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本文聚焦沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis，Ctr）感染吞噬细胞过程，发现 Ctr 感染会引发吞噬细胞鞘脂组改变，鞘氨醇（Sph）等鞘脂或为免疫防御关键。研究为开发抗 Ctr 感染新疗法提供方向，值得关注。
沙眼衣原体感染吞噬细胞时对鞘脂代谢途径的利用
沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis，Ctr）是全球主要的性传播疾病病原体，若不及时治疗，会引发严重并发症，如失明、盆腔炎、不孕不育等。目前尚无疫苗，抗生素治疗是主要手段，但耐药菌株不断出现。免疫细胞在 Ctr 感染过程中作用关键，本研究聚焦于鞘脂（sphingolipid，SL）在 Ctr 感染吞噬细胞时的作用。
Ctr 感染对吞噬细胞鞘脂组的影响
为探究 SL 在 Ctr 感染专业吞噬细胞中的作用，研究人员选用人原代血单核细胞来源的巨噬细胞（极化为 M2 样或 M1 样）、原代外周血多形核中性粒细胞（PMNs）以及输卵管上皮细胞系 FT190 作为感染对象，使用淋巴肉芽肿性病 L2 Ctr 菌株进行感染实验。
感染 24 小时（PMNs）或 30 小时（M2 样、M1 样和 FT190）后，通过靶向质谱分析 SL 种类。结果显示，感染后不同细胞类型的 SL 水平呈现出明显的特异性变化。M2 样巨噬细胞中所有从头合成途径的 SL 种类均富集，总神经酰胺（Cer）水平显著增加，而 FT190 细胞中总 Cer 水平下降，M1 样巨噬细胞和 PMNs 中则无明显变化。同时，M2 样巨噬细胞感染后鞘氨醇（Sph）显著增加，PMNs 中也有类似趋势，FT190 细胞中 Sph 水平下降，M1 样巨噬细胞中保持不变，且所有研究细胞类型中鞘氨醇 - 1 - 磷酸（S1P）水平均无显著改变。这表明 Ctr 感染会引起宿主细胞类型特异性的 SL 水平变化，且专业吞噬细胞中升高的 Sph 水平暗示其在免疫反应中可能发挥作用。
吞噬细胞感染时鞘氨醇激酶的变化
鉴于 Ctr 感染导致 PMNs 和 M2 样巨噬细胞中 Sph 水平升高，而 S1P 水平未显著变化，研究人员进一步探究鞘脂代谢相关酶基因表达的改变。通过定量逆转录 - 聚合酶链反应（RT - qPCR）分析 M2 样、M1 样、PMNs 和 FT190 细胞在 Ctr 感染后不同时间点的基因表达。
研究发现，鞘氨醇激酶 1（SPHK1）/2 可将 Sph 磷酸化生成 S1P。在 M2 样巨噬细胞、PMNs 和 FT190 细胞中，Ctr 感染后SPHK1转录水平显著增加，其中 M2 样巨噬细胞和 PMNs 在感染早期（2 小时）就出现增加，FT190 细胞在 24 小时时增加。SPHK2在 M2 样巨噬细胞中感染 24 小时时表达上调两倍。由于 Sph 和 S1P 在细胞内处于动态平衡，受 SPHK1/2 和 S1P 磷酸酶（SGPP1）的调节，研究人员检测SGPP1，发现 M2 样巨噬细胞在感染 30 小时时SGPP1表达增加 1.9 倍，而 PMNs 和 FT190 细胞变化不大。此外，S1P 还可通过 S1P 裂解酶（SGPL1）降解来控制其水平，M2 样巨噬细胞在感染 24 小时和 30 小时时SGPL1表达上调。M1 样巨噬细胞感染后所有研究基因表达均无变化。这表明不同细胞类型在与 Ctr 相互作用时采用了不同的 SL 代谢途径，在 PMNs 中对 Ctr 感染的反应以SPHK1的强烈上调为特征，而在 M2 样巨噬细胞中，SPHK1以及SGPP1和SGPL1的上调可能维持了 S1P 的稳定水平。
吞噬细胞感染时鞘氨醇激酶活性的变化
基于专业吞噬细胞感染 Ctr 后SPHK1转录水平增加的现象，研究人员检测了鞘氨醇激酶（SPHK）的酶活性。对 M2 样巨噬细胞、PMNs 和 FT190 细胞感染 Ctr 后 2 小时和 24 小时进行 SPHK 活性测定。
结果显示，感染后专业吞噬细胞的 SPHK 活性在不同时间点增加。M2 样巨噬细胞在感染后期（24 小时）SPHK 活性显著增加，而 PMNs 在感染 2 小时时 SPHK 活性急剧且短暂增加，24 小时时恢复至未感染对照水平。FT190 细胞在任何时间点均未观察到显著差异，但在 24 小时时有增加趋势。这进一步证实了 Ctr 感染会影响吞噬细胞中 SPHK 的活性。
M2 样巨噬细胞感染 Ctr 后鞘脂代谢途径的转录重塑
由于 Sph/S1P 轴相关酶基因的调节，研究人员对 Ctr 感染 M2 样巨噬细胞后其他鞘脂代谢途径是否发生转录调节产生疑问。对感染 30 小时的 M2 样巨噬细胞进行 RNA 测序（RNAseq）。
