鳟鱼肉芽肿病毒（TGV）感染会导致虹鳟鱼的鳃部形态异常、内皮细胞损伤以及局部免疫反应紊乱

本研究旨在分析自然感染TGV（虹鳟粒状病毒）的虹鳟鱼鳃部病理变化及免疫应答，发现感染鱼鳃存在广泛损伤（出血、水肿、层融合及免疫细胞浸润），但病理评分与病毒载量（RT-qPCR检测）无相关性。免疫荧光显示TGV感染MHC-II+免疫细胞，感染组鳃pIgR表达显著上调，IgM表达模式异常。揭示了TGV在鳃部复制及慢性感染机制。

Ximena Amortegui|Sharon Karniely|Avi Eldar|Reuven Wiener|Sayanika Banerjee|Polina Zeltser|Rachel Zamostiano|Eran Bacharach|Irene Salinas

新墨西哥大学，生物学系，进化与理论免疫学中心，阿尔伯克基，NM 87131

摘要

鳟鱼肉芽肿病毒（TGV）是一种新出现的病毒病原体，与成年养殖虹鳟（Oncorhynchus mykiss）的慢性感染有关。TGV感染最初被描述为会导致受感染鳟鱼的肝脏和心脏中形成肉芽肿，而鳃部苍白是该疾病的常见肉眼可见症状。本研究的目的是描述养殖虹鳟在自然TGV感染期间鳃部的组织病理变化和免疫反应。组织病理学检查显示，受感染鳟鱼的鳃系统受到广泛损伤，表现为出血、水肿、鳃片融合以及免疫细胞浸润。组织病理学评分与通过RT-qPCR测得的TGV鳃部病毒载量无关。在TGV载量较高的动物中，观察到位于融合的次级鳃片、鳃间淋巴组织（ILT）和双鳃淋巴组织（ALT）中的肉芽肿。免疫荧光染色显示：1）TGV可以感染鳃部和肝脏中的MHC-II⁺免疫细胞，包括肉芽肿内的细胞；2）TGV⁺鳟鱼的MHC-II⁺细胞数量显著低于TGV^-鳟鱼；3）TGV⁺鳟鱼的鳃pIgR表达上调；4）受感染的鳟鱼表现出异常的鳃IgM表达模式。我们的研究结果揭示了鳃部作为TGV复制场所的重要性，以及TGV在受感染鳟鱼体内长期存在的几种潜在机制。最后，局部损伤和免疫反应并不一定与通过RT-qPCR测得的TGV载量相关。

引言

新出现的病毒性疾病对全球养殖鱼类构成了重大威胁。例如，世界动物卫生组织（WOAH）报告称，2025年上半年（1月至6月）全球养殖鱼类中共有24,611例疾病病例，其中20,078例由病毒病原体引起[1]。我们最近发现了一种新的虹鳟（Oncorhynchus mykiss）病毒性疾病，即鳟鱼肉芽肿病毒（TGV）感染[2]。TGV是一种有包膜的正义链RNA病毒，属于Toboniviridae科、Piscaniviridae亚科、Nidovirales目。TGV的基因组大小为28,767个核苷酸，编码非结构蛋白（1a和1ab）和结构蛋白（S、M和N）[2]。TGV最初在以色列北部的生长和育肥虹鳟养殖场中被发现，自2018年以来一直有疫情发生[2]。TGV感染的鱼类死亡率较低，但会长期出现症状。TGV感染的特点是在肝脏中形成肉芽肿、心脏损伤和腹水。有趣的是，该疾病最常见的外部症状是鳃部苍白，这表明可能存在贫血[2]。尽管有这些观察结果，但TGV感染对虹鳟鳃部健康和局部免疫反应的影响目前尚不清楚。

鳃部是鱼类的重要黏膜屏障。因此，鳃部的主要生理功能（呼吸和离子平衡调节）必须与持续的病原体检测和清除相结合[3]。鳃部是一个结构复杂的器官，由异质性的细胞组成。从结构上看，鳃部由鳃弓组成，鳃弓上分布着初级（也称为鳃丝）和次级鳃片。鳃弓由透明软骨支撑（软骨核心周围包裹着外围基质）。延长的鳃丝具有软骨射线，表面覆盖着上皮组织，鳃丝间的上皮层中散布着少量黏液细胞和氯化物细胞[3]，[4]。鳃丝中含有多层上皮细胞，包括铺路细胞、大型氯化物细胞（也称为离子细胞）、杯状细胞和基底上皮细胞。初级鳃片的外表面主要由铺路细胞组成，其下方则是未分化的基底细胞，这些基底细胞是包括铺路细胞和分泌黏液的细胞在内的多种特化细胞的前体[5]。次级鳃片比鳃丝更薄，包含两层上皮：内层称为柱状细胞系统（PCS），由基底膜和柱状细胞组成；外层由内皮细胞覆盖。这种双层结构的目的是优化气体交换，在鳃片中形成血液间隙[3]，[4]。由于这种高度异质的细胞组成和结构复杂性，感染鳃部的病原体可能会攻击并损害该器官内的多种细胞和系统。

