胆碱通过SOCS蛋白调控鱼肠道JAK/STAT信号途径的作用及其作用机制

Intestine health is key to achieving and maintaining healthy growth of fish. Our previous study showed that choline could improve intestine health of fish by attenuating intestinal inflammation via JAK/STAT signaling pathway. However, the mechanism whereby choline regulated JAK/STAT signaling pathway is unclear. Suppressor of cytokine signaling (SOCS) might play an important role in modulating JAK/STAT signaling pathway in fish, however, the related information is lack. Accordingly, this project will firstly investigate the expression of SOCSs in fish intestine, and then explore the role of SOCSs in regulating intestine JAK/STAT signaling pathway by using gene silence technology. Then, we will study the roles of key domains of SOCSs in regulating intestinal JAK/STAT signaling pathway of fish by using gene mutation, gene recombination and fluorescence labeling technology. Finally, we will explore whether choline regulate JAK/STAT signaling pathway via SOCS and its key domains via in vivo and in vitro experiments. This project will provide some theoretical supports to the mechanism responsible for the choline-enhanced intestine health.

肠道健康对鱼类生产非常重要。前期研究表明：胆碱能通过JAK/STAT信号途径调控肠道炎症反应保证鱼肠道健康，但其调控JAK/STAT信号途径的作用机制未见研究报道。细胞因子信号抑制蛋白（SOCS）可能在调控鱼JAK/STAT信号途径中发挥重要作用，但缺乏相关研究。因此，本项目拟在探明鱼肠道SOCS亚型表达分布的基础上，利用基因沉默技术率先研究SOCS各亚型在调控鱼肠JAK/STAT信号途径中的作用；利用基因定点突变、基因重组和荧光蛋白标记等技术揭示SOCS蛋白各关键结构域在调控鱼肠JAK/STAT信号途径中的作用；进一步利用体内和体外研究，探明胆碱是否通过SOCS蛋白及其关键结构域调控鱼肠JAK/STAT信号途径；为揭示胆碱调控鱼肠道炎症反应增强肠道健康的作用机制提供理论依据。

肠道是鱼类重要的免疫屏障之一，其免疫功能正常在保证鱼类健康中具有重要作用。胆碱能缓解鱼肠道炎症反应增强免疫功能，但分子机制及细胞响应机制不清楚。针对该问题，本项目首先克隆了草鱼肠道SOCSs和胆碱转运载体等10个基因；通过体内研究发现，胆碱通过抑制肠道过度细胞凋亡维持肠道结构完整，促进肠道健康，提高肠道消化吸收能力，促进鱼生长；进一步通过体内体外研究发现，胆碱主要通过激活JAK/STAT3信号途径缓解鱼肠道炎症反应，但不同细胞响应机制存在差异；在肠道上皮细胞中，胆碱主要通过JAK1、JAK2/细胞核STAT3调控细胞炎症反应，而在肠道巨噬细胞中，胆碱主要通过JAK2、TYK2/线粒体STAT3调控肠道细胞炎症反应。此外，胆碱增强鱼肠道免疫功能与其被转运吸收进入肠道上皮细胞和巨噬细胞，并代谢产生甜菜碱密切相关。研究结果为揭示胆碱增强鱼肠道健康的作用机制提供了重要理论支撑。