皮肤穿透线虫的宿主特异性行为机制研究揭示宿主选择新维度

本研究针对皮肤穿透性线虫的宿主特异性机制，通过体外皮肤穿透实验系统比较了粪类圆线虫（S. stercoralis）和鼠类圆线虫（S. ratti）在不同哺乳动物皮肤上的行为差异。研究发现感染性三期幼虫（iL3s）在宿主皮肤上表现出更高频率的穿透行为，且皮肤类型显著影响穿透效率与行为模式。该研究为开发阻断皮肤入侵的抗寄生虫策略提供了重要理论依据。

　　

在热带和亚热带地区，粪类圆线虫（Strongyloides stercoralis）感染引起的类圆线虫病是一个长期被忽视的公共卫生问题。这种土壤传播的寄生虫通过感染性三期幼虫（iL3s）穿透皮肤进入人体，可引起慢性胃肠道症状、嗜酸性粒细胞增多症，甚至在免疫抑制患者中导致致命性超感染。尽管现有驱虫药物如伊维菌素能有效清除感染，但无法预防再感染，且耐药性问题日益突出。更棘手的是，由于诊断技术灵敏度低且症状非特异性，真实感染人数可能远超既往估计——最新研究显示全球感染人数可能高达6亿。

为什么这类寄生虫能够特异性感染某些宿主？其皮肤穿透行为是否在宿主选择中发挥关键作用？这些问题的答案对开发新型防控策略具有重要意义。以往研究表明，线虫幼虫能够通过嗅觉和热感应导航至宿主，但皮肤穿透阶段的行为机制尚未得到系统解析。为此，加州大学洛杉矶分校的Courtney R. Abell团队在《BMC Infectious Diseases》发表了创新性研究，通过比较两种线虫在不同啮齿动物皮肤上的穿透行为，揭示了宿主特异性形成的行为学基础。

研究人员采用群体和单虫体外皮肤穿透实验作为关键技术方法，使用转基因表达strmScarlet-I荧光蛋白的虫株（S. stercoralis EAH435和S. ratti EAH504）以及野生型虫株（经DiI染色），对取自大鼠、小鼠、沙鼠和人类（来自既往研究）的皮肤样本进行行为学分析。通过视频记录和人工标注，量化了推动（pushing）、穿刺（puncturing）、钻入（burrowing）、完成穿透（completion of penetration）和中止尝试（aborted penetration）等关键行为事件。

Strongyloides species exhibit distinct behaviors on the skin of different mammals

研究发现两种线虫在宿主和非宿主皮肤上均能执行穿透行为，但行为频率和时序存在显著差异。S. ratti在大鼠皮肤上穿透效率最高，表现出持续性的推动和穿刺行为；而在沙鼠皮肤上，其中止尝试频率显著增加，穿透时间延长。相比之下，S. stercoralis在沙鼠和人类皮肤上表现出更强的穿透欲望，尽管人类皮肤机械强度更高、穿刺耗时更长，但其最终穿透率与沙鼠皮肤相当。

S. ratti iL3s penetrate host rat skin most efficiently

定量分析显示，S. ratti在大鼠和小鼠皮肤上花费更多时间进行推动和穿刺，且中止尝试较少。虽然首次推动和穿刺时间在不同皮肤类型间无差异，但完成全身穿透所需时间在大鼠皮肤上最短，表明其对宿主皮肤具有更高的穿透效率。

S. stercoralis iL3s show increased behavior on gerbil skin but penetrate rat skin most efficiently

S. stercoralis在沙鼠皮肤上更早开始推动行为，且穿刺发生时间早于小鼠皮肤。然而，其钻入沙鼠皮肤所需时间更长，且中止尝试频率更高。值得注意的是，尽管人类皮肤更难穿刺，但S. stercoralis在其上表现出最强的穿透行为频率，体现了其对宿主皮肤的高度适应性。

S. stercoralis iL3s show increased skin-penetration behavior on human skin relative to gerbil skin

与沙鼠皮肤相比，S. stercoralis在人类皮肤上推动和穿刺行为更频繁，尽管首次穿刺发生较晚，但最终穿透率无显著差异。这表明寄生虫能够通过增强行为输出克服宿主皮肤的物理屏障。

Skin-penetration behavior is robust to differences in age, sex, and genetic background of the skin donor

研究还发现，皮肤穿透行为不受供体年龄、性别或遗传背景（Sprague-Dawley vs. Wistar大鼠）的影响，且感染周期不同阶段收集的幼虫穿透能力无差异，表明该行为具有高度稳定性。

本研究从行为生态学角度揭示了皮肤穿透线虫宿主特异性的新机制。研究表明，寄生虫通过调节穿透行为的强度和时间分配来适应不同皮肤的力学和化学特性，其中多巴胺信号通路（先前研究已证实）和机械感应机制（如Sst-trp-4通道）可能起关键作用。这种行为可塑性不仅解释了跨物种感染现象，也为开发针对皮肤穿透阶段的干预措施提供了方向——例如通过调控虫体感官感知或设计皮肤屏障制剂来阻断感染。未来研究应聚焦于皮肤表面特性（如拓扑结构、硬度、化学梯度）与寄生虫感官系统之间的相互作用，以及 astacin 金属蛋白酶家族在穿透过程中的特异性功能，这将为抗寄生虫药物研发开辟新的路径。