甲壳类寄生虫Hematodinium的免疫逃避机制与流行病学：百年未解之谜的新见解

本刊推荐：为解决Hematodinium属寄生性甲藻在十足目甲壳动物中引发高死亡率却缺乏细胞免疫应答的机制问题，Rowley教授团队系统综述了该寄生虫的宿主多样性、检测技术、传播动力学和免疫逃避策略。研究揭示寄生虫通过外泌体递送miRNA抑制Toll通路的新型免疫调控机制，为防治这种对全球渔业造成重大威胁的病原体提供了关键理论依据。

　　

在海洋生态系统中，一种名为Hematodinium的寄生性甲藻正悄然引发一场无声的疫情。自Chatton和Poisson于1931年首次在岸蟹（Carcinus maenas）和港口蟹（Liocarcinus depurator）的血淋巴中发现这种寄生虫以来，科学家们逐渐意识到这种微生物对全球甲壳类动物的巨大威胁。特别令人困惑的是，这种寄生虫能在宿主体内大量繁殖而不引发明显的细胞免疫反应，就像拥有了"隐形斗篷"一样逃避宿主防御系统。随着气候变化导致海水温度升高，Hematodinium感染在北美雪蟹（Chionoecetes opilio）和塔纳蟹（Chionoecetes bairdi）种群中的流行率从2015年的10%急剧上升至2017年的40%，成为导致这些经济物种种群衰退的关键因素。

为了解开Hematodinium的致病机制和流行病学规律，Swansea大学的Andrew F. Rowley教授在《Parasitology》上发表了系统性综述，全面分析了该寄生虫与宿主相互作用的最新研究进展。研究团队整合了分子检测、组织病理学、外泌体组学和免疫学分析等多种技术手段，包括采用PCR特异性引物（Gruebl et al., 2002; Small et al., 2007）进行病原检测，通过组织切片观察寄生虫形态特征，利用体外实验研究免疫应答机制，以及分析寄生虫来源的外泌体及其miRNA cargo对宿主免疫通路的调控作用。

How many species of Hematodinium are there?

研究表明，虽然目前仅正式描述了H. australis和H. perezi两个物种，但基于rDNA的ITS区域变异，H. perezi可进一步分为三个基因型（genotype）。基因型I主要分布于北欧，感染L. depurator和岸蟹C. maenas；基因型II主要局限于中国的多种蟹和虾类；基因型III则发现于北美的多种甲壳动物包括蓝蟹Callinectes sapidus。这些基因型可能具有不同的宿主范围和致病性，但尚未证实同一宿主能否同时感染多种基因型。

What is the host range of Hematodinium spp.?

宿主范围持续扩大，新发现的易感物种包括亚洲毛爪蟹（Hemigrapsus takanoi）、海洋蟹（Macrophthalmus abbreviatus）和中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）。所有真正的短尾蟹（brachyuran crabs）在海洋环境中都可能易感，但值得注意的是， commercially important clawed lobsters（Homarus americanus和H. gammarus）却似乎具有天然抵抗力。初步实验显示，用来自感染食用蟹（Cancer pagurus）的Hematodinium营养体（trophonts）挑战欧洲龙虾（H. gammarus）未能成功建立感染，表明宿主特异性存在重要差异。

How are Hematodinium infections identified?

检测方法包括肉眼观察（如腹甲颜色变化、pleopod方法）、血淋巴涂片显微镜检查、组织病理学以及分子技术（如PCR）。肉眼观察灵敏度低，仅能检测晚期重度感染个体。例如，在白令海雪蟹和Tanner蟹中，肉眼检查漏掉了93%的感染个体。综合使用组织学和PCR方法可提供更准确的感染评估，如对岸蟹C. maenas的大规模调查显示，组织学检查能正确识别95%以上的临床和亚临床感染。

How are Hematodinium spp. transmitted?

传播通过动孢子（dinospores）实现，包括小动孢子（microdinospores）和大动孢子（macrodinospores）。小动孢子游动能力更强，可能更具感染性。动孢子释放受温度刺激，在高温条件下产生增加。传播途径可能通过鳃或消化道表皮进入，但具体机制尚不清楚。实验表明，通过血体腔注射营养体可建立实验性感染，但同类相食（cannibalism）未能证实传播。

What are the effects of parasitisation of crustaceans by Hematodinium spp.?

感染导致宿主生理和生化显著变化：肝胰腺糖原储备减少，血淋巴葡萄糖和蛋白质水平降低，蜕皮被抑制，血细胞减少症（hemocytopenia）发生。组织学显示，寄生虫（营养体和丝状原质团）存在于血淋巴浸润的组织中，但组织损伤轻微。晚期血细胞数量急剧下降使宿主易继发感染，如真菌Ophiocordyceps。微生物组分析显示，在感染挪威海螯虾（Nephrops norvegicus）中，血淋巴细菌多样性显著降低，可能增加继发感染易感性。

The crustacean immune system-a brief overview

甲壳动物免疫以血细胞为中心，包括透明细胞（hyaline cells）、半颗粒细胞（semi-granular haemocytes）和颗粒细胞（granular haemocytes），分别承担吞噬、结节形成、凝血和伤口愈合功能。免疫活性分子包括酚氧化酶原激活系统（prophenoloxidase activating system）、凝集素（lectins）和抗菌肽（如crustins和penaeidins）。黑色素（melanin）是免疫反应的标志物。

How do Hematodinium spp. avoid or circumvent the immune response of crustaceans?

关键观察是Hematodinium不被吞噬也不被纳入结节，表明其不被识别为"异物"。可能的免疫逃避机制包括：分子模拟（molecular mimicry），即寄生虫表面抗原模拟宿主抗原；免疫抑制；以及通过外泌体（exosomes）递送免疫调控分子。最近研究发现，H. perezi基因型II释放的外泌体被宿主血细胞内化，其携带的miRNAs抑制Toll通路，从而抑制对细菌的吞噬功能。这可能是寄生虫影响宿主免疫能力的机制之一。

Are there explanations of contrasting viewpoints on how Hematodinium circumvents the host's immune system?

看似矛盾的观点可能源于使用不同模型宿主、寄生虫基因型和感染严重程度。例如，食用蟹（C. pagurus）感染H. perezi基因型I后，寄生虫增殖缓慢，仅在晚期出现血细胞减少；而中国梭子蟹（P. trituberculatus）感染基因型II后，寄生虫快速增殖，迅速导致死亡。因此，不同基因型可能采用不同策略，但组织病理相似。

研究结论强调，Hematodinium spp.是对全球甲壳动物渔业和水产养殖业的重大威胁。尽管在检测技术和病理理解方面取得进展，许多关键问题仍未解决：是否所有宿主都会因感染死亡？不同基因型的毒力和感染动力学是否不同？为何某些物种（如螯龙虾）具有抵抗力？分子模拟和外泌体在免疫逃避中的作用？动孢子进入宿主的机制和寄生虫释放的触发因素？这些问题需要进一步研究。特别值得注意的是，气候变化导致海水温度升高，可能加剧Hematodinium在某些地区的流行和危害，对商业渔业构成未来风险。该综述为未来研究指明了方向，包括利用抗性物种探索天然免疫机制、开发针对性的防控策略，以及加强监测预警以应对气候变化带来的新挑战。