同种异体移植诱导水螅水母PI3K介导的组织过度生长：Cladonema radiatum水母模型的新发现

本研究针对多细胞生物同种识别（allorecognition）机制在水母中的保守性展开探索，通过Cladonema radiatum水母的伞-垂管移植实验，首次发现异体移植虽可形成稳定嵌合体，但会诱发宿主伞部特征性环状瘢痕及PI3K/VEGF依赖的组织过度生长，揭示了与哺乳动物肿瘤发生相似的分子通路，为无脊椎动物同种识别与组织再生机制研究提供了新模型。

　　

在自然界中，多细胞生物如何区分"自我"与"非我"是一个关乎生存的核心问题。这种被称为同种识别（allorecognition）的能力，能帮助生物体避免被其他个体的细胞"寄生"，从而保护自身的遗传完整性。海洋无脊椎动物如海鞘Botryllus和水螅Hydractinia，因其群体生活特性成为研究这一现象的经典模型。然而，对于具有自由游动水母形态的物种，这种识别机制是否保留仍是个谜。更引人深思的是，当不同遗传背景的组织被迫"同居"时，会触发怎样的细胞对话？

日本的研究团队选择水螅水母Cladonema radiatum作为研究对象，这种生物同时具有固着群体和自由游动水母两种形态。前期研究发现其群体形态的匍匐茎具有严格的同种识别能力，由Alr1基因决定。令人惊讶的是，虽然水母形态在自然界极少接触同类，但其体内仍表达Alr1基因转录本。这促使研究者通过伞-垂管移植实验，探索水母形态是否保留同种识别能力及其潜在机制。相关成果发表在《Developmental》期刊。

研究采用野生型及近交系水母进行异体移植，通过显微手术将供体垂管移植至宿主伞部。运用3-甲基腺嘌呤（3-MA）和Vatalanib分别抑制PI3K和VEGF通路，结合透射电镜观察超微结构变化，并通过DAPI染色、BrdU标记等技术分析细胞增殖与死亡。

3.1 水母形态对嵌合体形成表现宽容
实验显示无论同系（isogenic）还是异系（allogenic）移植，垂管均能稳定附着并形成功能性连接。荧光示踪证实宿主与移植物间存在物质运输，且该过程不受Alr1基因型匹配与否影响。

3.2 异体移植诱导环状瘢痕形成
独特发现是异体移植后宿主伞部出现"环状瘢痕"，其内伴随组织过度生长和异常胃血管腔发育。DAPI染色显示瘢痕区细胞密度增加，透射电镜观察到肌肉细胞中巨大溶酶体结构积累，提示组织重塑异常。

3.3 PI3K/VEGF通路的关键作用
3-MA（PI3K抑制剂）显著抑制瘢痕内组织增生，Vatalanib（VEGFR抑制剂）则阻断新胃血管腔形成。值得注意的是，这些抑制剂仅影响过度生长过程，不干扰瘢痕本身形成，提示存在分级调控机制。

3.4 Alr1基因型的潜在影响
近交系实验显示瘢痕形成与Alr1等位基因不匹配相关，但存在不完全外显现象。种间移植（C. radiatum与近缘种C. pacificum）不诱发瘢痕，暗示物种特异性识别机制参与。

这项研究揭示了水母中保守而独特的同种识别响应模式：虽不引发典型排斥反应，但通过PI3K/VEGF通路介导的局部组织重塑形成"防御性瘢痕"。该现象与哺乳动物肿瘤发生存在分子相似性，特别是PI3K（phosphoinositide 3-kinase）的促增殖作用和VEGF（vascular endothelial growth factor）依赖的管腔形成。研究者推测，异体移植造成的遗传背景差异可能模拟了肿瘤发生中的基因突变积累，打破生理平衡导致异常生长。

论文的突破性在于：首次在刺胞动物自由生活阶段发现同种识别相关表型；建立PI3K/VEGF通路在低等动物组织重塑中的功能联系；为比较医学研究提供新型肿瘤样模型。未来通过解析Alr1蛋白在瘢痕形成中的精确作用，或可揭示从简单防御机制到复杂免疫系统的进化线索。正如研究者指出，这种"温和防御"策略可能反映水母在自然选择压力下的平衡——既避免过度排斥消耗能量，又通过局部限制防止潜在寄生风险。