新生儿肝脏对大肠杆菌全身感染的天然免疫应答减弱：揭示其易感性的新机制

《Journal of Animal Science》：2?Trainee Award: Evaluation of the neonatal hepatic innate immune response to E. coli-induced systemic infection

本研究针对新生儿对全身性革兰氏阴性菌（GNB）感染易感性高的临床难题，通过比较P3日龄新生小鼠与成年小鼠在E. coli诱导的全身感染模型中的反应，揭示了新生儿肝脏天然免疫应答存在显著缺陷。研究发现，与成年小鼠相比，新生小鼠肝脏中性粒细胞募集减少、促炎基因（Il6, Il1β, Cxcl1）及急性期蛋白（APP）基因（Crp, Lbp, Saa1）表达延迟，并伴随肝脏E. coli负荷显著增加。该研究为理解新生儿感染易感性提供了新的肝脏免疫学视角。

　　

新生儿是生命中最脆弱的阶段，他们比成年人更容易遭受严重感染，尤其是由革兰氏阴性菌（Gram-negative bacteria, GNB）引起的全身性感染。在成年人中，肝脏被认为是抵御全身感染的第一道防线，能够迅速启动强大的天然免疫反应，通过招募免疫细胞和释放炎症因子来清除入侵的病原体。然而，新生儿肝脏是否具备同样强大的防御能力，以及这种能力是否与新生儿感染易感性相关，一直是科学界尚未完全解开的谜团。

为了回答这个问题，来自美国科罗拉多大学安舒茨医学院的研究团队在《Journal of Animal Science》上发表了一项研究，他们通过建立新生小鼠和成年小鼠的全身感染模型，首次系统性地比较了肝脏在应对大肠杆菌（E. coli）攻击时的反应差异。研究结果清晰地表明，新生小鼠的肝脏天然免疫反应存在显著缺陷，表现为中性粒细胞募集减少、促炎基因表达延迟以及病原体清除能力下降，这为理解新生儿为何如此容易感染提供了关键的免疫学证据。

关键实验方法

本研究主要采用了以下技术方法：

1. 1.
   动物模型构建：使用出生后第3天（P3）的新生C57BL/6J（B6）小鼠和6-8周龄的成年B6小鼠，通过腹腔注射（IP）大肠杆菌（10⁵CFU/g）建立全身感染模型。
2. 2.
   组织病理学分析：利用髓过氧化物酶（Myeloperoxidase, MPO）DAB染色技术，对肝脏组织进行染色，以评估中性粒细胞在肝脏中的募集和积累情况。
3. 3.
   病原体负荷检测：通过菌落形成单位（Colony Forming Units, CFU）计数法，定量分析肝脏组织中的大肠杆菌数量，以评估肝脏的病原体清除能力。
4. 4.
   分子生物学检测：采用实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）技术，检测肝脏组织中促炎基因（Il6, Il1β, Cxcl1）和急性期蛋白（Acute Phase proteins, APP）基因（Crp, Lbp, Saa1）的mRNA表达水平。

研究结果

1. 新生儿肝脏中性粒细胞募集减少

研究人员首先观察了肝脏中中性粒细胞的募集情况。髓过氧化物酶（MPO）DAB染色结果显示，在未感染的情况下，新生小鼠（P3）肝脏中的中性粒细胞基础募集水平就低于成年小鼠。在感染大肠杆菌后，成年小鼠的中性粒细胞数量随时间推移逐渐增加，而新生小鼠的中性粒细胞数量则停滞不前，表明新生小鼠肝脏在感染后无法有效招募中性粒细胞。

2. 新生儿肝脏病原体清除能力下降

与中性粒细胞募集减少相一致，研究人员发现新生小鼠的病原体清除能力存在严重缺陷。通过菌落形成单位（CFU）计数发现，成年小鼠在感染后1小时和5小时，肝脏中的大肠杆菌数量没有显著增加，表明其能有效控制感染。然而，新生小鼠在感染后5小时，肝脏中的大肠杆菌数量显著增加，表明病原体在肝脏中大量繁殖，肝脏的清除功能受损。

3. 新生儿肝脏促炎基因表达延迟

中性粒细胞的募集和病原体的清除依赖于促炎基因的快速表达。研究人员检测了Il6、Il1β和Cxcl1等关键促炎基因的表达。结果显示，成年小鼠在感染后1小时，这些基因的表达水平就显著升高。相比之下，新生小鼠在感染后1小时，这些基因的表达水平并未显著升高，表现出明显的延迟反应，直到感染后5小时才出现显著增加。

4. 新生儿肝脏急性期蛋白反应（APR）减弱

急性期蛋白反应（APR）是肝脏应对感染和炎症的重要防御机制。研究人员检测了急性期蛋白基因Crp、Lbp和Saa1的表达。结果发现，新生小鼠的APR反应与促炎基因反应类似，也表现出延迟和减弱的表达模式，进一步证实了新生儿肝脏免疫反应的全面缺陷。

结论与意义

本研究通过严谨的实验设计，首次系统揭示了新生儿肝脏在应对全身性革兰氏阴性菌感染时，其天然免疫反应存在显著缺陷。具体表现为：中性粒细胞募集减少、促炎基因和急性期蛋白基因表达延迟，最终导致病原体清除能力下降和细菌负荷增加。

这一发现具有重要的科学和临床意义。它首次将新生儿对感染的易感性与肝脏的免疫防御功能联系起来，为理解新生儿免疫系统的发育和功能提供了新的视角。更重要的是，这项研究为开发针对新生儿感染的新型治疗策略指明了方向。未来，通过靶向增强新生儿肝脏的天然免疫反应，例如促进中性粒细胞的募集或加速促炎基因的表达，可能成为预防和治疗新生儿严重感染的有效手段。