摘要：在如今水产养殖高度密集的时代，大西洋鲑鱼（Salmo salar）不仅是鱼塘里的“金字招牌”，更是全球海水鱼类产业的顶梁柱。但这位“水中贵族”却也有自己的脆弱之处。每一次转塘、运输、分拣，哪怕是轻微的碰撞，都会让它们的皮肤面临破损风险。别看这层滑不溜秋的鱼皮貌
本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：
文 | 唐嘉蔚
本文约3000字，阅读约5分钟
在如今水产养殖高度密集的时代，大西洋鲑鱼（Salmo salar）不仅是鱼塘里的“金字招牌”，更是全球海水鱼类产业的顶梁柱。但这位“水中贵族”却也有自己的脆弱之处。每一次转塘、运输、分拣，哪怕是轻微的碰撞，都会让它们的皮肤面临破损风险。别看这层滑不溜秋的鱼皮貌不惊人，它可不仅仅是防水外衣那么简单。皮肤是鲑鱼抵御外界病原体的第一道防线，也承担着调节体内盐分和水分的重任。一旦这层防护被撕开，不只是“破相”，还可能引来致命的继发性感染，比如溃疡、真菌或水霉，轻则影响生长，重则成批死亡，给养殖户带来灾难性的损失。
尽管鱼类具备一定的再生能力，但此前的研究多集中于鳍条、心脏和神经系统，对于鱼皮肤，尤其是成体皮肤在自然损伤后的再生机制，科学界的了解却极为有限。它究竟依靠哪些细胞参与修复？如何协调多种组织重塑？这些问题一直没有明确答案。2025年4月28日发表在国际期刊《BMC Biology》上的一篇名为“大西洋鲑鱼皮肤中转换细胞类型的转录组学特征”（Transcriptomic characterization of transitioning cell types in the skin of Atlantic salmon）的研究，终于为这些谜团提供了突破口。这项由斯特灵大学牵头的跨国团队合作，首次识别出鲑鱼皮肤中的一种“万能细胞”——间充质基质细胞（Mesenchymal Stromal Cells, 简称MSCs），并揭示了它们在伤口愈合过程中的关键角色。
大西洋鲑鱼在迁移至海洋前的幼鱼(Pre-Smolt) 阶段 图片来源：U.S. Fish and Wildlife Service - Northeast Region, Creative Commons Attribution 2.0 Generic（CC BY 2.0）
01
鱼皮肤的挑战：伤口为何难以愈合
在鱼类养殖实践中，皮肤伤口是极为常见但又棘手的问题。例如，“水霉病”经常在鱼只轻微破损后迅速蔓延，表面附着大量白色霉斑，导致鱼体表层组织坏死。而在寒冷季节，由粘莫里氏菌（引起的“冷水溃疡病”更是养殖场的噩梦，它的伤口可能会一直深入到肌肉里，导致严重的感染。
目前，这类皮肤创伤主要依赖抗生素控制，或者经验式的环境改善，如调控水温、减少操作频率等。但这些手段往往滞后且不具针对性。在缺乏分子层面识别与干预技术的背景下，怎么才能尽早发现并修复鱼的皮肤伤口，防止问题变严重？这是目前最让人头疼、急需突破的关键问题之一。
02
MSCs的多向潜力：从骨到脂肪的全能型细胞
MSCs并不是全新发现的细胞。在哺乳动物中，它们常见于骨髓、脂肪等部位，拥有强大的分化潜力，可转化为骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞，甚至部分免疫细胞。它们不仅具备再生组织的能力，还能分泌多种生长因子和免疫调节因子，是组织修复中的核心力量。
在这项研究中，科学家们采用了一种名为“单核RNA测序（snRNA-seq）”的前沿技术，从大西洋鲑鱼的皮肤和鳍组织中提取了将近三万个细胞核，构建出了18种主要细胞类型的基因表达图谱。在这些细胞中，有一群原本被简单地归为“成纤维细胞”的群体，引起了研究人员的特别关注。深入分析发现，这些细胞竟然表达了哺乳动物中常用于识别间充质基质细胞（MSC）的典型标记基因，比如cd34，它代表细胞具有“干性”，也就是尚未分化、保留着多种发育潜力的状态；itga5是一种和细胞黏附能力相关的基因；loxl1则与骨组织的修复和重建密切相关；而ebf1是控制脂肪细胞生成的重要调节因子。这些特征说明，这类细胞可能既能保持自我更新，又具备分化成多种组织类型的能力，属于功能非常强大的“多能细胞”。
