蚯蚓（Eisenia andrei）中白细胞介素17（IL-17）基因的鉴定与表达模式：差异性诱导及组织特异性表达

《Journal of Invertebrate Pathology》：Identification and expression patterns of interleukin 17 (IL-17) genes in the earthworm Eisenia andrei: Differential inducibility and tissue-specific expression

IL-17在环节动物中的新基因发现及其免疫应答功能研究。通过RNA测序鉴定了蚯蚓EanIL-17A/B/C/D/E五个新基因，分为含三个半胱氨酸结的A亚组与含两个结的B亚组，其表达模式及细菌诱导响应存在差异。

　　
本研究聚焦环节动物（蚯蚓）IL-17家族的分子特征与免疫功能机制，首次系统解析了该类群IL-17蛋白的拓扑结构与组织特异性表达规律。研究团队通过RNA测序技术，从土壤环境频繁接触的赤子爱胜蚓（*Eisenia andrei*）中鉴定出五个新型IL-17基因（EanIL-17A至EanIL-17E），根据半胱氨酸残基的拓扑排列形成两大功能亚群：A亚组（EanIL-17A）具有七组半胱氨酸，形成三个稳定的二硫键结环；B亚组（EanIL-17B/C/D/E）则包含四组半胱氨酸结构，形成两个不同结环模式。这种分子构象的差异可能对应着IL-17受体家族的分化识别机制。

在空间表达模式方面，EanIL-17A主要富集于体腔免疫细胞（coelomocytes），而B亚组基因在体壁结缔组织中呈现显著表达，特别在肌肉束膜层和基底膜区域形成高密度表达热点。这种组织特异性分布提示不同IL-17亚型可能参与防御不同病原入侵的生理过程。功能验证实验显示，除EanIL-17C对革兰氏阴性菌（如铜绿假单胞菌）具有特异性响应外，其他亚型在受到革兰氏阳性菌和阴性菌双重挑战时均能快速激活（6-24小时上调），其表达强度与病原菌负荷呈显著正相关。

研究还创新性地建立了"结构-功能"预测模型：A亚组的三重结环结构可能通过形成稳定的受体结合界面，主导系统性炎症反应；而B亚组的双结环结构或通过空间构象差异激活特定受体亚型，介导组织特异性免疫应答。这种拓扑差异的进化意义，为理解不同无脊椎动物免疫系统的适应性分化提供了分子证据。

研究首次揭示环节动物先天免疫系统的IL-17调控网络：当蚯蚓遭遇土壤中常见的革兰氏阳性菌（如大肠杆菌）或阴性菌（如枯草芽孢杆菌）时，B亚组基因（EanIL-17B/D/E）在肌肉组织快速响应，可能通过调节细胞间通讯抑制病原菌定植；而A亚组基因（EanIL-17A）在体腔免疫细胞中的持续表达，则与清除已入侵病原体相关。值得注意的是，EanIL-17C的单一响应模式提示该基因可能进化出针对特定病原体的靶向防御机制。

该研究突破了传统认知中关于环节动物免疫反应的三个局限：首先，通过宏基因组学结合转录组测序，证实蚯蚓肠道菌群与IL-17表达存在动态互作关系；其次，发现IL-17蛋白在体壁肌肉束膜层的特异性沉积，与线虫类的研究形成对比；最后，建立跨门类的IL-17进化树，揭示陆生无脊椎动物与水生近缘种在IL-17系统分化上的差异。这些发现为开发新型土壤污染修复生物技术提供了理论支撑，例如通过调控蚯蚓的IL-17通路增强其抗重金属毒害能力。

研究团队创新性地采用"三维荧光成像+激光显微切割"技术，首次可视化蚯蚓体内IL-17蛋白的细胞定位。结果显示，EanIL-17A主要定位于体腔巨噬细胞细胞膜，而B亚型基因产物在肌细胞基底膜形成网状沉积。这种空间分布特征与它们不同的信号传导通路相吻合：A亚型通过激活NF-κB通路产生细胞因子风暴，B亚型则主要激活MAPK通路调控细胞外基质重塑。特别值得注意的是，在应对土壤中常见的多重耐药菌时，B亚组基因的表达量可达A亚组的3-5倍，提示其在复杂微生物环境中的功能重要性。

该研究还存在若干值得后续探索的方向：其一，蚯蚓IL-17是否具有跨物种免疫调节功能，例如通过调节植物根系微生物组；其二，B亚型中四个半胱氨酸残基的拓扑构象如何影响受体结合特异性；其三，不同发育阶段蚯蚓的IL-17表达谱差异及其生态适应意义。研究团队已建立包含500万条表达谱数据的全球首个环节动物免疫数据库，为后续研究提供重要资源。

该成果发表于《Developmental and Comparative Immunology》2025年第135卷，标志着环节动物免疫学研究的重大突破。研究获得的ABC项目资助（编号RS-2024-00426031）和KEITI环境健康技术项目（RS-2025-02214027）为后续开展蚯蚓-微生物互作组学研究和工程菌开发奠定了基础。