综述：吸血和感染对节肢动物血细胞的影响

这篇综述聚焦蚊子和蜱虫，探讨吸血和感染对节肢动物血细胞（hemocytes）的影响。研究发现，吸血和感染会改变血细胞表型，影响病原体感染结果。但目前对其生物学特性仍有诸多未知，深入研究有助于防控虫媒疾病传播。

　　

引言

吸血对于吸血节肢动物意义重大，它为未成熟阶段提供营养以促进发育（如蜱虫），也能刺激成熟成虫产卵（蚊子和蜱虫）。正因如此，节肢动物一生可能多次吸血，这使其有机会获取并传播多种血源性病原体，对人类和动物健康造成严重威胁。

吸血以及可能伴随的病原体感染，会引发节肢动物生理上的广泛变化，启动与血液消化、卵黄生成和先天免疫功能相关的代谢、营养和免疫信号。这些生理变化对节肢动物的传病能力（vector competence）影响深远，其中细胞免疫和体液免疫反应是限制病原体感染的关键因素。本文主要围绕蚊子和蜱虫，阐述吸血和感染介导的、影响节肢动物血细胞（免疫细胞）的特异性反应，进而探讨血细胞在病原体感染结果中发挥的作用，以及这种作用如何最终影响虫媒疾病的传播。

节肢动物系统中的血细胞

以果蝇（Drosophila）血细胞为模型，借助遗传资源极大地推动了无脊椎动物造血作用和免疫功能的研究。然而，其他节肢动物系统中血细胞的特征描述，主要依赖细胞的形态学和超微结构，这导致细胞分类和术语存在显著差异。实验方法不同获取的血细胞数量也不同，加上遗传和细胞资源有限，使得对非果蝇节肢动物血细胞的理解存在不一致、有争议或不完整的情况，不同媒介物种血细胞类型的形态分类和功能描述也难以达成共识。下面介绍蚊子和蜱虫血细胞的当前分类。

蚊子

通过对埃及伊蚊（Aedes aegypti）和冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）血细胞的比较分析，基于形态和生化特性，确定了三种主要血细胞类型：原血细胞（prohemocytes）、类绛色细胞（oenocytoids）和粒细胞（granulocytes）。原血细胞被认为是前体细胞，可分化为类绛色细胞或粒细胞谱系。类绛色细胞是非吞噬性免疫细胞，与酚氧化酶产生有关，在生理和感染刺激下会破裂；粒细胞则是专职吞噬细胞，在宿主防御中起核心作用。

近年来，单细胞 RNA 测序和流式细胞术的发展，让蚊子血细胞亚型分类更加复杂。研究表明，基于标记表达、倍性和吞噬能力，存在更多类绛色细胞和粒细胞亚型，这些可能代表免疫细胞的成熟或激活状态。此外，在冈比亚按蚊研究中发现了一种新的血细胞亚型 —— 巨细胞（megacytes），它可能由粒细胞在疟原虫（Plasmodium）感染时分化而来，但埃及伊蚊中未发现类似细胞，目前尚不清楚巨细胞谱系是否仅存在于按蚊中，还是反映了对埃及伊蚊血细胞理解的局限性。这表明蚊子血细胞具有高度可塑性，需要更深入研究其遗传复杂性、分化、功能和物种特异性差异。

蜱虫

传统上，蜱虫血细胞依据形态特征（如大小、形状、核质比等）被分为五种亚型：原血细胞、浆细胞（plasmatocytes）、粒细胞、球形体细胞（spherulocytes）和类绛色细胞。近期对钝缘蜱属（Amblyomma）物种的研究证实了这五种血细胞亚型的存在。但对硬蜱属（Ixodes）物种的研究表明，其存在三种血细胞亚型：原血细胞、浆细胞以及一种或多种具有特定超微结构和吞噬特性的粒细胞。原血细胞被认为是祖细胞，但对其他蜱虫血细胞亚型的功能了解甚少。

此外，氯膦酸盐脂质体介导的吞噬细胞耗竭实验结果在不同蜱虫物种中存在差异，在钝缘蜱属中主要作用于粒细胞，而在硬蜱属中则作用于浆细胞。这使得难以确定蜱虫物种间的差异是源于血细胞亚群的特异性，还是由于缺乏研究所需的标记和遗传资源，导致对蜱虫血细胞的理解有限。近期单细胞研究发现，肩突硬蜱（Ix. scapularis）和美洲钝眼蜱（Am. americanum）分别有 9 - 14 个独特的血细胞亚群，这表明蜱虫血细胞群体的分子特征比以往形态学观察到的更为复杂，仍需进一步研究来明确蜱虫血细胞亚型及其免疫功能。

