香鱼LECT2诱导头肾造血干/祖细胞动员的机制

Hematopoietic stem and progenitor cells (HSPC) are the effectors of animal immune responses, and HSPC mobilization is defined as their trafficking from the hematopoietic microenvironment to the peripheral circulation. Recent studies revealed that leukocyte cell-derived chemotaxin-2 (LECT2), a cytokine preferentially expressed in the liver, was possibly associated with fish head kidney HSPC mobilization. The present project tries to make clear the mechanism of LECT2-induced HSPC mobilization from the head kidney into the blood in a teleost fish, ayu (Plecoglossus altivelis). By using the methods such as colony-forming unit-culture, flow cytometry, antibody blockage of protein function, monocyte/macrophage (MO/MФ) depletion, transcriptome analysis and Listonella anguillarum infected ayu model, we will elucidate that LECT2 can induce HSPC mobilization and mediate the mild bacterial infection-induced HSPC mobilization. Further, we will illustrate whether head kidney MO/MФ activated by LECT2 contributes to HSPC mobilization through secreting intermediary cytokine(s). By this project, we will preliminarily elaborate the mechanism of LECT2-induced HSPC mobilization in fish, and enrich the knowledge of fish immunology. Finally, our project will not only benefit for a better understanding of the evolution of the vertebrate immune system, but also provide new perspectives in disease prevention of the aquaculture industry.

造血干/祖细胞（HSPC）是感染后宿主免疫反应的基础之一，动员是指其由造血微环境大量进入血液的过程。我们新近研究揭示，白细胞源趋化因子2（LECT2）可能与硬骨鱼类头肾HSPC动员相关。本项目拟在文献和前期研究基础上，综合采用培养集落形成单位法、流式细胞术、抗体封闭蛋白功能、单核巨噬细胞（MO/MФ）去除和转录组测序等技术，结合鳗利斯顿氏菌感染香鱼模型，证实香鱼LECT2诱导HSPC动员并介导细菌轻度感染引起的HSPC动员，解明LECT2是否通过作用头肾中的MO/MФ，通过改变其特定细胞因子的表达，最终引起头肾HSPC迁移进入血液。本项目预期初步阐明硬骨鱼类LECT2诱导HSPC动员的机制，这不仅有助于理解脊椎动物免疫系统进化，也有助于指导水产感染性病害的防治。

白细胞源趋化因子 2（LECT2）是一种多功能细胞因子，与肿瘤发生、肾淀粉样病变和炎症反应等多种病理过程相关。香鱼和小鼠LECT2均可在体外分别激活单核巨噬细胞（MO/MФ）或MФ。新近我们的研究揭示小鼠LECT2可诱导骨髓造血干/祖细胞（HSPC）增殖和动员。然而，鱼类LECT2是否诱导HSPC动员尚不清楚。本项目中，我们研究了香鱼LECT2是否能诱导头肾中的HSPC动员，结果表明，大肠杆菌和鳗利斯顿氏菌感染能均导致香鱼血液中的HSPC数量增加;抗LECT2抗体处理后，细菌感染香鱼血液中的HSPC数量增加受到抑制，表明LECT2能诱导香鱼头肾HSPC动员。已知香鱼LECT2的受体aCLR主要在MO/MФ上表达，且在HSPC上不表达，表明LECT2可能直接作用于头肾中的MO/MФ，氯膦酸二钠脂质体敲除香鱼体内的巨噬细胞后，LECT2诱导HSPC动员的效果被抑制。我们分析了香鱼注射LECT2对其头肾中的MO/MФ的转录组影响。LECT2处理前后共鉴定出差异表达基因2329个，变化最多的前两条信号途径分别为Signal transduction和Immune system，并且一些差异基因与MO/MФ和HSPC的功能相关，如IL-1β的下调。随后，我们测定了雌、雄香鱼的全基因组序列，相关数据已登录数据库（SRR8369079和SRR8369080）。结合全基因组序列和转录组测序结果，我们发现香鱼具有2种CXCR4（CXCR4a和CXCR4b）和2种CXCL12（CXCL12和CXCL12l （ovarian））基因，但CXCL12l（ovarian）在头肾中不表达。健康香鱼头肾CXCR4a mRNA表达水平远低于CXCR4b，感染或LPS处理后CXCR4a mRNA表达水平显著上调。香鱼LECT2连续注射会导致CXCL12 mRNA在肾中的表达显著下调。我们还进一步验证了香鱼CXCL12、LPS与CXCR4s的结合能力。发现LPS与CXCR4a结合能力更强，而CXCL12与CXCR4b结合能力更强，LECT2并不参与调控CXCR4a与LPS的结合。综上，我们的研究首次揭示香鱼LECT2能诱导HSPC动员。本项目研究结果有助于我们进一步理解鱼类HSPC动员的作用机制。