目的:近年来,我国水域环境的污染状况日益严峻,重金属镉是典型的污染物之一,能对水生动物造成氧化应激、免疫抑制等毒性效应,严重危害了机体健康。酚氧化酶原激活系统（proPO-AS）是甲壳动物主要的免疫防御系统,其组成成分活性的变化与甲壳动物的健康状况密切相关。通常proPO的激活受到严密、精准的调控,但目前对环境胁迫下调控proPO-AS的信号通路尚不清楚。关键转录因子（NF-κB p65、Nrf2）、信号转导通路（p38 MAPK）在水生动物对重金属胁迫的响应及其调控氧化损伤、免疫（或炎症）反应中的重要作用备受关注。环境胁迫会诱导p38MAPK、NF-κB、Nrf2等信号通路分子在肝胰腺合成、表达。气体信号分子内源性H₂S具有重要免疫调节功能,是当前国内外研究胁迫响应、信号转导、免疫调节的前沿和热点,在人类、哺乳动物、植物细胞内具有主要的生理功能,如氧化胁迫响应、疾病发生发展、抗逆生理等方面。信号通路和气体信号分子内源性H₂S在重金属Cd²⁺扰动天然免疫防御中可能也发挥着重要作用。本研究通过对信号通路关键蛋白以及气体信号分子H₂S的研究,解析低、中、高三个亚致死浓度Cd²⁺诱导对克氏原螯虾proPO-AS活性的影响,初步探讨重金属Cd²⁺扰动天然免疫防御的毒性机制,旨在为甲壳动物的病害防治提供理论依据。方法:以克氏原螯虾（Procambarus clarkii）为试验动物,重金属Cd²⁺为胁迫因子,采取96h静态水质急性染毒实验,在得到克氏原螯虾的半致死浓度LC₅₀(约为42 mg·L^-1)的基础上,分别设置1.0、5.0和10.0 mg·L^-1(近似于LC₅₀的1/42,1/8,和1/4)3个Cd²⁺处理组和一个0 mg·L^-1对照组。分别在Cd²⁺暴露24h、48h、72h和96h后,采集血淋巴和肝胰腺组织,用于生化法检测氧化应激指标ROS、主要免疫因子（THC、pro-PO、PO和SP）以及内源性硫化氢含量;免疫组化法检测肝胰腺组织中NF-κBp65、Nrf2、p38、p-p38以及CBS的表达水平,并采用Pearson法分析其相关性。结果:1.重金属Cd²⁺使克氏原螯虾肝胰腺和血淋巴中ROS含量上升,机体产生氧化应激反应。在染毒96h后,随着浓度的增大ROS含量显著上升（P<0.05）。重金属Cd²⁺胁迫下,1mg·L^-1Cd²⁺、5mg·L^-1Cd²⁺和10mg·L^-1Cd²⁺组螯虾肝胰腺组织均出现了典型的病理损伤。在整个染毒期间,三个Cd²⁺处理组都不同程度的诱导了肝胰腺组织p38表达,并发生了不同程度的磷酸化,其中5mg·L^-1Cd²⁺处理组的作用更明显（P<0.05）。随着染毒时间的延长,高浓度Cd²⁺(10mg·L^-1)对肝胰腺组织p38的表达与磷酸化水平有抑制作用。关键转录因子NF-κB p65和Nrf2与对照组相比,表达水平明显上升（P<0.05）,其中5mg·L^-1Cd²⁺组水平相较其他实验组增幅明显,表明其被不同程度激活。通过相关性分析表明,p-p38 MAPK与NF-κB p65和Nrf2正相关,NF-κB p65和Nrf2负相关。Cd²⁺提高了p38MAPK、p-p38MAPK、NF-κB p65以及Nrf2的表达水平,这可能是Cd²⁺的毒性效应。2.在重金属Cd²⁺暴露期间,p38 MAPK、p-p38 MAPK、NF-κB p65和Nrf2表达增强,酚氧化酶、丝氨酸蛋白酶、酚氧化酶原活性均被抑制,这可能与p38 MAPK、NF-κB p65和Nrf2介导了Cd²⁺的毒性作用有关。3.Cd²⁺暴露染毒48h后,免疫组化分析表明,CBS在低浓度组(1mg·L^-1)相对于其他组表达量都极显著升高（P<0.01）。内源性硫化氢（H₂S）含量相对于对照组也有不同程度的变化,表明气体信号分子内源性H₂S的变化与Cd²⁺暴露密切相关。相关性分析显示,CBS与NF-κB p65、PO有显著相关性,结果提示,内源性H₂S合成酶与NF-κB、PO的活性变化存在密切的关系。结论:本研究表明,重金属Cd²⁺胁迫下,机体产生大量ROS,导致氧化应激反应,肝胰腺组织中信号转导通路（p38 MAPK）被激活,下游转录因子（NF-κB p65、Nrf2）的表达增强,PO、SP和proPO活性均被不同程度抑制。其中,气体信号分子内源性H₂S可能也参与了Cd²⁺扰动酚氧化酶原激活系统的活性的变化。通过对信号通路关键蛋白以及气体介质的研究,解析Cd²⁺对克氏原螯虾proPO-AS活性的影响,初步探讨环境Cd²⁺暴露扰动克氏原螯虾等无脊椎动物天然免疫防御的毒性机制,为水产养殖动物的病害防治提供了理论依据,对水生动物的健康养殖具有重要意义。