宿主免疫介导的肠道微生物组与病原体间接互作机制研究：以Tenebrio molitor的Imd通路为中心

本研究通过RNAi技术敲低Tenebrio molitor的Relish基因，探究Imd通路依赖的抗菌肽（AMPs）在宿主-肠道微生物-病原体（Providencia burhodogranariea_B）三方互作中的作用。研究发现，虽然Imd通路在双边互作中调控微生物负载和宿主存活，但并未介导病原体与微生物组的间接互作。肠道微生物通过提升宿主耐受性而非抗性来促进生存，为病原体毒力进化提供了新视角。

　　

在动物与微生物共生的复杂网络中，肠道微生物组、宿主免疫系统和病原体之间的三方相互作用不仅决定感染结局，更深刻影响病原体毒力的进化轨迹。尽管免疫缺陷（Imd）通路作为昆虫免疫调节的核心途径，通过转录因子Relish调控抗菌肽（AMPs）的表达，从而在双边互作中调控肠道微生物稳态和抗病原体反应，但其是否介导肠道微生物与病原体之间的间接互作仍不明确。

针对这一科学问题，由Maryam Keshavarz领衔的研究团队在《BMC Biology》上发表了一项创新性研究。他们以黄粉虫（Tenebrio molitor）为模型，利用RNA干扰（RNAi）技术敲低Relish基因（TmRelish），并以革兰氏阴性病原菌Providencia burhodogranariea_B（P.b_B）为感染源，系统探索了Imd依赖的AMPs在调节肠道微生物与病原体间接互作中的作用。

本研究综合运用了多种关键技术方法：通过RNAi构建TmRelish敲低模型；利用体外培养和选择性培养基进行微生物负荷（CFU）定量；采用16S rRNA测序分析肠道菌群组成；通过RT-qPCR检测AMP基因表达；并利用广义线性混合模型（GLMM）进行统计分析。实验以饲喂常规饮食（CR）和抗生素处理（AB）的幼虫为对象，比较了不同处理组在病原感染后的微生物负载、宿主存活及免疫应答变化。

研究结果揭示以下重要发现：

Bipartite interaction between host and gut microbiota

TmRelish敲低导致肠道微生物总负载显著上升（p<0.001），并改变了菌群组成。Bacillus和Pediococcus等菌属丰度下降，表明Imd通路在维持微生物稳态中起关键作用。

Bipartite interaction between host and pathogen

TmRelish敲低幼虫在感染后病原负载更高（p<0.001），存活率显著降低（p<0.001）。感染诱导多种AMPs（如TmAtt1a、TmTen1、TmColA等）表达上调，且该上调依赖于TmRelish。

The effect of pathogen infection on gut microbiota in tripartite interactions

病原感染显著增加肠道微生物负载（p=0.027），但该效应在TmRelish敲低组与对照组间无差异，表明Imd通路不介导病原体对微生物的间接效应。

The effect of gut microbiota on pathogen infections

抗生素清除微生物组并未降低病原负载，但显著增加了宿主死亡率（p<0.05），提示微生物组通过增强宿主耐受性（tolerance）而非抗性（resistance）促进生存。

AMP expression in tripartite interactions

微生物组的存在调控部分AMPs（如TmAtt1b、TmTen4）的感染诱导表达，但整体上不影响病原负载。

研究表明，尽管Imd通路在双边宿主-微生物及宿主-病原互作中发挥核心作用，但并不介导肠道微生物与病原体之间的间接互作。微生物组通过非Imd依赖的机制（如免疫耐受）提升宿主生存，且病原感染可间接促进微生物增殖，呈现“表观互利”（apparent mutualism）现象。该发现深化了对三方互作机制的理解，强调在宿主-微生物-病原体共进化中，除经典免疫通路外，其他生理和代谢机制亦具有重要调控作用。研究为探索病原体毒力进化及开发基于微生物组的感染控制策略提供了理论依据。