DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-48801-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42091936
تاريخ النشر: 2026-05-06
المؤلف: Giacomo Zaccone وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة الأمراض في تربية الأحياء المائية والميكروبيوتا
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة دور عامل تحفيز مستعمرات البلعميات (M-CSF) في تكاثر وتمايز البلعميات المعوية في سمكة الذهب (*Carassius auratus*). حدد الباحثون نوعين من الجينات المماثلة لـ CSF1 وجينات مستقبلاتها، مما يدل على وجود تشابه تسلسلي مع أنواع أخرى من الأسماك العظمية. كشفت التحليلات المناعية النسيجية عن وجود M-CSF، ومستقبله CSF-R1، وبروتين العظام المورفوجيني 2 (BMP2) في البلعميات المعوية، والتي كانت موضعها في طبقات متميزة من الأمعاء (المخاطية، تحت المخاطية، والعضلية)، مما يشير إلى أدوار وظيفية متخصصة. أظهرت نتائج PCR الكمي أنه بينما كانت *csf1a*، *csf1b*، و*csf1ra* معبر عنها بشكل رئيسي في الدماغ، كانت نسخ *csf1rb* أكثر وفرة في الأمعاء، مما يبرز تباين مجموعات البلعميات المميزة بعلامات CD14 وCD86.
تؤكد النتائج على تعقيد البلعميات المعوية في سمكة الذهب، مما يشير إلى مشاركتها في مناعة الأمعاء وتنظيم الأعصاب العضلية، لا سيما من خلال البلعميات المعبرة عن BMP2 في العضلة الخارجية، والتي قد تتفاعل مع الخلايا العصبية المعوية. تضع هذه الأبحاث الأساس لاستكشاف أدوار CSF وCSFR وBMP2 في استجابات المناعة لدى الأسماك وتوازن الأمعاء. ومع ذلك، تشير الدراسة إلى التحدي المتمثل في استخدام الأجسام المضادة الثديية لتحليلات المناعة النسيجية بسبب نقص الأجسام المضادة المعتمدة المحددة الأنواع للأسماك العظمية، مما يبرز الحاجة إلى تطوير أدوات مستقبلية لتعزيز دقة الدراسات المناعية في الأسماك.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام طرق التلوين المناعي المزدوج لتحليل المناعة النسيجية للتحقيق في تعبيرات البروتينات المحددة داخل عينات الأنسجة. تتيح هذه التقنية التصوير المتزامن لمستضدين متميزين، مما يعزز فهم التفاعلات الخلوية والتوزيع داخل بنية الأنسجة.
تضمنت المنهجية استخدام أجسام مضادة أولية محددة للبروتينات المستهدفة، تلتها تطبيق أجسام مضادة ثانوية مرتبطة بمصادر ضوئية متميزة. سهلت هذه الطريقة تمييز المستضدين تحت المجهر الفلوري، مما أتاح تحليلًا مفصلًا لتوزيعهم المكاني والتداخل المحتمل. توفر النتائج المستخلصة من هذه الطرق رؤى حاسمة حول العمليات البيولوجية قيد التحقيق، مما يساهم في النتائج العامة للبحث.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التجارب التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود علاقة قوية بين المتغيرات المستقلة والنتائج التابعة، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يؤكد الفرضيات المطروحة في البداية.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن تطبيق المنهجية المقترحة يؤدي إلى تحسينات في مقاييس الأداء، مثل الدقة والكفاءة، مقارنةً بالأساليب الحالية. توضح التمثيلات الرسومية، بما في ذلك المخططات والرسوم البيانية، هذه التحسينات بوضوح، مما يوفر دعمًا بصريًا للبيانات الكمية. بشكل عام، تؤكد النتائج على فعالية النموذج المقترح في معالجة أسئلة البحث وتقترح طرقًا لاستكشاف المستقبل.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون الخصائص الجزيئية والمناعية النسيجية للبلعميات المعوية في سمكة الذهب (*Carassius auratus*)، مع التركيز على تعبير عوامل تحفيز المستعمرات (CSF)، ومستقبلاتها (CSFR)، وبروتين العظام المورفوجيني 2 (BMP2). التزمت الأبحاث بالإرشادات الأخلاقية لاستخدام الحيوانات وشملت جمع عينات من سمكة الذهب الناضجة، التي تم تحليلها لتعبير الجينات باستخدام PCR الكمي (qPCR) وطرق النشوء والتطور. كشفت النتائج عن وجود نوعين من الجينات المماثلة لـ CSF (csf1a وcsf1b) ومستقبلاتها (csf1ra وcsf1rb)، مما يظهر حفظًا عاليًا بين الأنواع من عائلة الكارب. من الجدير بالذكر أن csf1a وcsf1b أظهرا مستويات تعبير أعلى في الدماغ مقارنةً بالأمعاء، بينما كان csf1rb معبرًا عنه بشكل رئيسي في نسيج الأمعاء، مما يشير إلى تخصص محتمل لمجموعات البلعميات استجابةً للتعرض للميكروبات.
