肠道线虫分泌小分子代谢物激活上皮簇状细胞的代谢组学与功能研究

本研究针对肠道蠕虫如何通过分泌小分子激活宿主上皮簇状细胞（tuft cells）这一关键科学问题，通过比较啮齿类寄生线虫Nippostrongylus brasiliensis和反刍动物寄生线虫Haemonchus contortus的分泌代谢组，鉴定出包括十一碳烯酸等中链脂肪酸在内的19种候选分子，并证实其中多种分子能显著诱导小鼠肠道tuft细胞分化。该研究为阐明寄生虫-宿主互作的分子机制提供了新见解，发表于《Metabolomics》。

　　

在漫长的进化过程中，肠道寄生虫与哺乳动物免疫系统形成了精妙的博弈关系。尽管全球约有14.5亿人感染土壤传播的蠕虫，牲畜感染更是造成巨大经济损失，但我们对寄生虫如何触发宿主免疫防御的分子机制仍知之甚少。近年来，肠道上皮中的簇状细胞（tuft cells）被确认为感知寄生虫感染的关键哨兵细胞，它们通过释放IL-25激活II型固有淋巴细胞（ILC2s），进而驱动杯状细胞增生等免疫清除反应。然而，寄生虫究竟分泌哪些小分子物质来激活这些上皮"哨兵"，仍是领域内亟待解决的核心问题。

格拉斯哥大学等机构的研究团队在《Metabolomics》发表的研究中，选取两种重要的胃肠道线虫——感染啮齿类的Nippostrongylus brasiliensis和感染反刍动物的Haemonchus contortus作为模型，通过代谢组学分析和功能验证，系统鉴定了能激活tuft细胞的寄生虫分泌分子。研究发现包括十一碳烯酸在内的中链脂肪酸具有与已知激活剂琥珀酸相当的tuft细胞诱导能力，为理解寄生虫免疫识别的分子基础提供了新视角。

研究采用亲水相互作用色谱（HILIC）结合质谱技术分析两种线虫在不同培养条件下的分泌代谢物；通过体外培养系统比较不同培养基（EBSS/HBSS/RPMI1640）、时间点（4/24小时）和氧浓度（常氧/低氧）对代谢物分泌的影响；选取19种高丰度代谢物通过口服给药方式检测其对小鼠肠道tuft细胞分化的诱导能力；采用免疫组化方法定量肠组织DCLK1⁺ tuft细胞数量。

3.1 培养条件与代谢物谱分析
在HBSS培养基中，N. brasiliensis成虫4小时分泌谱显示出包括苯丙氨酸、苹果酸（malate）、胆碱磷酸（phosphocholine）等在内的48种显著富集代谢物。值得注意的是检测到质量276道尔顿的峰，推测为线虫信息分子ascaroside ascr#1。与营养丰富的RPMI1640相比，简单盐溶液培养基更有利于分泌代谢物的检测。

3.2 两种线虫的代谢组比较
H. contortus的分泌谱与N. brasiliensis高度相似，均含有苹果酸、琥珀酸（succinate）等三羧酸循环中间体，以及胆碱化合物。火山图分析显示H. contortus分泌更多的中链脂肪酸（如溴代十一烷酸），而N. brasiliensis则富含肌酸（creatine）等含氮代谢物。

3.4 时间与氧浓度的影响
24小时培养使多数代谢物分泌量显著增加，包括不对称二甲基精氨酸（ADMA）等新出现的分子。低氧条件抑制了整体代谢活性，但琥珀酸和丙酸（propanoate）分泌增加，反映线虫对缺氧环境的代谢适应。

3.6 体内tuft细胞诱导实验
口服给药实验显示，100mM琥珀酸（阳性对照）使tuft细胞数量增加4倍，苹果酸（malate）仅引起轻微但显著的增加。值得注意的是，10-11碳脂肪酸（如undecanoic acid）通过灌胃给药能诱导与琥珀酸相当的tuft细胞增生，而磷酸胆碱等分子则无此效应。

该研究首次系统比较了两种重要寄生虫的分泌代谢组，揭示中链脂肪酸作为潜在的tuft细胞激活剂。这些发现拓展了我们对寄生虫-宿主互作分子机制的理解：一方面，保守的代谢产物如琥珀酸可能通过已知受体Sucnr1/GPR91发挥作用；另一方面，溴代脂肪酸等特殊分子可能通过尚未鉴定的嗅觉受体（如Vmn2r26）激活免疫监视系统。研究建立的代谢组学分析平台为发现更多免疫调节分子提供了技术路径，而鉴定出的活性分子为开发抗寄生虫干预策略提供了新靶点。值得注意的是，不同寄生虫可能通过"分子冗余"策略（即分泌多种可激活相同免疫途径的分子）确保其在宿主体内的生存优势，这一发现为理解宿主防御系统的进化压力提供了新视角。