巨噬细胞通过树突状伪足(DLPs)增强革兰阴性菌吞噬的形态学机制及治疗潜力

针对巨莱阴性菌耐药性感染难题，中国科学院团队发现巨噬细胞通过形成树突状伪足(DLPs)显著提升细菌捕获效率。该研究揭示TLR4-NF-κB-ARHGEF3-RhoA信号通路调控vimentin-肌动蛋白协同作用，为脓毒症等疾病提供新型细胞治疗策略。

　　

在对抗细菌感染的战场上，巨噬细胞一直是最前线的"清道夫"。然而当面对如沙门氏菌等革兰阴性菌的大规模侵袭时，这些免疫细胞常显得力不从心。传统认知中，巨噬细胞依赖丝状伪足(filopodia)和板状伪足(lamellipodia)这两种短小的突起结构捕捉病原体，但它们的有效作用范围通常不超过10微米，难以应对高负荷感染。更严峻的是，随着抗生素耐药性问题日益严重，革兰阴性菌导致的脓毒症等疾病死亡率居高不下，亟需新的解决方案。

中国科学院上海药物研究所、上海免疫与感染研究所的范长元与Jiu Yaming团队在《EMBO Journal》发表的研究，首次揭示了巨噬细胞一种令人惊叹的形态适应策略——树突状伪足(Dendrite-Like Pseudopods, DLPs)。这种长度可达60微米、具有多级分支结构的特殊突起，就像免疫系统的"钓鱼竿"，能跨越常规吞噬距离捕获远端细菌。研究显示，当遭遇高浓度(MOI≥20)的沙门氏菌、大肠杆菌等革兰阴性菌时，约30%的巨噬细胞会在1-2小时内启动这种形态重塑，且反应强度与细菌负荷呈正相关。

为阐明这一现象，研究者运用了三大关键技术：双光子活体显微成像实时观测小鼠腹腔巨噬细胞动态；CRISPR基因编辑结合药理学干预验证关键信号分子；SiR-actin活细胞成像解析细胞骨架动力学。这些方法有机组合，首次完整描绘了DLPs从形成到功能的全景图。

【DLPs的形态特征】
通过Sholl分析（一种量化神经元树突复杂度的算法）发现，DLPs展现出显著高于常规伪足的分支复杂度。其独特的"豆状尖端"结构富含线性肌动蛋白束和vimentin中间纤维，而微管则均匀分布。这种特化的细胞骨架构成赋予DLPs远超filopodia的机械稳定性——后者通常在数分钟内回缩，而DLPs能维持数小时伸展状态。

【分子调控机制】
研究锁定ARHGEF3（RhoA鸟苷酸交换因子）为核心调控因子。革兰阴性菌的LPS通过TLR4激活NF-κB信号，诱导ARHGEF3表达上调5-8倍。活体成像显示，ARHGEF3-RhoA轴驱动肌动蛋白周期性组装：生长期（线性肌动蛋白束填充）、稳态期（维持数分钟）和崩溃期（快速解聚伴随轻微前伸）。值得注意的是，vimentin中间纤维形成与肌动蛋白共排列的网状结构，基因敲除vimentin会导致DLPs退化为不稳定的"水泡状"突起。

【功能验证】
在感染沙门氏菌的小鼠模型中，具有DLP形成能力的巨噬细胞使腹腔灌洗液细菌负荷降低50%，肝脏转移灶减少。共聚焦显微镜追踪显示，被DLPs"钩住"的细菌会沿伪足逆向运输至胞体，与溶酶体标记物LAMP1共定位证实其被有效降解。而通过siRNA阻断ARHGEF3的巨噬细胞则丧失这种保护作用，证明细菌清除而非细胞因子调节是主要获益机制。

这项研究不仅刷新了人们对巨噬细胞形态可塑性的认知，更开辟了抗感染治疗新思路。研究者提出"细胞武装"策略：用LPS短暂刺激自体巨噬细胞诱导DLP形成后回输，可作为抗生素的辅助疗法。由于ARHGEF3主要在巨噬细胞和血小板表达，针对该通路的药物开发可能具有较高特异性。从更广义的角度看，这项工作揭示了细胞骨架重编程在免疫防御中的核心地位，为理解肿瘤微环境中巨噬细胞侵袭行为的分子基础提供了平行线索。正如研究者强调的，vimentin-actin的协同作用具有环境依赖性——在感染中构建细菌捕获网，在肿瘤中则参与基质降解，这种"一材多用"的特性彰显了进化赋予细胞骨架系统的惊人灵活性。