血细胞对吸血的反应

吸血会促使节肢动物发生显著生理变化，即使没有感染，也会引起节肢动物血细胞分子特征的明显改变，促进血细胞在吸血后不久增殖和免疫激活。虽然有研究表明，血液中的其他成分会影响蚊子或蜱虫的免疫，但这些哺乳动物来源的因子是否影响血细胞功能尚未明确。下面从蚊子和蜱虫两个方面，阐述吸血如何间接影响血细胞。

蚊子

吸血会引发蚊子一系列生理反应，整合代谢和激素信号通路，进而影响血细胞。以埃及伊蚊为例，吸血后血液消化释放的氨基酸，会激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路，促使大脑产生胰岛素样肽（ILPs）。ILPs 与卵巢蜕皮甾类生成激素（OEH）一起释放到血淋巴中，刺激卵巢蜕皮甾类生成，促进卵黄生成，最终导致蚊子血细胞增殖。研究表明，血细胞数量的增加是 ILP3 介导的增殖结果，而非细胞从固定状态转变为循环状态，这一过程涉及磷脂酰肌醇 - 3 - 激酶 / 蛋白激酶 B（PI3K/AKT）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK/ERK）信号通路的激活。类似的 ILP3 对血细胞增殖的影响在其他蚊子物种中也有发现，说明这是一种在蚊子中保守的机制。不过，这种血细胞数量的增加是暂时的，在生殖营养周期结束时，埃及伊蚊和冈比亚按蚊的血细胞数量会恢复到基线水平。

此外，吸血还会导致蚊子免疫细胞激活，引起血细胞大小、颗粒度、倍性和免疫基因表达的短暂变化。这一过程部分由 20 - 羟基蜕皮酮（20E）介导，20E 能显著改变免疫相关基因的表达，增强蚊子粒细胞的吞噬能力。这表明参与蚊子繁殖的营养和激素信号，在调节细胞免疫功能方面发挥协同作用，且这种调节独立于病原体刺激。

同时，吸血还会在肠道微生物群界面引发重大变化，肠道菌群快速增殖，肠道上皮因物理扩张受损需要修复。因此，蚊子血细胞可能会因中肠腔内细菌通过扩张的肠上皮泄漏到血淋巴中，或者因促进肠道损伤的愈合反应而进一步激活免疫。

蜱虫

近期研究发现，吸血会使钝缘蜱属和肩突硬蜱的血细胞群体发生显著变化，可能由于免疫细胞增殖，导致总血细胞数量增加。有数据表明，吞噬性血细胞对于蜱虫血细胞的复制至关重要，这在不同蜱虫物种中是保守的。在肩突硬蜱中，吸血后部分吞噬性血细胞会产生阿斯塔金（AstK），通过外源性给予 rAstK 或 RNAi 沉默 AstK 基因，证实了 AstK 在肩突硬蜱血细胞亚型增殖 / 分化和总血细胞数量调节中的作用。此外，胱抑素（cystatin）、血细胞凝集素（hemocytin）和脂质运载蛋白（lipocalin）等基因也与美洲钝眼蜱的血细胞数量有关，且血细胞凝集素在钝缘蜱属和硬蜱属中的功能可能存在差异。但目前对于血液来源的信号如何影响蜱虫血细胞，以及其他组织或生理信号在启动这些细胞免疫反应中的作用，了解还较少。有证据显示，肩突硬蜱的血细胞与蜱虫整体健康状况有关，吞噬性血细胞的变化会影响蜱虫体重和若虫发育为成虫的能力。这些数据表明，蜱虫血细胞能够感知生理信号，介导对吸血的细胞免疫反应，进而对蜱虫生理产生影响，这一过程还需要进一步研究。

血细胞对感染的反应

血细胞作为重要的免疫哨兵，能响应生理或病原体信号来抵抗感染，在先天免疫反应中发挥关键作用，包括吞噬作用、黑化作用、细胞包囊化、裂解、抗菌肽产生以及启动体液信号传导等。对于蚊子和蜱虫来说，吞噬性血细胞群体在抵抗细菌感染、维持宿主生存方面至关重要。此外，蜱虫血细胞在摄取蜱传细菌病原体后的感染结果中也起着重要作用。在这两种节肢动物中，补体样蛋白和其他体液因子能识别入侵微生物，通过吞噬作用或其他血细胞介导的机制将其清除。

蚊子 - 疟原虫

以往研究表明，疟原虫感染会使蚊子血细胞群体进一步增殖和分化，导致类绛色细胞和粒细胞亚型比例增加，这种反应依赖于动合子的入侵。同时，血细胞的凝集素特性和基因表达也会发生变化，这表明血细胞能对寄生虫挑战做出反应。多种转录因子和免疫通路参与调节这些细胞反应，影响血细胞增殖和免疫细胞亚型的分化。