为了进一步厘清这些细胞的状态和潜能，研究人员使用了一种叫PHATE的数据降维分析方法，这是一种能够从高维基因数据中还原细胞发展轨迹的技术，将这些细胞细分为七个亚群，包括未分化状态的“纯MSC”，两类早期成纤维细胞前体，骨细胞前体，脂肪细胞前体，以及一种既具备骨也具备肌肉潜力的“混合前体”，还有一类目前尚未完全了解的未定义细胞。这些亚群的基因表达特征与它们可能的功能密切相关。例如，骨细胞前体中大量表达 runx3，这是一种启动骨骼发育的关键转录因子，而fgfr4是骨生成信号的受体，在骨骼发育中发挥重要作用。脂肪前体细胞中则主要表达wnt7bb，它是参与脂肪细胞分化的信号分子，而ebf1则在脂肪组织的形成中起着调控核心作用。
这些发现揭示了大西洋鲑鱼皮肤中潜藏的一群“全能细胞”，它们不仅参与伤口的修复过程，还可能具备生长骨骼、生成脂肪，甚至分化为肌肉的能力。更令人惊讶的是，鲑鱼MSC亚群表现出的“分化幅度”与“功能多样性”，显然超越了大多数哺乳动物皮肤中MSC的能力。这或许意味着，鱼类的某些干细胞类型，在演化中保留了更接近胚胎阶段的再生能力。这也意味着鲑鱼皮肤的再生潜能远比我们过去认为的要强，有望成为理解鱼类组织修复机制和开发水产养殖新技术的关键切入口。
缅因州马奇亚斯河孵化场的大西洋鲑鱼 图片来源：Peter Steenstra at the Green Lake National Fish Hatchery , U.S. Fish and Wildlife Service
03
细胞轨迹与时空再生
不过，间充质基质细胞（MSCs）并不是静止不变的存在。它们在伤口愈合过程中扮演着高度动态的角色，像是一支随时待命、不断变换技能和位置的“修复小队”。从伤口形成的最初时刻开始，这些细胞就开始迁移、激活，并沿着不同方向进行功能分化。
为了描绘这套复杂的修复流程，研究团队通过PHATE分析方法成功地重建出MSC从初始未分化状态，逐渐分化为骨、脂肪或肌肉方向细胞的完整路径。这就像一张城市交通图，标注了每个细胞“从哪里来、要往哪里去”的路线。
团队还借助了空间转录组技术，把这些细胞在组织中的实际分布“地理化”呈现出来。他们发现，在皮肤受伤初期，MSC遍布整个创口区域，而到了愈合后期，它们则聚集于新生肉芽组织和即将再生的鳞片区。换句话说，科学家不仅捕捉到了这些细胞“怎么变”，还揭示了它们“去哪儿变”的全过程。
这是第一次我们能够用如此高的时空分辨率，动态追踪鱼类皮肤修复过程中的“主力细胞”，并将其具体职责和空间位置一一对号入座。这种精准的细胞级观察，不仅对基础生物学具有突破意义，也为未来在水产养殖中实现早期预警与干预提供了强有力的理论支撑。
04
MSC在伤口微环境中的“战斗模式”
虽然皮肤和鳍都是鲑鱼身体表面的重要部分，但它们里面的MSC表现却不太一样。研究发现，皮肤中的MSC种类更加多样，尤其是那种既能变成骨又能变成肌肉的“混合型”细胞更多。这可能是因为皮肤不仅要参与伤口愈合，还要负责再生鳞片和重建皮下骨化组织，任务更繁重。而相比之下，鳍部的MSC显得更“安静”一些，平时处于储备状态，只有在受到损伤或感染的时候，才会被激活，参与修复。可以说，皮肤的MSC是全天待命的“前线修复兵”，而鳍部的MSC则更像是“后备力量”。
这种差异也反映出皮肤与鳍在生态适应上的分工。皮肤需承担更多防御与结构支撑任务，而鳍则更侧重于游动灵活性与感知功能。MSC在两种组织中的差异性，正是其对不同生态压力下的功能适配结果。
那么MSC在真正的伤口修复过程中表现如何？研究团队通过对机械切割造成的鲑鱼皮肤伤口，在第2天（炎症期）与第14天（重建期）进行对比采样，发现了有趣的时序变化。
在早期，第2天时，MSC相关基因的表达非常分散，似乎处于“侦察部署”阶段。而到了第14天，这些基因表达显著增强，且集中在伤口中央，构成密集的肉芽组织。这表明MSC可能先通过感知信号实现迁移，然后在伤口核心区域快速扩增，分化为不同组织细胞，进行重建。
