病原体再感染与传播：宿主免疫经验的影响（Pathogen Reinfections and Transmission: The Impact of Host Immune Experience）

《mSphere 3.7》：Pathogen priming alters host transmission potential and predictors of transmissibility in a wild songbird species

本研究揭示了宿主再感染时的传播潜力，强调了免疫经验对病原体传播的显著影响（The study reveals the transmission potential during host reinfections, highlighting the significant impact of immune experience on pathogen spread）。

　　

研究背景与意义

病原体再感染在许多宿主-病原体系统中广泛存在，然而，再感染宿主对持续传播的贡献程度往往未知，尽管这对宿主-病原体动态具有重要意义。本研究以家雀（House finches，学名 Haemorhous mexicanus）和其常见的细菌病原体滑液支原体（Mycoplasma gallisepticum，简称 MG）为模型，探讨了宿主再感染时的传播潜力以及免疫经验对传播的影响。

实验设计与方法

研究者设计了三种病原体预处理（Priming）方式：无预处理、中等预处理（重复低剂量预处理）和高预处理（单次高剂量预处理），以模拟宿主在自然环境中可能经历的不同程度的病原体暴露。随后，将这些经过不同预处理的家雀（称为“索引鸟”）再次感染同源或异源的 MG 菌株，并将它们与未感染 MG 的家雀（称为“易感鸟”）配对饲养，观察索引鸟在再感染期间向易感鸟的传播情况。

实验中，索引鸟在预处理阶段接受了不同剂量和频率的 MG 菌株 VA94 感染。在恢复 39 天后，这些索引鸟被再次感染，使用的菌株为同源的 VA94 或异源的 NC06（NC06 菌株的毒力更强，传播能力也更高）。通过监测索引鸟的疾病严重程度（通过眼睛病变评分）和病原体负荷（通过 qPCR 检测），以及易感鸟是否出现眼睛病变来评估传播成功与否。

研究结果

索引鸟的体内反应

• 疾病严重程度：预处理程度对索引鸟再感染时的疾病严重程度有显著影响。高预处理组的索引鸟在再感染时疾病严重程度最低，表明高剂量的预处理能够提供较强的保护，减少再感染时的疾病表现（累积链接模型估计值：中等预处理：?1.48 ± 0.71；高剂量预处理：?3.34 ± 0.93；预处理处理 LR 卡方 = 31.8，df = 2，P < 0.0001）。
• 病原体负荷：高预处理组的索引鸟在再感染时达到的最高病原体负荷显著低于中等预处理和无预处理组（广义线性模型假设伽马分布 [参数在逆尺度上]：中等预处理：0.049 ± 0.036；高预处理：0.616 ± 0.10；预处理处理 LR = 68.42，df = 2，P < 0.0001）。此外，预处理与菌株身份之间存在交互作用，影响再感染时的病原体负荷（预处理：次级菌株 LR = 11.68，df = 2，P = 0.0029）。具体来说，在高预处理组中，感染异源 NC06 菌株的索引鸟比感染同源 VA94 菌株的索引鸟具有更高的病原体负荷。

传播成功

• 传播率：与未预处理的索引鸟相比，经过中等或高预处理的索引鸟在再感染时的传播成功率显著降低，其中高预处理组的传播潜力降低最为显著（逻辑回归分析，二项分布：中等预处理：?0.7703 ± 0.381；高预处理：?1.581 ± 0.470；LR = 13.63，df = 2，P = 0.001）。异源 NC06 菌株的整体传播成功率高于同源 VA94 菌株（NC06 菌株：0.8627 ± 0.351；LR = 6.45，df = 1，P = 0.011）。
• 宿主因素对传播的影响：在所有预处理组中，索引鸟的病原体负荷与传播概率呈正相关（逻辑回归：病原体负荷：3.93 ± 1.52，LR = 14.58，df = 1，P < 0.001）。然而，索引鸟的最大眼睛评分与传播成功之间的关系取决于预处理治疗（眼睛评分 × 预处理治疗：LR = 6.70，df = 2，P = 0.035）。对于中等预处理的鸟，再感染期间更高的最大眼睛评分与略低的传播相关（中等预处理 × 评分：?0.938 ± 0.601），而对于高预处理的鸟，眼睛评分与传播成功之间的关系则不明确。

讨论与结论

本研究结果表明，宿主的病原体预处理显著降低了再感染时的传播成功率，但再感染仍然可以对传播动态产生显著影响，尤其是在预处理程度较低或宿主获得性保护随时间减弱的情况下。研究还发现，异源 NC06 菌株在再感染时的传播成功率高于同源 VA94 菌株，这可能与其更高的毒力和传播能力有关。此外，病原体负荷是影响个体传播成功的关键因素，而疾病严重程度与传播成功之间的关系则依赖于宿主的预处理背景。

这些发现对于理解病原体在宿主群体中的传播动态具有重要意义，尤其是在宿主具有获得性免疫的情况下。研究结果还提示，病原体的毒力进化可能受到宿主免疫经验的影响，因为获得性保护的存在可能会促使病原体进化出更高的毒力以克服宿主的免疫防御。未来的研究可以进一步探索不同毒力菌株在再感染中的传播潜力，以及宿主免疫经验对病原体进化的影响。