作为宿主与环境之间的主要接口，鱼的鳃部属于黏膜相关淋巴组织（MALT）的一部分。与鳃相关的淋巴组织（GIALT）包括髓系细胞、嗜酸性粒细胞（EGCs）、B细胞、浆细胞和T细胞，它们分布在初级和次级鳃片中[6]，[7]。此外，还描述了与鱼鳃腔相关的多个淋巴聚集区，包括鳃间淋巴组织（ILT）和双鳃淋巴组织（ALT）。ILT位于鳃间隔（IS）的底部，并沿鳃丝的边缘延伸[8]，由T细胞（主要是CD8 T细胞）、B细胞[9]以及MHC-II⁺抗原摄取和呈递细胞[10]，[11]组成。ALT是位于鳃弓两侧鳃丝基部的淋巴聚集区，与鳃上皮相连，也与ILT类似，主要由T细胞组成[12]。虽然ILT和ALT都参与了鳃对病原体的免疫反应，但我们目前对其具体机制仍知之甚少。

在感染反应中，鱼的鳃部会引发局部先天性和适应性免疫反应[13]。例如，用微孢子虫Loma salmonae进行实验感染会导致虹鳟鳃部中央静脉窦周围的EGCs数量增加[14]。几种病毒性病原体（如病毒性出血性败血症病毒（VHSV）、传染性鲑鱼贫血病毒（ISAV）和传染性造血坏死病毒（IHNV）的急性感染会导致鲑科鱼类鳃部免疫基因表达的显著变化[15]，[16]，[17]。此外，通过聚合免疫球蛋白受体（pIgR）穿过鳃上皮屏障运输的抗体（IgM、IgT和IgD）是鳃对感染反应的关键组成部分[18]，[19]，[20]。有趣的是，使用模型寄生虫Ich对虹鳟进行的实验研究表明，感染可导致B细胞局部增殖[21]。因此，虽然鱼鳃已知会对多种寄生虫、细菌和病毒感染产生免疫反应，但慢性病毒感染（如TGV）如何影响鳃部的局部免疫系统目前尚不清楚。

多种病原体会引发硬骨鱼类形成肉芽肿[22]，[23]，[24]，[25]。最著名的模型是斑马鱼与Mycobacterium marinum的相互作用。M. marinum感染会导致斑马鱼形成肉芽肿（巨噬细胞衍生的结构），这种形成与时间和病原体剂量有关[22]。据报道，M. marinum肉芽肿出现在斑马鱼的肠系膜、胰腺、生殖腺、肾脏、肝脏和脑膜中，并会发生干酪样坏死[22]，[23]。然而，在其他组织（如鳃部）中很少见到M. marinum感染引起的肉芽肿。此外，其他细菌性疾病（如Francisella noatunensis[24]，[25]和Streptococcus iniae[25]，[26]）也会在罗非鱼、条纹鲶鱼和普通鲤鱼的肝脏、脾脏、肾脏和眼睛中引起肉芽肿反应，但这些感染中鳃部出现肉芽肿的情况较为罕见。

本研究的目的是描述自然TGV感染在养殖虹鳟鳃部引起的组织形态学和免疫反应。我们的研究结果表明，这种慢性病毒感染会导致鳃部多个区域和细胞类型的广泛损伤。研究结果还表明，TGV会引发鳃部肉芽肿，感染免疫细胞，并触发异常的局部免疫反应。

部分摘录

鱼类和组织采集

从以色列上加利利地区的Dan Fish Farm（Kibbutz Dan）采集了8条从临床受影响的养殖群体中采集的成年（245-800克）虹鳟（O. mykiss），这些鱼据推测自然感染了TGV。国家兽医服务部门的官员在常规检查时进行了采样。其中7条鱼（鱼1-7）表现出典型的TGV感染临床症状[2]，被归类为“临床受影响”的样本。简而言之，患病鱼的表现较差

临床状态和组织病毒载量

在临床受影响的鱼（鱼1-7）中，有3条鱼（鱼3、6和7）通过PCR检测显示TGV⁺，Ct值<30；而鱼1、2、4、5和8的Ct值大于30，因此被认为是TGV^-（表2）。值得注意的是，TGV⁺动物的鳃部TGV载量与鱼3和7的肝脏中的载量相当，甚至鱼6的载量更高（表2）。

TGV感染虹鳟鳃部的组织病理观察

临床健康的未感染对照鱼的鳃组织未显示疾病迹象（图1A）。相比之下，所有采样的鱼

讨论

尼多病毒属于最复杂的病毒目之一，可以感染多种脊椎动物宿主。尼多病毒感染已在人类（冠状病毒疾病）[30]、家养动物（猪、牛、马、猫、狗、鸟类）[31]、[32]、[33]、[34]、野生动物（蝙蝠、猕猴、负鼠、有袋类动物、港海豹、鲸鱼、海豚）[30]、[32]、[33]、[35]、爬行动物（蛇、龟、蜥蜴）[36]、[37]、[38]、鱼类（白鲷鱼、鲦鱼、鲤鱼、帝王鲑）[36]中得到报道

致谢：

本研究由BARD-USDA资助，奖项编号为BARD IS-5577-23。作者感谢Carolina Tafalla博士和JO. Sunyer博士分享他们的宝贵抗体。作者还感谢Benjamin J Garcia在共聚焦成像方面的帮助。