二维与三维成纤维细胞模型对利什曼原虫体外侵袭的影响：Rab5动态变化与初始感染中的肌动蛋白活性

这篇研究首次在三维（3D）胶原模型中比较了亚马逊利什曼原虫（L. amazonensis）与巴西利什曼原虫（L. braziliensis）侵袭成纤维细胞的早期机制，揭示了两者在黏附模式、肌动蛋白（actin）依赖性和早期内体标记物Rab5招募中的显著差异。研究发现，3D模型更接近生理环境，L. braziliensis在3D中黏附更强且依赖肌动蛋白重塑，而L. amazonensis则优先通过Rab5介导的内吞途径入侵。该研究为理解不同利什曼原虫物种的宿主细胞侵袭策略及临床差异提供了新视角。

　　

二维与三维成纤维细胞模型对利什曼原虫侵袭的差异机制

背景

利什曼原虫（Leishmania）不仅能感染巨噬细胞等专职吞噬细胞，还可侵袭成纤维细胞等非专职吞噬细胞。传统二维（2D）模型已揭示其通过细胞外基质（ECM）互作和内吞调控的复杂入侵机制，但三维（3D）环境下的过程尚不明确。本研究首次在3D胶原模型中比较了亚马逊利什曼原虫（L. amazonensis）和巴西利什曼原虫（L. braziliensis）对小鼠成纤维细胞的早期感染动态，重点关注早期内体标记物Rab5和肌动蛋白骨架的作用。

方法

研究采用2D（盖玻片）和3D（I型胶原基质）模型，将3T3成纤维细胞与两种利什曼原虫前鞭毛体共培养5、18和24小时。通过免疫荧光和共聚焦显微镜分析黏附指数、肌动蛋白重塑及Rab5招募。

结果

黏附特性

L. amazonensis在2D模型中黏附更强，而L. braziliensis在3D中随时间推移黏附显著增加（24小时达峰值）。3D模型的ECM结构可能延缓了寄生虫接触宿主细胞的速度，但L. braziliensis表现出更强的迁移能力，与其临床侵袭性表型一致。

肌动蛋白重塑

2D模型中，两种原虫均诱导宿主细胞形成丝状伪足（filopodia）和板状伪足（lamellipodia），但L. braziliensis更依赖肌动蛋白包裹寄生虫。3D模型中，肌动蛋白突起较少，但L. braziliensis在24小时仍能触发显著的肌动蛋白杯（actin cup）结构，暗示其侵入更具主动性。

Rab5动态

L. amazonensis在3D模型中早期（5小时）即强烈招募Rab5至寄生虫周围，而L. braziliensis的Rab5信号较弱。至24小时，L. amazonensis的Rab5标记持续增强，提示其偏好内吞途径；相反，L. braziliensis的侵入更依赖肌动蛋白，尤其在后期。

讨论

物种差异与临床关联：L. braziliensis的肌动蛋白依赖性侵入可能触发更强的炎症反应，与其导致的黏膜皮肤利什曼病相关；而L. amazonensis通过Rab5介导的“隐蔽”内吞可能促进慢性感染。

模型影响：3D模型中ECM的机械阻力和生化特性改变了宿主细胞张力与受体分布，导致入侵途径偏好差异。例如，胶原密度可能限制L. amazonensis的Rab5招募效率，但L. braziliensis通过高运动性克服这一障碍。

分子机制：L. amazonensis可能激活PI3K-EEA1-Rab5通路实现非经典内吞，而L. braziliensis或依赖Rho GTPases（如Cdc42/Rac1）驱动肌动蛋白聚合。

结论

研究揭示利什曼原虫物种特异性入侵策略：L. amazonensis倾向Rab5介导的内吞，而L. braziliensis依赖肌动蛋白重塑。3D模型凸显了ECM在调节宿主-寄生虫互作中的关键作用，为靶向早期侵入通路的治疗设计（如Rab5抑制剂或肌动蛋白干扰剂）提供了新思路。未来需结合更长时程感染和体内模型，进一步验证这些机制与临床表型的关联。