肺泡巨噬细胞转录特征揭示结核分枝杆菌暴露后TST/IGRA转阴抵抗机制

《BMC Genomics》：Alveolar macrophage transcriptional signatures associated with resistance to TST/IGRA conversion following Mycobacterium tuberculosis exposure

本研究针对结核分枝杆菌（Mtb）高暴露人群中部分个体对结核菌素皮肤试验（TST）和γ-干扰素释放试验（IGRA）转阴具有抵抗性（RSTR）的免疫机制不清问题，通过对比乌干达队列中RSTR与潜伏感染（LTBI）人群的肺泡巨噬细胞（AM）转录组特征，发现RSTR个体AM在基线状态呈低炎症特征，但在Mtb感染后显著上调炎症反应通路（如IFN-γ、IFN-α通路），且其特异性转录谱与外周血单核细胞存在差异。该研究为阐明AM在早期清除Mtb的免疫机制提供了新视角，对结核病防控策略开发具有重要参考价值。

　　

在结核病（Tuberculosis, TB）研究领域，一个长期困扰科学家的谜题是：为何某些人群即使长期密切接触结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb），却能始终维持结核菌素皮肤试验（TST）和γ-干扰素释放试验（IGRA）阴性？这类个体被定义为“抵抗者”（Resisters, RSTR）。与之相对，大部分暴露者会发展为潜伏感染（Latent Tuberculosis Infection, LTBI），其中约5%-10%可能进展为活动性结核病。尽管既往研究提示RSTR人群的免疫系统存在特殊性，但肺泡巨噬细胞（Alveolar Macrophages, AMs）作为Mtb入侵肺部时首要接触的免疫细胞，其在RSTR机制中的作用仍不明确。

针对这一空白，美国华盛顿大学等机构的研究团队在《BMC Genomics》发表了题为“Alveolar macrophage transcriptional signatures associated with resistance to TST/IGRA conversion following Mycobacterium tuberculosis exposure”的研究。该工作基于乌干达家庭接触者队列（随访超10年），通过对比RSTR与LTBI人群的AM转录组特征，首次揭示：RSTR个体的AM在静息状态下呈现独特的低炎症特征，而在Mtb刺激后却能快速启动强效炎症反应，这一“静若处子，动若脱兔”的免疫特性可能是其有效清除病原体的关键。

研究团队主要依托以下技术路径展开工作：首先，从经过严格临床表型鉴定的乌干达队列中获取支气管肺泡灌洗液（Bronchoalveolar Lavage Fluid, BALF），分离AMs；其次，设置“立即处理”（BALC-Fresh）和“冻存后复苏感染”（AM-Thaw）两种实验条件，后者用Mtb H37Rv株以感染复数（MOI）=1进行体外刺激；最后，利用RNA测序（RNA-seq）、差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）分析、基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis, GSEA）及STRING蛋白互作网络分析，系统比较RSTR与LTBI的转录谱差异。

Basal alveolar macrophage transcriptional profiles differ in RSTR and LTBI groups

对新鲜分离的BAL细胞（BALC-Fresh）分析发现，虽无单个基因达到严格差异表达阈值，但GSEA提示RSTR与LTBI的AM基线状态存在13条差异通路（FDR<0.3）。其中，RSTR组显著富集于“E2F靶基因”通路（FDR<0.3），该通路参与细胞周期调控与程序性死亡；而LTBI组则富集于多条炎症相关通路。

Mtb infection drives differential responses in RSTR and LTBI alveolar macrophages

在冻存复苏的AM（AM-Thaw）模型中，Mtb感染诱导了5338个DEGs。进一步分析显示，RSTR与LTBI组间存在52个差异基因（FDR<0.2），其中22个见于培养基条件，15个由Mtb刺激诱导，11个为交互作用项显著。值得注意的是，RSTR的AM在Mtb感染后炎症反应显著增强，包括“Hallmark炎症反应”“IFN-γ反应”“IFN-α反应”等通路（FDR<0.1-0.2），而其基线状态则呈现更低的NF-κB通路活性。

RSTR versus LTBI expression profiles in AMs are distinct and partially cell-specific compared to peripheral blood monocytes

与既往同一队列的外周血单核细胞数据对比发现，AM特异性RSTR特征（如感染后IFN通路强化）未在单核细胞中出现，而“TNF信号通过NF-κB”下调是两者共有的基线特征。这表明RSTR的免疫特性具有细胞类型特异性，AM的快速炎症启动可能是其抵御Mtb的关键环节。

研究结论指出，RSTR个体的AM通过“低基线炎症-高感染应答”的双相调控模式，可能更高效地激活抗菌机制（如活性氧（ROS）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）等），并在感染早期通过E2F相关通路促进有利于病原清除的细胞死亡方式。该研究不仅深化了对结核抵抗机制的理解，还为开发靶向天然免疫的干预策略提供了新思路。局限性包括样本量较小、环境混杂因素控制难等，但其创新性地聚焦AM细胞特异性应答，为结核病研究领域提供了宝贵的数据资源。