中大新聞網訊(通訊員沈佳)宿主特異性(host specificity)是病原體與宿主長期相互作用進化的結果,是生物界最基本的特征之一。例如,流行我國的日本血吸蟲(Schistosoma japonicum),不同哺乳動物對其易感性有顯著差異。在我國,多達46種哺乳動物可作為日本血吸蟲的“適宜宿主”,如山羊、綿羊、黃牛和實驗動物小鼠等,血吸蟲在它們體內能順利發育成熟并產卵,在肝臟和腸組織中形成蟲卵肉芽腫并發展為肝纖維化引起門脈高壓等臨床癥狀。此類動物在維持血吸蟲病的傳播中發揮重要作用,是我國消除血吸蟲病面臨的最大障礙。然而,也有個別動物對日本血吸蟲的感染具有天然抗性,如大鼠和東方田鼠(Microtus fortis),血吸蟲在其體內不能完全發育成熟,肝臟中無或較少蟲卵肉芽腫的形成,學界稱它們為“半適宜宿主”和“非適宜宿主”。東方田鼠是目前已知的抗日本血吸蟲能力最強的動物,臨床上表現出完全抗性。宿主特異性作為疾病生態學中一個異常重要的領域長期被廣泛研究,但許多機理至今仍撲朔迷離。由于東方田鼠的典型生物學特性,因此被認為是研究宿主抗血吸蟲的理想動物模型,可深入闡明宿主特異性的機制及宿主與寄生蟲相互作用的精確關系。
2023年10月5日,中山大學中山醫學院吳忠道教授、中山大學生命科學學院倫照榮教授、中南大學實驗動物學部周智君主任及寧波大學醫學部廖奇教授等團隊合作,在Cell Discovery期刊上發表了題為“Macrophage-mediated trogocytosis contributes to destroying human schistosomes in a non-susceptible rodent host, Microtus fortis”的研究成果,首次發現了宿主巨噬細胞介導的胞啃作用(trogocytosis)在宿主抗血吸蟲中發揮著重要作用,并闡明了其機制。
該研究發現,感染東方田鼠體內的日本血吸蟲和曼氏血吸蟲(S. mansoni)表面均黏附有大量的免疫細胞,而在感染血吸蟲的小鼠體內則未觀察到類似的現象。據悉,這種現象也從未在其他哺乳動物體內報道過。單細胞測序結果顯示,黏附在血吸蟲表面的細胞主要為巨噬細胞。研究者通過體外實驗證實,東方田鼠的巨噬細胞對血吸蟲童蟲的黏附和殺傷能力明顯強于小鼠巨噬細胞。利用巨噬細胞清除劑(clodronate liposomes)清除東方田鼠體內的巨噬細胞后,其體內的蟲體表面沒有發現免疫細胞的黏附,且血吸蟲的存活數量和發育程度顯著提高。這些結果表明,巨噬細胞在東方田鼠抗血吸蟲感染中扮演重要的角色。
盡管多年前曾有報道,大鼠和人的巨噬細胞被激活后在體外培養中可通過接觸依賴介導對血吸蟲的殺傷,但其詳細機制一直未被闡明。在該研究中,研究者證實了這些黏附在血吸蟲表面的巨噬細胞可通過一種新的途徑—“胞啃作用”(也稱啃噬,trogocytosis)殺傷血吸蟲童蟲。據悉,該文是首次報道宿主的免疫細胞可利用“胞啃作用”參與對多細胞寄生蟲的殺傷,這是一種前所未有的免疫細胞殺死哺乳動物體內大體積蠕蟲的新方式。
盡管目前關于啟動和調控“胞啃作用”的精確機制尚不完全清楚,但該論文研究結果表明,巨噬細胞介導的“胞啃作用”需要補體C3和補體受體3(CR3)來實現對血吸蟲的黏附作用。在東方田鼠體內及體外清除補體C3或阻斷CR3功能后可明顯抑制巨噬細胞對血吸蟲的黏附及顯著減少巨噬細胞對血吸蟲的殺傷作用。此外,研究者還明確了Ca2+/NFAT信號的激活是調控巨噬細胞發揮“胞啃作用”的關鍵調節因子。通過體內外阻斷Ca2+/NFAT信號通路,發現Ca2+/NFAT信號的阻斷可以有效減少巨噬細胞對血吸蟲的黏附、胞啃和殺傷作用。
總體而言,該研究揭示了東方田鼠天然抗血吸蟲的相關機制,豐富了人們對免疫細胞抗蠕蟲新機制的認識,這不但對深入闡明宿主與寄生蟲的相互作用關系及明確宿主特異性執行的機制提供了新的思路,而且可為血吸蟲病(或其他寄生蟲?。┑姆揽靥峁┬碌睦碚撘罁?/p>
巨噬細胞介導的胞啃作用破壞血吸蟲過程的示意模型
中山大學中山醫學院吳忠道教授、中山大學生命科學學院倫照榮教授和中南大學實驗動物學部周智君主任為論文的通訊作者。中山醫學院沈佳副研究員為該論文的第一作者和共同通訊作者。該研究過程得到了中山醫學院陳俊教授、呂志躍教授,中山大學附屬第三醫院李小平研究員及中山醫學院科研儀器管理中心關苑君、王亞瓊、李娟、李小波等的指導與幫助。該研究受到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目資助。