在检测到的 23,586 个宿主转录本中，3,514 个基因显著上调，3,160 个基因显著下调（adj. P <0.05，log2 倍数变化> 0.5 或 < -0.5）。RNAseq 实验不仅证实了 RT - qPCR 的结果，即SPHK1、SPHK2、SGPL1和SGPP1上调，还揭示了感染后其他鞘脂代谢基因的调节，以及大量炎症介质的变化。在参与鞘脂代谢过程（包括生物合成、分解代谢、信号传导或转移活性）的基因中，约 30% 显著调节。例如，PNPLA1、ENPP2、A4GALT、ELOVL7、FADS3、CERS5、NSMAF等基因上调，最令人惊讶的是SGPP2（编码第二种 S1P 磷酸酶）显著上调（log2 倍数变化 = 4.1）。这表明 Ctr 感染 M2 样巨噬细胞会导致鞘脂代谢途径的广泛转录重塑。
Ctr 优先整合代谢后的而非天然的鞘磷脂进入包涵体
研究人员利用功能化的 SL 结合四倍扩展显微镜（4× ExM）研究感染细胞中鞘脂的分布。此前观察到在感染的 HeLa229 细胞中，α - 氨基 - β - 叠氮修饰的 C6 - 神经酰胺可整合到衣原体的内外膜中，本研究在感染的 M2 样巨噬细胞中也观察到了类似现象，并且检测到神经酰胺转移蛋白（CERT）存在于 Ctr 感染的 M2 样巨噬细胞的包涵体膜中，表明 Ctr 可能利用 CERT 在 M2 样巨噬细胞中获取 SL。
为进一步研究 M2 样巨噬细胞内 SL 及其代谢情况，研究人员使用三功能鞘磷脂（TFSMs）。TFSMs 含有用于固定和点击化学的功能基团，通过 F?rster 共振能量转移（FRET）对点击化学进行检测，可定位天然 SM 和观察其降解情况。研究发现，Ctr 感染的 M2 样巨噬细胞中，衣原体包涵体主要携带代谢后的 TFSMs，通过 FRET 测量和代谢状态计算验证了这一结果。并且，通过 TFSM2 实验推测，衣原体包涵体内代谢后的 TFSM 仍含有酰基链，可能代谢为 Cer 或复杂的 SLs，而非 Sph。这与质谱数据中感染 M2 样巨噬细胞后 Cer 增加而 SM 水平不变的结果相符，表明 Ctr 优先整合代谢后的 SM（如 Cer 或其他复杂 SL）进入包涵体。
鞘氨醇降低衣原体原体的感染性
鞘脂组学分析显示，吞噬细胞感染 Ctr 后 Sph 水平升高。研究人员利用功能化的 α - 叠氮 - 鞘氨醇结合 4× ExM 研究 Sph 在感染的 M2 样巨噬细胞中的空间分布，发现外源性添加的 Sph 可整合到衣原体包涵体和细菌膜中，推测内源性 Sph 也可能转运到 Ctr 膜中。
由于 Sph 对多种细菌和病毒具有抗菌活性，研究人员探究 Sph 对 Ctr 原体（EBs）的作用。用表达 mCherry 的纯化 EBs 与不同浓度的 SL 处理 5 小时，然后转移到新鲜培养的 HeLa 229 细胞中，30 小时后通过流式细胞术分析感染细胞数量。结果显示，用 SM 或 Cer 处理对 Ctr EBs 的感染性无显著影响，而用 Sph 处理则显著降低感染性，且呈浓度依赖性。进一步实验排除了 Sph 对 HeLa 229 细胞的直接作用，证实感染性降低是由于 Sph 对 EBs 的处理。这表明 Sph 可降低 Ctr 的感染性，可能是一种潜在的抗衣原体效应分子。
讨论
SL 在细胞中既是细胞膜的重要组成部分，又是多种信号通路中的第二信使。Ctr 虽有脂肪酸和磷脂生物合成机制，但仍依赖从宿主细胞获取脂质，SL（如 Cer 和 SM）对病原体的包涵体稳定性和细胞内生长至关重要。
Ctr 通常感染上皮细胞，但在体内会接触到免疫细胞。本研究首次证明宿主 SL 在感染的吞噬细胞中对 Ctr 可能具有双重作用，既是必需的代谢物，又是免疫防御效应物。
研究发现 Ctr 感染会在原代巨噬细胞（M1 样 / M2 样）和 PMNs 中诱导细胞类型特异性的 SL 特征。M2 样巨噬细胞感染后 Cer 显著增加，Ctr 可能通过劫持 SL 转运途径获取宿主细胞 Cer，CERT 的招募对 Ctr 在 M2 样巨噬细胞中的发育可能同样重要。利用 TFSMs 追踪发现，Ctr 包涵体中主要是代谢后的 TFSMs，暗示包涵体中可能富含 Cer 和 / 或己糖基 Cer、乳糖基 Cer。
对于 M2 样巨噬细胞中 Cer 增加的机制尚不清楚，分析相关基因表达未发现明显变化，且 Cer 生物合成和分解的区室化增加了确定其来源的难度。对 SL 代谢酶的分析发现，M2 样巨噬细胞、PMNs 和 FT190 细胞中SPHK1表达和 SPHK 酶活性均增加。SPHK1是一种具有多种功能的脂质激酶，在感染过程中发挥重要作用，但本研究中尽管SPHK1上调，S1P 却未富集，这可能是由于SGPL1、SGPP1和SGPP2的同时上调，尤其是SGPP2的大量上调可能是导致 Sph 增加的原因。
此外，直接用 Sph 孵育可降低 Ctr EBs 的感染性，这与 Sph 对其他细菌的抗菌特性一致。M1 样巨噬细胞由于其极强的杀菌表型，能抑制 Ctr 生长，导致脂质组和宿主基因表达变化最小。而 M2 样巨噬细胞和上皮细胞是 Ctr 的允许性 niche，但感染动态不同。由于 M2 样巨噬细胞群体的异质性，目前的研究结果可能在单细胞水平上存在差异，未来在单细胞水平上系统研究各途径的作用，有助于揭示脂质组重塑在复杂组织中应对病原体感染的作用。
