增强EsGSK3β活性抑制Wnt信号通路促进螺原体感染并导致甲壳动物神经病变的机制研究

本研究针对甲壳动物震颤病(TD)的致病机制，通过磷酸化蛋白质组学分析发现Spiroplasma eriocheiris感染通过增强EsGSK3β活性抑制Wnt信号通路，导致神经递质代谢紊乱和抗菌肽(AMP)转录减少，首次系统阐明了Wnt通路在细胞内细菌感染与神经病变中的双重作用机制，为无脊椎动物神经免疫研究提供了新范式。

　　

在淡水甲壳动物养殖业中，由螺原体(Spiroplasma eriocheiris)感染引发的震颤病(TD)是一种以附肢阵发性震颤为特征的神经性疾病，造成重大经济损失。尽管该病原体已被鉴定，但其导致神经病变的分子机制尚不清楚。更引人关注的是，作为一类独特的细胞内病原体，螺原体如何调控宿主先天免疫系统以促进自身感染，这一科学问题在无脊椎动物中尚未得到系统阐释。

研究人员以中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)为模型，采用多组学联用技术揭示了Wnt信号通路在螺原体感染过程中的关键作用。通过TMT标记磷酸化蛋白质组学分析感染后胸神经节的磷酸化修饰变化，结合体内外功能实验验证，发现螺原体通过增强糖原合成酶激酶3β(GSK3β)的酪氨酸214位点(EsGSK3β-Tyr²¹⁴)磷酸化活性，加速β-连环蛋白(Esβ-catenin)降解，从而抑制Wnt信号通路。这一机制在神经组织和免疫细胞中呈现双重效应：在胸神经节中导致tau蛋白异常磷酸化和神经递质(5-羟色胺、乙酰胆碱等)代谢紊乱；在血细胞中则通过Wnt-β-catenin与Toll通路交叉调控，降低抗菌肽(AMP)转录水平，为病原体感染创造有利条件。

关键技术方法包括：1) TMT标记定量磷酸化蛋白质组学分析感染胸神经节的680个差异磷酸化蛋白；2) 绝对定量PCR和透射电镜(TEM)追踪病原体动态；3) 体外原代血细胞培养结合GSK3β抑制剂(SB-216763)处理；4) RNA干扰(RNAi)靶向沉默Esβ-catenin和EsGSK3β基因；5) 果蝇S2细胞系进行蛋白质互作(Co-IP)和位点突变验证。

主要研究结果：

螺原体感染抑制蟹Wnt通路并扰乱神经递质代谢

透射电镜观察到病原体在神经胶质细胞和运动终板的聚集。磷酸化蛋白质组显示Wnt通路关键组分EsDVL和EsGSK3β-Ser⁹磷酸化水平显著下调，而tau蛋白在Ser⁷⁷/Ser²⁸⁴位点异常高磷酸化。LC-MS/MS检测发现5-羟色胺等四种神经递质代谢紊乱，与临床震颤症状直接相关。

EsGSK3β通过调控Esβ-catenin稳定性影响感染进程

体内实验证实螺原体感染上调EsGSK3β-Tyr²¹⁴磷酸化，加速Esβ-catenin降解。Co-IP证明两者直接互作，EsGSK3β第214位酪氨酸突变(214D)可模拟持续磷酸化状态，显著抑制Esβ-catenin核转位。RNAi沉默EsGSK3β使血细胞抗菌能力提升，而抑制Esβ-catenin则增加宿主死亡率。

Wnt-β-catenin与Toll通路协同调控先天免疫

转录组分析发现434个差异基因受双通路调控，包括脂多糖结合蛋白(LGBP)、丝氨酸蛋白酶(SP)和多种抗菌肽(ALF1/2/3)。机制上，Wnt通路通过LGBP/SP/spaetzle级联激活Toll通路，共同调控AMP转录。

这项发表在《Molecular》的研究首次阐明：1) 细胞内细菌通过劫持GSK3β-β-catenin轴同时破坏神经稳态和免疫防御的双重机制；2) 无脊椎动物中Wnt-Toll通路交叉调控AMP表达的新模式；3) 为甲壳动物神经病变提供了磷酸化修饰层面的分子解释。该发现不仅为TD防治提供新靶点，更为理解病原体-宿主在神经免疫界面的互作进化提供了重要范式。