嗜酸性粒细胞增强了小鼠体内由肉芽肿介导的对持续性沙门氏菌感染的控制作用

《Nature Microbiology》：Eosinophils enhance granuloma-mediated control of persistent Salmonella infection in mice

沙门氏菌慢性感染中嗜酸性粒细胞通过CCL11招募并释放MBP蛋白，促进巨噬细胞抗菌能力及肠道淋巴结 granuloma 结构维持，有效控制细菌负载。

　　### 持续性沙门氏菌感染中的嗜酸性粒细胞作用

沙门氏菌是一种常见的病原体，能够长期无症状地存在于宿主组织中。这种能力主要依赖于宿主与病原体之间的复杂相互作用，特别是在称为肉芽肿的免疫细胞聚集区域中。肉芽肿不仅是宿主免疫系统对抗慢性感染的重要结构，同时也是沙门氏菌在体内存活和传播的关键场所。研究发现，嗜酸性粒细胞在控制沙门氏菌泰弗米（STm）感染中发挥着重要的保护作用，尤其是在回肠淋巴结（MLN）中。本文通过使用小鼠模型和多种实验手段，揭示了嗜酸性粒细胞如何通过特定的信号通路和功能特性参与对抗STm的持续性感染。

#### 研究背景与意义

每年约有1430万例因系统性沙门氏菌感染而引起的疾病，导致约13.6万人死亡。这些感染通常由沙门氏菌的某些菌株引起，这些菌株能够长期潜伏在宿主组织中，而不表现出明显的症状。此外，非伤寒沙门氏菌（NTS）同样可以在人类体内引发慢性感染，这些感染可以持续数月甚至数年。在小鼠模型中，STm能够在脾脏、肝脏和MLN等系统组织中长期存活，特别是在MLN中形成稳定的肉芽肿结构。肉芽肿的形成被认为是宿主免疫系统对抗慢性感染的重要策略，通过将病原体限制在特定区域，最终实现清除，并减少免疫病理反应。然而，肉芽肿的形成和维持也需要病原体的调控，因此，深入研究宿主免疫反应在肉芽肿形成中的作用，对于开发新的治疗策略具有重要意义。

#### 嗜酸性粒细胞与STm感染的关系

研究发现，在STm感染的小鼠中，MLN内的细胞因子和趋化因子水平发生了显著变化。特别是在慢性感染阶段，CCL11的表达显著上升，而其他趋化因子如CCL24的表达则相对稳定。CCL11是由特定的髓系细胞（如单核细胞和巨噬细胞）分泌的，这些细胞通过CCL11依赖的方式招募嗜酸性粒细胞到MLN。研究还发现，嗜酸性粒细胞在MLN中的数量与STm的载量呈正相关，提示嗜酸性粒细胞在控制STm感染中的重要性。

进一步的实验表明，中和CCL11可以显著减少MLN中的嗜酸性粒细胞数量，同时导致STm的载量增加。这一结果表明，CCL11在嗜酸性粒细胞的招募中起着关键作用，并且嗜酸性粒细胞的存在有助于控制STm的局部感染。值得注意的是，这种效应在MLN中是特异性的，而对脾脏、肝脏和粪便中的STm感染没有明显影响。这表明嗜酸性粒细胞的作用主要局限于MLN这一特定的组织环境。

#### 嗜酸性粒细胞的激活与功能

研究还发现，STm感染后，嗜酸性粒细胞在MLN中表现出高度的激活状态。这种激活状态体现在多个方面，包括增加的细胞颗粒释放（如主要碱性蛋白，MBP）、细胞迁移和黏附能力的增强（如CD11b表达上调）以及免疫调节功能的提升（如PD-L1和CD80的表达）。这些特征表明，嗜酸性粒细胞不仅在抗菌方面发挥作用，还可能通过调节局部免疫环境来限制STm的传播。

在MLN中，嗜酸性粒细胞主要分布在肉芽肿结构的周围，这与它们在肺部和肠道中的定位类似。它们通过释放MBP等物质，影响巨噬细胞的极化状态，从而增强巨噬细胞的抗菌能力。这种效应在体外实验中也得到了验证，MBP能够显著提高巨噬细胞中iNOS的表达，进而增强其抗菌活性。

#### 嗜酸性粒细胞的缺失与STm感染的后果

为了进一步验证嗜酸性粒细胞在STm感染中的作用，研究者使用了嗜酸性粒细胞缺乏的小鼠模型。这些小鼠在感染后表现出明显的体重下降和较高的STm载量，尤其是在MLN和肝脏中。同时，它们的肉芽肿结构变得不规则，甚至消失，这表明嗜酸性粒细胞在维持肉芽肿完整性方面至关重要。此外，这些小鼠的肠道炎症和组织损伤也更为严重，提示嗜酸性粒细胞在维持黏膜屏障功能中也发挥着重要作用。

#### 嗜酸性粒细胞对免疫细胞组成的影响

研究还发现，嗜酸性粒细胞的缺失会导致MLN中多种免疫细胞类型的改变。例如，巨噬细胞和中性粒细胞的数量显著减少，而单核细胞和树突状细胞的数量则没有明显变化。这种现象可能与嗜酸性粒细胞对其他免疫细胞的调节作用有关。通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，研究者发现嗜酸性粒细胞的缺失改变了MLN中的髓系细胞组成，导致一些抗菌相关的基因表达下调，而与免疫调节相关的基因表达上调。这表明嗜酸性粒细胞不仅直接参与抗菌，还可能通过间接方式影响其他免疫细胞的功能。

#### 嗜酸性粒细胞与巨噬细胞的相互作用

研究进一步揭示了嗜酸性粒细胞与巨噬细胞之间的相互作用机制。在STm感染的MLN中，嗜酸性粒细胞通过释放MBP，能够诱导巨噬细胞向促炎型（M1型）极化，从而增强其抗菌能力。MBP不仅能够促进iNOS的表达，还能通过增加细胞内的活性氧（ROS）水平，提高巨噬细胞的抗菌效率。相比之下，其他髓系细胞如中性粒细胞和树突状细胞在STm感染中的作用似乎更为有限，这提示嗜酸性粒细胞在局部抗菌反应中具有独特的重要性。

#### 嗜酸性粒细胞的生物学意义

嗜酸性粒细胞在宿主免疫系统中通常与寄生虫感染和过敏反应相关，但在STm感染中，它们展现出新的功能。这表明嗜酸性粒细胞在不同感染类型中可能具有多样的免疫调节作用。研究还发现，MBP不仅在小鼠中具有抗菌活性，而且在人类中也表现出类似的功能。这一发现可能为未来的抗感染治疗提供新的思路。

#### 未来研究方向

尽管本研究揭示了嗜酸性粒细胞在STm感染中的重要作用，但仍存在一些局限性。例如，Xenium平台主要关注免疫细胞，而对非免疫细胞如成纤维细胞和内皮细胞的作用了解有限。此外，本研究的时间范围仅限于感染后的第一周，因此需要进一步研究嗜酸性粒细胞在感染后期对病原体传播和宿主防御的影响。此外，嗜酸性粒细胞的来源和调控机制仍需深入探讨，特别是其如何在不同组织中响应不同的感染类型。

总之，嗜酸性粒细胞在STm感染中的作用远超其传统认知，它们不仅是抗菌的效应细胞，还通过调节巨噬细胞的极化状态和局部免疫环境，发挥着重要的宿主保护功能。这一发现不仅加深了我们对沙门氏菌感染机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了理论依据。