单细胞视角下的 T 细胞反击战：微孢子虫感染的免疫探秘

《Communications Biology》：Single-cell transcriptional responses of T cells during microsporidia infection

为探究 T 细胞各亚群在微孢子虫（Microsporidia）感染中的作用与功能，西南大学研究人员开展小鼠脾脏 T 细胞单细胞 RNA 测序研究。发现感染后 Th1、Tfh、效应 CD8+T 细胞和增殖性 CD8+T 细胞激活扩张，明确了各亚群基因表达变化。该研究为深入了解免疫反应提供依据。

　　在神秘的微观世界里，有一种名为微孢子虫（Microsporidia）的病原体正悄悄威胁着人类和其他生物的健康。它是一类专性细胞内寄生虫，有着独特的入侵机制，能感染从无脊椎动物到脊椎动物等广泛宿主。在免疫功能正常的个体中，微孢子虫感染可能长期处于无症状的潜伏状态，但对于免疫功能低下的人群，如艾滋病（HIV）患者、器官移植受者、化疗患者以及老年人，它却能引发严重的临床疾病。

目前，虽然已知 T 细胞在抵御微孢子虫感染、防止其扩散中起着关键作用，但 T 细胞各亚群的具体角色和功能却如同迷雾，亟待揭开。为了驱散这层迷雾，深入了解 T 细胞在微孢子虫感染过程中的免疫反应机制，西南大学的研究人员勇挑重担，开展了一项意义重大的研究。

他们以小鼠为研究对象，运用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）这一强大技术，对感染微孢子虫脑炎微孢子虫（Encephalitozoon cuniculi，E. cuniculi）的小鼠脾脏 T 细胞进行了全面而深入的分析。研究成果发表在《Communications Biology》上，为我们理解微孢子虫感染的免疫反应打开了新的窗口。

在研究方法上，研究人员首先获取 8 周龄雌性 C57BL/6J 小鼠，将其分为感染组和对照组。感染组小鼠腹腔注射 E. cuniculi 孢子（2×10⁷孢子 / 小鼠），对照组注射等量磷酸盐缓冲液（PBS）。感染 14 天后，收集小鼠脾脏，制备单细胞悬液，利用免疫磁珠阴性分选法分离 T 细胞，随后进行单细胞 3’RNA 测序。测序数据经 MobiVision 初步分析后，导入 Seurat 软件进行后续处理，包括去除细胞 doublets、质量控制、归一化处理、降维、聚类分析等步骤 ，最终识别出不同的 T 细胞亚群。

研究结果方面：

1. scRNA-seq 分析脾脏 T 细胞：对感染 E. cuniculi 的小鼠和未感染小鼠的脾脏 T 细胞进行 scRNA-seq 分析，共获得 12710 个有效 T 细胞，并将其分为 16 个细胞簇。结果显示，感染后效应细胞亚群（如 CD4 效应细胞、CD4 滤泡辅助性 T 细胞（Tfh）和 CD8 效应细胞）显著扩张，而初始细胞亚群（如初始 CD4⁺T 细胞、初始 CD8⁺T 细胞和双阴性 / 阳性 T 细胞）减少。此外，增殖性 CD8⁺T 细胞亚群在感染组明显增加，表明激活的 CD8⁺T 细胞在脾脏中具有增殖能力。
2. CD4⁺T 细胞的反应：对 CD4⁺T 细胞进行重新聚类分析，得到 9 个亚群。其中，Th1 细胞的两个亚群（Th1_1 和 Th1_2）高表达干扰素 -γ（IFN-γ，由 Ifng 基因编码），Th1_2 还高表达集落刺激因子 1（CSF1，由 Csf1 基因编码） 。感染后，初始 CD4⁺T 细胞和调节性 T 细胞（Treg）亚群减少，Th1_1、Th1_2 和 IL21⁺Tfh 亚群增加。通过差异表达基因（DEG）分析发现，不同 CD4⁺T 细胞亚群的受体基因表达存在差异，暗示其潜在的特异性激活机制和功能。
3. CD8⁺T 细胞的反应：研究鉴定出 7 个 CD8⁺T 细胞亚群，其中 CD8 效应细胞和增殖性 CD8⁺T 细胞高表达颗粒酶基因（Gzma 和 Gzmb），且在感染组显著扩张。转录分析表明，这两个亚群转录活性高，激活的 CD8⁺T 细胞表达多种细胞因子和趋化因子受体基因，参与细胞毒性反应的效应分子不仅有颗粒酶 B（GZMB），还包括颗粒酶 A（GZMA）和颗粒酶 K（GZMK），证实了 CD8⁺T 细胞在微孢子虫感染中的多功能性。
4. 非常规 T 细胞的反应：研究还分析了 4 种非常规 T 细胞亚群（NKT 细胞、Myb⁺T 细胞、γδ T 细胞和 Cxcr6⁺T 细胞），发现它们在感染后均未出现扩张。在 γδ T 细胞中鉴定出多个差异表达基因，这些基因与主要组织相容性复合体 I 类（MHC I）相关，提示 E. cuniculi 可能直接作用于 γδ T 细胞。

在研究结论与讨论部分，研究人员通过 scRNA-seq 技术揭示了微孢子虫感染后小鼠脾脏 T 细胞的转录景观，明确了多种 T 细胞亚群的变化情况。首次发现 Th1 细胞的新亚群 Th1_2，其高表达 Csf1，推测该亚群分泌的 MCSF 可能在促进巨噬细胞对微孢子虫感染的反应中发挥关键作用。同时，发现激活的 CD8⁺T 细胞中 GZMA 表达显著，且其引发的细胞死亡方式与 GZMB 不同，表明感染细胞可能通过多种细胞毒性分子诱导多功能免疫反应。此外，研究也指出了自身的局限性，如感染方式与自然感染存在差异、实验时间点有限、样本合并可能带来的影响等，为后续研究指明了方向。

总体而言，这项研究为深入理解微孢子虫感染过程中 T 细胞的免疫反应提供了全面而深入的视角，为开发针对微孢子虫病的靶向治疗策略奠定了理论基础，尤其是为免疫功能低下人群的防治带来了新的希望。