关于寄生线虫Strongyloides stercoralis诱导巨噬细胞胞外陷阱形成的新机制见解

《Frontiers in Immunology》：New mechanistic insights into macrophage extracellular trap formation induced by a parasitic nematode, Strongyloides stercoralis

本研究发现Strongyloides stercoralis幼虫可诱导小鼠巨噬细胞通过非溶细胞机制释放胞外陷阱（METs），其分子机制涉及ERK/AKT信号通路调控的核膜重塑、F-actin细胞骨架重排及组蛋白乙酰化，并首次揭示PKCζ介导的lamin A/C磷酸化是MET形成的关键步骤。METs具有独特的超微结构特征，如内核膜内陷和粗面内质网空泡化，且不依赖NADPH氧化酶、ROS或钙信号通路。

　　### 解读：宿主免疫细胞对寄生虫的防御机制

寄生虫感染是全球范围内影响人类健康的重要公共卫生问题之一，尤其是在热带和亚热带地区。其中，*Strongyloides stercoralis*（犬钩虫）是一种常见的土壤传播寄生虫，能够引起强直性感染（strongyloidiasis），这种感染影响着全球约6亿人。尽管免疫系统在抵抗寄生虫感染中发挥关键作用，但目前对于寄生虫诱导的宿主免疫反应，尤其是巨噬细胞的防御机制，仍存在许多未知之处。最新研究发现，*S. stercoralis* 的幼虫可以诱导小鼠巨噬细胞释放一种称为“细胞外陷阱”（extracellular traps, METs）的结构，这为理解宿主对抗寄生虫的免疫反应提供了新的视角。

#### 1. 细胞外陷阱的形成与作用机制

细胞外陷阱是免疫细胞在应对病原体时释放的一种结构，主要由脱condensed的染色质和抗菌蛋白组成。这种结构能够捕获并杀死病原体，是宿主防御机制的一部分。通常情况下，中性粒细胞通过释放“中性粒细胞外陷阱”（NETs）来应对细菌和真菌感染，但其形成依赖于NADPH氧化酶（NOX）和活性氧（ROS）的生成。相比之下，*S. stercoralis* 幼虫诱导的巨噬细胞外陷阱（METs）并不依赖于NOX-ROS通路，而表现出独特的超微结构特征，如内质网（ER）囊泡化、核周空间扩张以及内核膜（INM）的芽生。

研究通过荧光显微镜和共聚焦显微镜观察到，METs具有典型的结构特征，包括DNA网络和抗菌蛋白的结合。这些发现表明，巨噬细胞在面对寄生虫感染时，能够通过不同的机制形成细胞外陷阱，以应对寄生虫的侵袭。

#### 2. METs的形成与细胞内信号通路的调控

为了进一步揭示METs形成的分子机制，研究团队利用磷酸化蛋白质组学分析方法，探讨了其形成过程中的关键信号通路。结果表明，ERK和AKT信号通路、F-actin细胞骨架的重排、组蛋白乙酰化以及核膜蛋白的磷酸化在METs的形成中起协调作用。具体而言，蛋白激酶Cζ（PKCζ）介导的lamin A/C磷酸化是触发核膜芽生和随后DNA释放的关键步骤。

ERK和AKT信号通路在细胞响应寄生虫刺激时表现出相反的活性变化。ERK活性在METs形成过程中被下调，而AKT活性则被上调。这种信号通路的动态变化可能在调控细胞骨架结构和核膜形态方面发挥重要作用。同时，研究还发现，组蛋白乙酰化在METs形成过程中显著增强，这表明乙酰化可能通过改变染色质结构，促进DNA的释放。

#### 3. METs的形成与细胞结构的动态变化

通过透射电子显微镜（TEM）和扩展显微镜（ExM）技术，研究团队观察到在* S. stercoralis* 幼虫刺激后，巨噬细胞的核膜和内质网发生了显著的结构变化。核膜的扩张和内核膜的芽生，使DNA能够从细胞内被释放到细胞外，形成细胞外陷阱。同时，内质网的囊泡化和细胞骨架的重排，可能为DNA的释放提供了物理支持。

此外，研究还发现，细胞内钙离子的浓度变化对METs的形成没有显著影响，这表明METs的形成不依赖于钙离子信号。这种独立于NOX-ROS和钙离子信号的机制，可能是巨噬细胞应对寄生虫感染的独特策略。

#### 4. METs的形成与细胞活性的关系

研究团队进一步探讨了METs形成过程中细胞活性的变化。他们发现，即使在METs形成后，细胞的存活率仍然较高，表明这种机制并不依赖于细胞的裂解或死亡。此外，通过使用不同的抑制剂和激活剂，研究团队验证了某些关键信号通路在METs形成中的作用。例如，ERK的激活剂（如Pamoic acid）能够抑制METs的形成，而AKT的抑制剂（如MK-2206）则显著降低了METs的释放。

这些结果表明，METs的形成不仅依赖于特定的信号通路，还与细胞骨架的重排和染色质的乙酰化密切相关。这种动态变化可能帮助巨噬细胞在不破坏自身结构的情况下，将DNA释放到细胞外，从而有效地捕获和杀灭寄生虫。

#### 5. METs的形成机制与宿主防御的潜在应用

研究还发现，*S. stercoralis* 幼虫诱导的METs与中性粒细胞或嗜酸性粒细胞释放的细胞外陷阱在结构和组成上存在相似之处，但在形成机制上却有所不同。这种差异可能为宿主防御机制的多样性提供了理论基础。此外，研究团队通过构建过表达或突变体模型，验证了lamin A/C在METs形成中的关键作用。

这些发现不仅揭示了巨噬细胞在应对寄生虫感染时的特殊防御机制，也为未来开发针对寄生虫感染的免疫疗法提供了新的思路。例如，通过调控lamin A/C的磷酸化状态，可能能够增强或抑制METs的形成，从而影响宿主对寄生虫的免疫反应。

#### 6. 研究的局限性与未来方向

尽管该研究为理解巨噬细胞在应对寄生虫感染中的作用提供了重要的信息，但仍存在一些局限性。首先，实验主要依赖于体外模型，而体内环境的复杂性可能会影响METs的形成和功能。其次，研究中并未深入探讨METs在体内的具体作用，例如其是否与其他宿主防御机制协同作用，或者是否对寄生虫的生命周期产生影响。

未来的研究可以进一步探索METs在不同组织中的表达情况，以及其在不同类型的巨噬细胞（如组织驻留巨噬细胞）中的作用。此外，研究还可以关注METs的后续命运，例如其是否影响巨噬细胞的基因表达模式或功能重塑。这些研究将有助于更全面地理解宿主免疫系统在对抗寄生虫感染中的复杂机制，并为相关疾病的治疗提供新的策略。

#### 7. 结论

本研究首次系统地揭示了巨噬细胞在应对*S. stercoralis* 幼虫感染时释放细胞外陷阱的分子机制。通过结合多种实验技术，研究团队发现，METs的形成不依赖于传统的NOX-ROS或钙离子信号，而是通过ERK和AKT信号通路、细胞骨架的重排以及组蛋白乙酰化等机制实现。这些发现不仅加深了我们对宿主免疫防御机制的理解，也为开发新的抗寄生虫免疫策略提供了理论依据。未来的研究应进一步探索METs在体内环境中的功能和调控机制，以期在临床应用中取得突破。