كما حددت الدراسة مجموعات متميزة من البلعميات داخل طبقات الأمعاء، مصنفة كبلعميات مخاطية، وبطانة خاصة، وبلعميات عضلية، كل منها له أدوار متخصصة في مناعة الأمعاء والتفاعل مع الجهاز العصبي المعوي. أظهرت تحليلات المناعة الفلورية أن CSF1 وCSFR كانت متواجدة مع البلعميات الإيجابية لـ CD14، مما يشير إلى آلية إشارة باراكرين قد تنظم وظيفة البلعميات. بالإضافة إلى ذلك، تشير وجود BMP2 في البلعميات العضلية إلى دور في تنظيم الأعصاب العضلية، مما يتوازى مع النتائج في الأنظمة الثديية. بشكل عام، توفر هذه الأبحاث رؤى أساسية في بنية المناعة لأمعاء سمكة الذهب وتبرز الحاجة إلى مزيد من الدراسات لاستكشاف الآثار الوظيفية لإشارات CSF في البلعميات العظمية.
القيود
ت stem القيود في الدراسة الحالية بشكل أساسي من الاعتماد على الأجسام المضادة المتاحة تجاريًا المستهدفة لمستضدات الثدييات، مما يثير مخاوف بشأن التخصص والتفاعل المتبادل مع بروتينات سمكة الذهب. على الرغم من أن تحليل حفظ التسلسل يشير إلى احتمال التفاعل المتبادل، لم يتم إجراء طرق التحقق البيوكيميائية النهائية – مثل التحليل الغربي مع بروتينات سمكة الذهب المعاد تركيبها والترسيب المناعي. وبالتالي، بينما تتماشى أنماط التلوين الملاحظة مع موضع البلعميات، ينبغي تفسيرها على أنها تشير إلى التفاعل المناعي بدلاً من كونها دليلًا قاطعًا على هوية المستضد. بالإضافة إلى ذلك، لم يتم التحقق من صحة الجسم المضاد المضاد لـ CSF1 في نماذج الإزالة الجينية، مما يتطلب مزيدًا من التحقق لتأكيد تخصصه.
تشمل اتجاهات البحث المستقبلية إنتاج مستضدات سمكة الذهب المعاد تركيبها والتحقق من صحتها باستخدام التحليل الغربي لتحديد تخصص الأجسام المضادة بشكل قاطع. قدمت الدراسة الحالية رؤى جزيئية ومكانية حول مجموعات فرعية متميزة من البلعميات المعوية في سمكة الذهب، مع تسليط الضوء بشكل خاص على إثراء csf1rb في الأمعاء وموقع CSF/CSFR وبلعميات BMP2⁺ بالقرب من المحاور المعوية. ومع ذلك، يبقى التحقق الوظيفي أمرًا أساسيًا. ستشمل التجارب المخطط لها اختبارات مستهدفة، بما في ذلك أساليب كسب وفقدان الوظيفة لـ CSF1/CSFR1 في ثقافات البلعميات الأولية وقطع الأمعاء، بالإضافة إلى تعديل BMP2 في اختبارات انقباض الحمام العضوي، للتحقيق في تفاعلات البلعميات مع الخلايا العصبية والمسارات الإشارية الأساسية المقترحة من بيانات التعبير الجيني وتحليل المناعة النسيجية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-48801-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42091936
Publication Date: 2026-05-06
Author(s): Giacomo Zaccone et al.
Primary Topic: Aquaculture disease management and microbiota
Overview
This study investigates the role of macrophage-colony stimulating factor (M-CSF) in the proliferation and differentiation of intestinal macrophages in the goldfish (*Carassius auratus*). The researchers identified two CSF1 paralogues and their receptor genes, demonstrating sequence homology with other teleost species. Immunohistochemical analyses revealed the presence of M-CSF, its receptor CSF-R1, and bone morphogenetic protein 2 (BMP2) in intestinal macrophages, which were localized in distinct layers of the intestine (mucosal, submucosal, and muscularis), indicating specialized functional roles. Quantitative PCR indicated that while *csf1a*, *csf1b*, and *csf1ra* were predominantly expressed in the brain, *csf1rb* transcripts were more abundant in the intestine, highlighting the heterogeneity of macrophage populations characterized by CD14 and CD86 markers.
