巨噬细胞通过TLR诱导的IL-12和IFN-γ调控清除肠道上皮细胞中志贺氏菌的新机制

本研究揭示了巨噬细胞在控制志贺氏菌(Shigella)感染中的关键作用。研究人员通过建立Nlrc4-/-Casp11-/-小鼠模型，发现巨噬细胞通过Toll样受体(TLRs)感知细菌并产生IL-12，进而诱导IFN-γ生成，最终限制志贺氏菌在肠上皮细胞(IECs)中的复制。这一发现重塑了我们对志贺氏菌病先天免疫应答的理解，为相关疫苗开发提供了新思路。

　　

志贺氏菌(Shigella)是导致细菌性痢疾的主要病原体，每年造成约21.2万人死亡，尤其在儿童和老年人中危害严重。这种细菌通过粪-口途径传播，侵入肠道上皮细胞(IECs)后利用III型分泌系统(T3SS)在胞质内复制，并通过肌动蛋白运动实现细胞间传播。虽然中性粒细胞浸润是志贺氏菌病的典型特征，但长期以来人们对其在感染控制中的确切作用存在争议。更关键的是，尽管大多数健康个体的志贺氏菌感染具有自限性，但宿主如何清除这种主要在上皮细胞内复制的病原体仍不清楚。

传统研究面临两大挑战：一是缺乏合适的动物模型，小鼠对志贺氏菌具有天然抗性；二是虽然已知志贺氏菌能迅速杀死被感染的巨噬细胞，但对未感染"旁观者"巨噬细胞的作用认识不足。为解决这些问题，Kevin D. Eislmayr等研究人员利用新开发的Nlrc4^-/-Casp11^-/-小鼠模型，系统研究了先天免疫系统控制志贺氏菌感染的机制。这项重要研究成果发表在《Cell Host & Microbe》杂志上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：1)建立Nlrc4^-/-Casp11^-/-小鼠模型模拟人类志贺氏菌病；2)通过抗体中和、基因敲除和骨髓嵌合体实验解析IFN-γ信号通路；3)利用流式细胞术和ELISA分析免疫细胞亚群和细胞因子；4)采用RNA测序技术检测肠上皮细胞基因表达谱；5)使用人类结肠类器官验证关键发现。

研究结果部分包含以下重要发现：

"IFN-γ限制志贺氏菌体内复制并预防严重疾病"部分显示，RNA测序发现感染后肠上皮细胞中干扰素刺激基因(ISGs)显著上调。体外实验证实IFN-γ预处理能抑制志贺氏菌在人结肠类器官和小鼠CT26细胞中的复制。体内实验表明，中和IFN-γ或敲除IFN-γ受体(Ifngr1^-/-)会导致小鼠体重严重下降、细菌负荷增加和炎症加剧。

"IFN-γ对非造血细胞的作用至关重要"部分通过骨髓嵌合体实验证明，IFN-γ主要通过作用于辐射抗性(可能为非造血)细胞来限制志贺氏菌。值得注意的是，野生型小鼠中NAIP-NLRC4介导的感染上皮细胞快速排出机制使IFN-γ的作用变得次要，这与人类情况不同，因为人类IECs中NAIP-NLRC4炎症小体功能不全。

"巨噬细胞对志贺氏菌控制至关重要，但中性粒细胞可有可无"部分得出令人意外的发现：虽然中性粒细胞大量浸润感染组织，但通过抗体或Mrp8Cre/+iDTR条件性清除中性粒细胞对细菌负荷和疾病进程几乎没有影响。相反，使用Lyz2Cre或CD64Cre系统清除巨噬细胞/单核细胞则显著加重感染。

"IFN-γ产生依赖于巨噬细胞TLR感知"部分阐明，巨噬细胞通过TLRs(特别是TLR2/4和Unc93b1依赖性TLRs)感知志贺氏菌，进而产生IL-12。混合骨髓嵌合体实验证实，IL-12的产生需要TLR信号传导和IL-12分泌发生在同一细胞内。

"巨噬细胞来源的IL-12诱导NKp46+和γδT细胞产生IFN-γ"部分利用GREAT IFN-γ报告小鼠鉴定出NK细胞、NKp46+固有淋巴细胞(ILCs)和γδT细胞是IFN-γ的主要来源。IL-12p40中和抗体实验表明，IL-12(而非IL-23)是驱动IFN-γ产生进而控制感染的关键因子。

在讨论部分，作者强调这项研究从根本上改变了人们对志贺氏菌发病机制的认识。主要创新点包括：1)明确了巨噬细胞(而非中性粒细胞)在宿主防御中的核心地位；2)揭示了"旁观者"巨噬细胞通过TLR-IL-12-IFN-γ轴协调抗志贺氏菌免疫的新机制；3)证实IFN-γ直接作用于肠上皮细胞限制细菌复制。尽管志贺氏菌表达IpaH9.8等效应蛋白对抗宿主GBPs等ISGs，但IFN-γ仍能有效控制感染。这些发现不仅解释了志贺氏菌感染的自限性机制，更重要的是为疫苗设计提供了新靶点。

该研究的临床意义在于：人类IECs中NAIP-NLRC4炎症小体功能较弱，使得IFN-γ介导的防御机制可能在人类抗志贺氏菌免疫中扮演更关键角色。此外，研究建立的小鼠模型为后续疫苗和治疗研究提供了宝贵平台。未来研究可进一步明确IFN-γ在人类志贺氏菌病中的作用，并探索如何增强这一通路来预防或治疗感染。