水產(chǎn)養(yǎng)殖中，飼料中植物蛋白等成分會引發(fā)魚類腸炎并引起長期不可逆的生長抑制。魚類腸黏膜是機體與外界的雙向互動界面，其免疫系統(tǒng)同時發(fā)揮屏蔽病原和協(xié)助營養(yǎng)吸收的雙重功能。而魚類的肝臟與腸黏膜組織共同構(gòu)成腸肝軸，飼料引起的養(yǎng)殖魚類腸炎常常伴隨有肝臟病變。因而，針對魚類腸肝炎癥的藥物及其發(fā)現(xiàn)方法和評價體系的研究已成為目前水產(chǎn)行業(yè)的必需。

中國科學院水生生物研究所水體生物信息學學科組研究人員，基于已在FrontiersinPhysiology雜志上發(fā)表的草魚 SBMIE 腸肝轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過TCMID(traditional Chinese medicines integrated database)來預測對腸肝炎癥有效的藥物。該預測方法是基于差異基因的表達量(DEG)，結(jié)合蛋白互作網(wǎng)絡(PPI)，使用 GeneRank 算法對目標基因，按照其重要性排序，來選取排列靠前的 300 個基因作為關(guān)鍵基因，以構(gòu)建關(guān)鍵基因列表；再將關(guān)鍵基因相應的靶標化合物匹配到 TCMID 數(shù)據(jù)庫，得到含有相應草本成分較多的中藥；然后，基于中藥的活性成分及其藥理篩選到治療腸炎的潛在藥物——沙棘(HippophaerhamnoidesL.)。根據(jù)以上魚類腸肝炎癥的藥物預測結(jié)果，將沙棘添加入飼料，在斑馬魚食源性腸炎模型(SBMIE)中(已獲專利授權(quán))，對其抗腸肝炎癥效果進行評價，運用免疫基因表達分析、免疫細胞成像、病理及生長評價、多組學分析(轉(zhuǎn)錄組和微生物組)等方法，揭示了沙棘的抗腸肝炎癥的分子免疫機理。

該研究結(jié)果提示，沙棘果粉作為魚類的飼料添加劑，能夠顯著改善水產(chǎn)養(yǎng)殖中因飼料引發(fā)的腸肝病變，并提高其生長指標。本研究提供了生物信息學預測水產(chǎn)飼料用功能添加劑或藥物的一個例子，并采用了遺傳背景清晰和免疫細胞標記的模式魚類斑馬魚，來進行水產(chǎn)藥理的實驗室評價，相對經(jīng)濟魚類的實驗，縮短了研究周期，節(jié)約了人力物力。為水產(chǎn)基礎(chǔ)研究提供了一種新的模式。

相關(guān)研究成果以“Dietary Inclusion of Seabuckthorn(Hippophaerhamnoides) Mitigates Foodborne Enteritis in Zebrafish Through the Gut-Liver Immune Axis”為題發(fā)表在FrontiersinPhysiology雜志上。