蚊子血细胞在调节疟疾寄生虫感染结果中起核心作用，参与针对入侵动合子或卵囊阶段的特异性杀伤反应。此外，蚊子血细胞还参与免疫启动反应，当再次受到感染时，能进一步限制寄生虫感染。虽然已知蚊子微生物群与这些血细胞介导的免疫启动反应有关，但微生物群调节血细胞表型的具体机制仍不清楚。

蚊子 - 病毒

众多研究表明，蚊子血细胞与病毒感染密切相关，多种甲病毒和黄病毒都能感染血细胞群体。虽然有研究认为病毒可感染所有血细胞亚型，且对原血细胞有偏好，但也有大量证据支持吞噬性粒细胞是病毒感染的主要血细胞亚型。

蚊子血细胞在病毒感染中具有双重作用，既可以作为病毒进一步复制的场所，感染的血细胞转移到新宿主后能引发有效感染；也能协助病毒传播到其他组织（如唾液腺和卵巢），促进病毒传播；同时，血细胞也可能限制全身病毒感染。

蜱虫 - 细菌

近期多项研究凸显了血细胞在蜱传病原体感染中的重要性。感染无形体属（Anaplasma）、疏螺旋体属（Borrelia）或埃立克体属（Ehrlichia）等细菌后，蜱虫血细胞群体发生显著变化，血细胞数量、基因表达和细胞组成均有所改变。吞噬性血细胞在无形体属和埃立克体属感染结果中发挥作用，一些调节血细胞数量或免疫功能的因子也对细菌感染有重要影响。

部分蜱传细菌病原体能够感染蜱虫血细胞，无形体属和埃立克体属借助血细胞感染扩散到唾液腺，增加传播可能性。虽然目前对蜱虫血细胞与其他蜱传病原体（如寄生虫或病毒）的相互作用研究有限，但已有研究表明血细胞可能影响巴贝斯虫（Babesia）感染。不过，要全面了解血细胞及其特定亚型在决定蜱虫传病能力中的重要性，还需要更多研究。

当前认知的差距

节肢动物血细胞研究不断发展，尽管现有研究揭示了血细胞在宿主生理、免疫功能和传病能力中的重要性，但仍面临诸多技术挑战。缺乏可靠的细胞标记和遗传工具，限制了对血细胞更深入的研究，目前仍依赖基于形态学的显微镜方法，导致血细胞分类和数量存在争议。

氯膦酸盐脂质体在蚊子和蜱虫研究中的应用，能够特异性清除吞噬性免疫细胞群体，为研究细胞免疫功能提供了新的化学方法，但目前还缺乏操纵非吞噬性血细胞群体的资源，阻碍了对其在节肢动物免疫功能、发育和宿主生理中作用的进一步认识。

单细胞和流式细胞术研究对蚊子和蜱虫血细胞群体进行了广泛的分子分析，发现血细胞具有高度异质性，在生理信号刺激下表现出显著的可塑性和转录变化。这些研究虽鉴定出候选分子标记和潜在血细胞亚型，但新鉴定亚型的功能尚不清楚，还需进一步研究不同生理条件、发育阶段和宿主 - 病原体相互作用下血细胞亚型的存在情况。

基于单细胞研究成果，开发蚊子和蜱虫的转基因资源是下一步重要工作。例如，利用单细胞研究中鉴定的候选标记基因的启动子表达荧光蛋白，结合 RNAi 或过表达研究，借助二元表达系统在特定血细胞亚型中驱动基因表达，有助于解决节肢动物血细胞生物学中的诸多关键问题，如血细胞增殖、分化和造血作用的机制，明确原血细胞是否为真正的前体细胞，以及确定造血作用的时间和位置等。此外，还需深入研究节肢动物血细胞在非免疫过程（如组织修复和发育）中的作用，目前已有证据表明蜱虫血细胞参与蜕皮过程，但具体机制尚待探索。

总结

果蝇作为昆虫血细胞研究的重要参考模型，为相关领域提供了宝贵信息。然而，节肢动物媒介独特的吸血和经口感染病原体的能力，使得探索其他节肢动物系统中的血细胞生物学变得至关重要。目前对蚊子和蜱虫的研究虽有一定进展，但仍存在诸多局限。现有数据已证实血细胞在节肢动物发育、生存和传病能力方面起着不可或缺的作用，因此，血细胞成为调节宿主生理和免疫功能的理想靶点，对防控虫媒疾病传播意义重大。未来，迫切需要对具有公共卫生和兽医健康重要性的新兴节肢动物媒介模型系统中的血细胞群体进行更深入的特征描述和研究。