脑炎球虫(Encephalitozoon cuniculi)在蜱细胞系中的传播,支持了这种微孢子虫可能通过蜱虫进行传播的合理性
《Ticks and Tick-borne Diseases》:Propagation of
Encephalitozoon cuniculi in tick cell lines supports the plausibility of possible tick-mediated transmission of this microsporidian
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时间:2025年12月12日
来源:Ticks and Tick-borne Diseases 3.4
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微孢子虫作为专性细胞内寄生真菌,其无症状感染与蜱媒传播机制受到关注。本研究通过体外培养蜱细胞系(IRE11、IRE/CTVM19、IRE/CTVM20)和哺乳动物细胞(Vero E6),利用qRT-PCR和显微观察技术,证实Encephalitozoon cuniculi可在蜱细胞中增殖,其中IRE/CTVM19细胞系最适宜其生长,28天时孢子数量较初始接种量增加1459%,并首次观察到所有蜱细胞系中均存在包裹微孢子虫发育阶段的包被细胞器。该发现为蜱媒传播假说提供了细胞学依据。
这篇研究报告聚焦于微孢子虫属(Encephalitozoon)中与人类疾病密切相关的物种E. cuniculi在硬蜱细胞系中的增殖机制。研究团队通过体外实验系统,首次证实了微孢子虫在蜱类细胞培养中的生存能力及增殖潜力,为探讨蜱媒传播途径提供了关键实验依据。研究采用欧洲常见致病蜱种Ixodes ricinus的细胞系(IRE11、IRE/CTVM19、IRE/CTVM20)及哺乳动物细胞系Vero E6进行对比培养,通过定量RT-PCR和显微观察双重验证微孢子虫的增殖过程。
在实验设计方面,研究团队构建了多维度验证体系。首先,针对微孢子虫的增殖特性,优化了细胞接种密度(初始10^5 cells/well)与感染剂量(10^6 spores/well),并采用梯度离心(50% Percoll)进行高效纯化。其次,建立了包含4组重复样本的对照实验体系,通过阴性对照(未感染细胞)和空白对照(无模板)双重验证实验结果的可靠性。关键的创新点在于采用温度梯度培养策略,在28℃恒温条件下观察微孢子虫增殖,这一环境模拟更贴近自然蜱类宿主的活动温度,为后续活体实验提供了更真实的模型基础。
实验结果显示,微孢子虫在哺乳动物细胞系Vero E6中的增殖效率达到9874%,显著高于所有蜱细胞系。而最适蜱细胞系IRE/CTVM19展现出突破性表现:在感染后7天即出现统计学意义的增殖(226%增幅,P=0.004),至28天时增幅高达1459%,累计达1.5×10^7个孢子。值得注意的是,尽管所有蜱细胞系均检测到寄生性囊泡(parasitophorous vacuoles),但细胞感染率显著低于哺乳动物细胞系(2.8%-3.1% vs 17.5%),这一差异可能与蜱细胞系免疫识别机制或细胞器功能差异相关。
研究首次揭示了微孢子虫在蜱类细胞中的全周期发育过程。显微观察显示,从孢子萌发(spore germination)到成囊(spore encystment)的完整发育阶段均在蜱细胞系中观察到。其中,IRE/CTVM19细胞线形成的寄生囊泡结构最为完整,且囊内发育阶段的细胞学特征与哺乳动物宿主中观察到的模式高度相似。这种发育同步性暗示蜱细胞可能为微孢子虫提供了更接近天然宿主的微环境。
讨论部分指出,微孢子虫的跨宿主增殖能力可能与其分子遗传机制相关。研究团队发现,不同蜱细胞系的增殖效率存在显著差异:IRE/CTVM19相较于同属的其他细胞系(IRE11、IRE/CTVM20)展现出更强的宿主兼容性。这种差异可能源于细胞系来源地(德国vs英国)导致的遗传背景差异,以及细胞系中特定免疫相关基因的表达水平不同。值得关注的是,研究同时检测到微孢子虫在硬蜱细胞系中存在潜伏感染现象,这一发现与近年来关于微孢子虫宿主范围扩大的研究结论相呼应。
在流行病学意义方面,研究证实了微孢子虫的蜱媒传播潜力。当前已知的17种人类致病微孢子虫中,E. cuniculi因其广泛的脊椎动物宿主谱(涵盖哺乳动物、鸟类、爬行类等)而被认为是重点研究对象。本研究通过体外模型验证了蜱类细胞可作为该物种的增殖单元,结合此前在蜱虫体内检测到微孢子虫DNA的研究(Sak et al., 2024a),初步构建了蜱-宿主-微孢子虫的传播链模型。该模型为后续研究提供了重要突破口,包括建立蜱媒传播的体外模拟系统、解析微孢子虫与蜱类细胞互作的分子机制等。
研究团队特别强调,体外增殖实验仅能验证病原体在细胞层面的适应性,要最终确认蜱媒传播可行性还需开展活体感染实验。为此,建议后续研究可沿着三个方向展开:1)建立蜱-宿主共培养模型,模拟野外环境中的生物交互作用;2)开发基于微孢子虫-蜱细胞互作的分子生物学检测方法;3)通过基因编辑技术改造蜱细胞系,解析其免疫应答对病原体增殖的调控机制。
在实验方法学层面,研究设计具有多重创新性。首先,采用多细胞系对比实验,系统评估不同蜱细胞系的宿主兼容性;其次,结合分子定量(qRT-PCR)与形态学观察(Calcofluor M2R染色),实现了病原体增殖的定量与定性双重验证;再次,引入温度梯度培养策略(28℃模拟自然蜱类活动温度),有效排除了体外培养温度对实验结果的影响。这些方法学创新为后续相关研究提供了标准化实验框架。
伦理审查部分明确指出,研究未涉及活体动物实验,符合当前生物安全规范。但作者建议未来研究需补充动物模型验证,特别是在蜱虫叮咬宿主后的体内传播效率评估方面。
作者贡献方面,Bohumil Sak作为通讯作者主导了项目设计、资金申请和论文撰写;Michaela Fibigerová负责实验操作和数据分析;Lesley Bell-Sakyi提供了蜱细胞系的生物样本资源。该研究为微孢子虫的传播途径研究开辟了新方向,特别在蜱媒传播的分子机制研究领域具有重要潜在价值。后续研究可重点关注微孢子虫在蜱细胞内的能量代谢调控、宿主免疫逃逸机制等关键问题,从而为开发新型抗微孢子虫药物或疫苗奠定理论基础。
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