弓形虫潜伏阶段的免疫靶向与宿主保护作用：打破认知局限，探索感染新机制

《Nature Microbiology》：Immune targeting and host-protective effects of the latent stage of Toxoplasma gondii

在微生物感染研究中，弓形虫（Toxoplasma gondii）潜伏阶段与免疫的关系不明。宾夕法尼亚大学等机构的研究人员开展弓形虫潜伏阶段免疫及对宿主影响的研究。结果发现其潜伏阶段受免疫压力，能减轻感染损伤。该研究为理解弓形虫感染机制提供依据。研究成果发表在《Nature Microbiology》上。

　　

在微生物感染的神秘世界里，许多感染会让人体处于无症状但微生物持续存在的状态。对于弓形虫这种细胞内寄生虫而言，它有着独特的生存策略。在感染过程中，快速复制的速殖子会转变为生长缓慢的缓殖子，缓殖子形成的长期存在的囊泡，在神经元中大量存在，以往人们认为这是弓形虫逃避宿主免疫系统攻击的重要方式。然而，囊泡形成究竟在多大程度上能逃脱免疫压力，以及它如何介导弓形虫在宿主体内的持续存在，这些问题一直像谜团一样困扰着科研人员。而且，由于缺乏合适的研究模型，进一步探究潜伏阶段对微生物持续存在的影响困难重重。正是在这样的背景下，来自宾夕法尼亚大学、亚利桑那大学等多个研究机构的研究人员决心揭开这些谜团，他们的研究成果发表在《Nature Microbiology》上。

为了深入探究这些问题，研究人员开展了一系列研究。在研究过程中，他们用到了多种关键技术方法。首先是构建数学模型，通过建立常微分方程（ODEs）系统来模拟弓形虫在中枢神经系统（CNS）内的感染动态和免疫反应之间的关系。其次，利用转基因技术构建了多种转基因寄生虫，如表达模型抗原 OVA 的转基因寄生虫，以及无法形成缓殖子的 Δbfd1 寄生虫。此外，还进行了动物实验，使用不同品系的小鼠感染弓形虫，并对感染后的小鼠进行各种检测分析 。

研究结果如下：

• 建模阶段特异性免疫反应：研究人员构建的数学模型展示了弓形虫速殖子复制、囊泡形成、激活和免疫反应之间的复杂关系。通过对模型的模拟分析发现，针对速殖子和缓殖子的免疫反应会导致寄生虫生长和控制的周期性变化，而囊泡裂解和激活的纳入会抑制这种振荡。并且，只有考虑到针对囊泡的免疫清除，才能解释实验中观察到的囊泡数量的上升和下降，这暗示了缓殖子与免疫系统之间存在重要的相互作用。

• 囊泡衍生抗原诱导 CD8⁺ T 细胞反应：为验证 CD8⁺ T 细胞是否能识别囊泡衍生抗原，研究人员构建了在缓殖子特异性启动子下表达 OVA 的寄生虫（bag1 - OVA）和在速殖子及缓殖子中均表达 OVA 的寄生虫（tub1 - OVA）。实验结果显示，与 tub1 - OVA 相比，bag1 - OVA 诱导的 OT - I T 细胞（转基因 CD8⁺ T 细胞）反应较弱，且反应细胞的表型和效应功能存在差异，这表明存在由囊泡衍生抗原诱导和维持的 CD8⁺ T 细胞亚群，且该亚群具有独特的表型和较低的效应能力 。

• 神经元 STAT1 介导囊泡控制：研究人员利用神经元 IFNγ 信号减弱的 Snap25 - Stat^fl/fl小鼠（Stat^ΔNEU）进行感染实验。结果发现，在感染后期，Stat^ΔNEU小鼠大脑中的囊泡更大且数量更多，但寄生虫负担和死亡率并未增加。这表明神经元 STAT1 在体内介导了对弓形虫囊泡的控制机制。

• 囊泡形成并非寄生虫持续存在所必需：模型预测显示，即使没有缓殖子形成（c_TB=0），弓形虫仍能在感染后期控制寄生虫数量并持续存在。实验中，缺乏 BFD1（速殖子向缓殖子转变的关键调节因子）的 Δbfd1 寄生虫感染小鼠后，虽然早期大脑中速殖子感染细胞数量较多，但后期寄生虫数量得到控制，且在 6 个月后仍能检测到低水平的寄生虫。这说明囊泡形成虽然能维持较高的寄生虫负担，但并非弓形虫长期持续存在的必要条件。

• 囊泡形成具有宿主保护作用：感染 Δbfd1 寄生虫的小鼠在感染后 20 - 40 天死亡率增加，且大脑出现严重组织坏死，而野生型感染小鼠则未出现这些情况。尽管 Δbfd1 感染小鼠的中枢神经系统免疫细胞浸润增加，但仍因速殖子大量复制导致宿主死亡。这表明弓形虫的囊泡形成能够缓冲速殖子在中枢神经系统的扩张，防止宿主受到损伤，对宿主具有保护作用。

综合研究结果和讨论部分，该研究具有重要意义。一方面，首次明确了弓形虫潜伏阶段（缓殖子和囊泡阶段）受到宿主免疫系统的靶向作用，神经元 STAT1 信号通路在控制囊泡数量方面发挥关键作用，这打破了以往认为弓形虫囊泡能完全逃避免疫监视的认知。另一方面，发现囊泡形成虽不是寄生虫持续存在的必要条件，但对宿主具有保护作用，揭示了弓形虫与宿主之间复杂的相互关系。这些发现为深入理解弓形虫感染机制提供了新的视角，有助于开发更有效的防控策略，在生命科学和健康医学领域具有重要的理论和实践价值。