞呈现先升后降的动态变化。关键发现是：Cd预处理显著抑制了Shdorsal对病原体的应答敏感性，提示Cd通过干扰免疫信号传导削弱宿主防御。

3. 亚细胞定位与核转位障碍
免疫荧光实验首次揭示，ShDorsal在静息状态下定位于细胞质。Cd暴露剂量依赖性地阻碍了病原体诱导的核转位过程，这种空间调控的失常可能是Cd免疫抑制的关键机制。

4. 功能验证与下游调控
通过RNAi沉默Shdorsal后，下游抗菌肽基因表达显著下调，直接证实其对免疫效应分子的转录调控作用。

结论与意义
该研究系统阐明了ShDorsal在河南华溪蟹免疫防御中的核心地位：它既是Toll通路响应革兰氏阴性菌感染的枢纽分子，又是Cd免疫毒性的重要靶点。Cd通过破坏Dorsal核转位这一关键步骤，导致先天免疫防御网络"瘫痪"。这一发现不仅填补了甲壳类NF-κB通路在重金属胁迫下的调控空白，更为评估水生生态系统健康提供了分子标记，对制定重金属污染防治策略具有指导价值。研究采用的跨学科方法（从基因克隆到功能验证）为环境免疫学研究树立了新范式。