此外，各亚群功能细胞也在不同区域安营扎寨：骨前体主要聚集于鳞片床，脂肪前体活跃于皮下层，而成纤维细胞则深入伤口床本体，形成胶原支架。这一协调修复过程，不仅高效，还具有组织特异性，展现出惊人的生物工程能力。
纳拉瓜格斯河大西洋鲑鱼栖息地 图片来源：Steenstra E Peter, U.S. Fish and Wildlife Service
05
水产健康新思路：MSC或成精准干预关键靶点
如果说过去我们只能被动处理伤口，那么未来，我们可能可以主动调控MSC的“战斗策略”。人类医学研究已表明，MSC的功能受到营养、微生态与应激水平的调控。例如高糖饮食会诱导MSC向脂肪方向分化，而某些抗氧化剂则可增强其向骨方向的再生潜力。
这些发现为鱼类健康管理打开了新窗口。或许我们可以为鲑鱼设计出“MSC激活型营养配方”，通过饲料添加剂或水体调节物，促进其修复能力；也可以开发基于MSC表达的“再生潜能早期预警系统”，让养殖者第一时间察觉潜在损伤风险。
更远期的设想是，基于MSC基因表达谱，结合分子育种技术，选育出再生能力强、组织修复快的“高恢复力”种群，实现精准化、个性化的养殖新模式。
未来展望：构建“细胞地图”，实现养殖定制化
本研究不仅是一次科研突破，更是未来“细胞驱动型水产养殖”的起点。我们可以设想这样的场景：
每一个鲑鱼种群都有一个“再生能力评级档案”，记录其MSC表达水平、分化潜力等数据；养殖场根据水质、密度、转塘频率等条件，选择最适合当前环境的“再生优品系”；在发生创伤或感染时，系统自动启动MSC活性检测，判断恢复进程是否正常。
这不再是遥远的理想，而是MSC研究带来的可能现实。在“减抗养殖”“绿色发展”逐渐成为全球共识的背景下，MSC的精准调控，无疑将为水产养殖产业注入强劲动能。
【思考题】
Q1、鉴于目前大部分细胞标记是基于哺乳动物模型，是否存在“误识”或“过拟合”地将哺乳动物细胞类型范式强加于鲑鱼等非模式生物？这是否会限制我们对鲑鱼皮肤独特细胞谱系和功能的真实认知？
Q2、鉴于本研究在细胞类型鉴定上依赖于哺乳动物模型的标记基因，那么我们是否低估了鲑鱼皮肤细胞谱系的“非经典”多样性？更进一步：是否存在鲑鱼特有的、尚未定义的皮肤干/祖细胞谱系，具备目前哺乳动物系统中未观察到的再生或免疫功能？
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作者 | 唐嘉蔚
指导老师 | 马盛
排版 | 绿叶
关于作者
唐嘉蔚，目前就读于宾夕法尼亚大学社会政策硕士项目，拥有纽约大学经济学与心理学双学士学位。热衷于社会政策分析、数据研究以及金融经济领域，擅长跨学科研究和实证分析，关注社会公平、金融发展与公共政策的交汇点。中国生物多样性保护与绿色发展基金会国际部、"海洋与湿地"（OceanWetlands）志愿者。
引
用
本
文
唐嘉蔚. 鱼皮肤的修复力，竟远超哺乳动物！科学家发现鲑鱼皮肤中的“万能细胞”. 海洋与湿地. 2025-05-31
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OceanWetlands
斑海豹©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）
【参考资料】
Ruiz Daniels, R., Salisbury, S., Sveen, L., Woldemariam, N. T., Perestrelo, A. R., Mommens, M., & Martin, S. A. M. (2025). . BMC Biology, 23, 109. https://doi.org/10.1186/s12915-025-02196-w
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来源：中国绿发会