医学进展
2018年12月号

防止寄生虫再感染,机体有这招!

作者:贾盛崧

c美国加州大学旧金山分校的Schneider等人发现,一种罕见肠道细胞——簇细胞(tuft cells)及其信号回路在检测寄生虫和重塑肠道以防止寄生虫感染方面发挥了关键作用。

许多实验室已经发现了上皮簇细胞在肠道对蠕虫和原生生物应答中的作用。长期以来,簇细胞被认为是脊椎动物黏膜上皮的组成部分,但由于这种细胞非常罕见,簇细胞一直充满谜团。研究人员发现,粘膜簇细胞组成型表达(无需诱导因子即可稳定表达)的白细胞介素-25(interleukin-25,IL-25),并且簇细胞在蠕虫感染后在小肠上皮细胞中显著增加。感染后簇细胞IL-25的激活刺激了固有层(lamina propria)先天性淋巴细胞2群(group 2 innate lymphoid cells,ILC2s)分泌IL-13,直接影响上皮干细胞祖细胞的命运决定,导致杯状细胞和簇细胞频率增加,并伴随着针对蠕虫感染的应答。

该研究发现,小肠ILC2s可表达 IL-25受体(属组成型表达),这一过程受到肿瘤坏死因子α诱导蛋白3(即A20/TNFAIP3)的负向调节。ILC2s中A20的缺陷会自发地触发该簇细胞-IL-25回路,并意外地促进了自适应性的小肠长度延长和重塑。三毛滴虫定植肠道,分解膳食纤维,使肠腔积聚乙酸盐和琥珀酸盐,可导致上述回路的激活。簇细胞表达GPR91,后者为琥珀酸盐受体。琥珀酸盐(而不是乙酸盐)可通过簇细胞激活ILC2s,这一过程依赖簇细胞、TRPM5和IL-25。该回路的激活和小肠重塑可阻碍新蠕虫造成的感染,这一现象符合伴随免疫(concomitant immunity;即对寄生虫再感染有一定免疫力)。因此,研究人员描述了一种代谢感受回路,可对肠腔寄生虫感染做出应答。

虽然之前已经注意到簇细胞表达IL-25,但新研究将其与小肠ILC2s上的IL-25受体组成型表达联系起来。该研究揭示,寄生虫衍生的发酵性终产物琥珀酸盐单独就可激活上述回路,导致适应性肠道重塑。小肠的生理变化,包括簇细胞增生和小肠动态延长,虽然是活的腔内寄生虫引起的,但却进一步阻碍了类似甚至是异种生物对肠道的感染(实际上,研究人员观察到三毛滴虫定植阻碍了巴西日圆线虫和多形螺旋线虫的感染),限制了进一步的定植,揭示了宿主-寄生虫的进化相互作用。

该研究揭示了宿主回路、饮食和共生微生物三方之间的相互作用,簇细胞-IL-25回路介导的肠道重塑可促进伴随免疫。研究人员还推测,利用这些真核生物(包括原生生物和蠕虫)可能会提高宿主从复杂碳水化合物中提取营养的能力,并有助于杂食性肠道的显著适应性。真核寄生虫也可能给宿主健康带来一定好处,至少在抵抗后续寄生虫感染方面如此。(作者:贾盛崧)

参考文献:Cell 2018;174:271-284

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