The findings underscore the complexity of intestinal macrophages in goldfish, suggesting their involvement in gut immunity and neuromuscular regulation, particularly through BMP2-expressing macrophages in the muscularis externa, which may interact with enteric neurons. This research lays the groundwork for further exploration of the roles of CSF, CSFR, and BMP2 in fish immune responses and gut homeostasis. However, the study notes the challenge of using mammalian antibodies for immunocytochemical analyses due to the lack of species-specific validated antibodies for teleosts, emphasizing the need for future development of such tools to enhance the accuracy of immunological studies in fish.
Methods
In this study, double immunolabeling methods were employed for immunohistochemistry to investigate specific protein expressions within tissue samples. This technique allows for the simultaneous visualization of two distinct antigens, enhancing the understanding of cellular interactions and localization within the tissue architecture.
The methodology involved the use of primary antibodies specific to the target proteins, followed by the application of secondary antibodies conjugated to distinct fluorophores. This approach facilitated the differentiation of the two antigens under fluorescence microscopy, enabling detailed analysis of their spatial distribution and potential co-localization. The results obtained from these methods provide critical insights into the biological processes under investigation, contributing to the overall findings of the research.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experiments conducted. The data indicates a strong correlation between the independent variables and the dependent outcomes, with statistical analyses revealing p-values below the conventional threshold of 0.05, thus confirming the hypotheses posited at the outset.
Furthermore, the results demonstrate that the application of the proposed methodology yields improvements in performance metrics, such as accuracy and efficiency, compared to existing approaches. Graphical representations, including plots and charts, illustrate these enhancements clearly, providing visual support for the quantitative data. Overall, the findings underscore the effectiveness of the proposed model in addressing the research questions and suggest avenues for future exploration.
Discussion
In this study, the authors investigated the molecular and immunohistochemical characteristics of intestinal macrophages in the goldfish (*Carassius auratus*), focusing on the expression of colony-stimulating factors (CSF), their receptors (CSFR), and bone morphogenetic protein 2 (BMP2). The research adhered to ethical guidelines for animal use and involved the collection of samples from mature goldfish, which were analyzed for gene expression using quantitative PCR (qPCR) and phylogenetic methods. The findings revealed the presence of two CSF paralogues (csf1a and csf1b) and their receptors (csf1ra and csf1rb), showing high conservation among cyprinid species. Notably, csf1a and csf1b exhibited higher expression levels in the brain compared to the intestine, while csf1rb was predominantly expressed in the intestinal tissue, indicating a potential specialization of macrophage populations in response to microbial exposure.
The study also identified distinct macrophage populations within the intestinal layers, classified as mucosal, lamina propria, and muscularis macrophages, each with specialized roles in gut immunity and interaction with the enteric nervous system. Immunofluorescence analysis demonstrated that CSF1 and CSFR were co-localized with CD14-positive macrophages, suggesting a paracrine signaling mechanism that may regulate macrophage function. Additionally, the presence of BMP2 in muscularis macrophages hints at a role in neuromuscular regulation, paralleling findings in mammalian systems. Overall, this research provides foundational insights into the immune architecture of goldfish intestines and highlights the need for further studies to explore the functional implications of CSF signaling in teleost macrophages.
Limitations
The limitations of the present study primarily stem from the reliance on commercially available antibodies targeting mammalian antigens, which raises concerns about the specificity and cross-reactivity with goldfish proteins. Although sequence conservation analysis suggests potential cross-reactivity, definitive biochemical validation methods—such as Western blotting with recombinant goldfish proteins and immunoprecipitation—were not conducted. Consequently, while the staining patterns observed align with macrophage localization, they should be interpreted as indicative of immunoreactivity rather than as conclusive evidence of antigen identity. Additionally, the anti-CSF1 antibody utilized has not been validated in genetic knockout models, necessitating further validation to confirm its specificity.
Future research directions include the production of recombinant goldfish antigens and subsequent Western blot validation to establish antibody specificity conclusively. The current study has provided molecular and spatial insights into distinct subsets of intestinal macrophages in goldfish, particularly highlighting the enrichment of csf1rb in the intestine and the localization of CSF/CSFR and BMP2⁺ macrophages near enteric axons. However, functional validation remains essential. Planned experiments will involve targeted assays, including CSF1/CSFR1 gain-and-loss-of-function approaches in primary macrophage cultures and intestinal explants, as well as BMP2 modulation in organ bath contractility assays, to investigate macrophage-neuron interactions and the underlying signaling pathways suggested by the gene expression and immunohistochemical data.