《Insects》：Male and Female Cat Fleas (Ctenocephalides felis) Differ in Bacterial Control, Survival, and Circulating Hemocyte Responses Following Systemic Challenge
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虽然雄性及雌性猫蚤（Ctenocephalides felis）在整个成虫期均吸食脊椎动物血液，但以往对蚤类免疫的研究主要集中于雌性，导致两性之间全身性免疫反应是否存在差异在很大程度上仍属未知。为填补这一知识空白，研究人员比较了将大肠杆菌（Escherichi
虽然雄性及雌性猫蚤（Ctenocephalides felis）在整个成虫期均吸食脊椎动物血液，但以往对蚤类免疫的研究主要集中于雌性，导致两性之间全身性免疫反应是否存在差异在很大程度上仍属未知。为填补这一知识空白，研究人员比较了将大肠杆菌（Escherichia coli）显微注射入血腔后，雄性与雌性猫蚤（C. felis）的细菌持续存在、存活率、循环血细胞丰度及吞噬活性。在攻击后24小时，雌性蚤的感染阳性率和细菌载量均显著低于雄性。与此差异一致的是，细菌感染降低了两性的存活率，但对雄性的影响显著更大，而单纯的无菌损伤即可显著降低雄性存活率，对雌性影响甚微。在所有处理组中，雌性蚤的循环血细胞丰度均显著高于雄性，且仅有雌性在损伤或细菌攻击后表现出循环血细胞数量的增加。此外，雌性血细胞中参与吞噬作用的细胞比例显著更高，但每个血细胞内部化的细菌数量在两性之间无显著差异。综上所述，这些发现揭示了猫蚤（C. felis）全身性抗菌反应中存在性别特异性差异，雌性表现出更低的细菌载量、更高的存活率、更高的循环血细胞丰度以及更高比例的吞噬性血细胞。这些结果确定了性别是影响猫蚤全身性免疫反应的生物学变量，并为确定在自然微生物暴露途径下是否出现类似差异奠定了基础。
**基于性别差异的猫蚤全身性抗菌免疫研究解读**
**1. 研究背景与科学问题**
猫蚤（Ctenocephalides felis）作为多种人畜共患病病原体的重要传播媒介，其免疫防御机制相较于其他吸血节肢动物长期以来未得到充分研究。与所有昆虫一样，蚤类仅依赖先天免疫系统抵御微生物入侵，该体系由细胞免疫和体液免疫协同构成：细胞免疫主要由血细胞（hemocyte）介导，通过吞噬、包囊和结节形成清除病原体；体液免疫则涉及保守免疫信号通路的激活，进而产生抗菌肽、活性氧等效应分子。当前对昆虫免疫防御的大部分认知源自黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的研究，而近年来虽然已有研究开始表征蚤类的免疫防御机制，包括IMD等保守免疫信号通路在抗菌反应中的参与，但影响感染结局的生物学因素仍 largely unexplored。
性别对免疫功能的影响已在广泛的动物类群中得到证实。传统观点认为雌性通常具有更强的免疫能力，因为自然选择偏好延长其存活时间以维持持续繁殖输出，而雄性则将更多资源分配于繁殖性状而非免疫防御。然而，累积证据表明免疫性别二型性并非普遍存在，也并非一致偏向雌性。在昆虫中，性别偏向免疫的模式常取决于条件和病原体类型，其背后的机制仍不清楚。有假说认为取食生态学是影响两性免疫差异的重要因素——在许多昆虫物种中，雌雄个体利用不同的营养资源，因而经历不同的微生物环境和免疫挑战。这一假说在吸血昆虫中尤为重要，因为两性吸血行为在不同类群间差异显著。例如在蚊子和白蛉中，雄性仅取食植物花蜜而雌性同时取食花蜜和脊椎动物血液，雄性表现出更高水平的某些保守免疫基因基础表达；而在雌雄均为专性吸血者的锥蝽中，雌性则表现出更高的这些免疫基因表达水平。这些对比性模式提示取食生态差异可能促成免疫性别二型性的进化。
迄今为止，对细菌感染的全身性先天免疫反应仅在一种蚤类——猫蚤中得到了研究。Mu?oz等利用模式革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌证明细胞免疫和体液免疫均有助于抗菌防御，微生物攻击可诱导循环血细胞丰度增加及活跃的吞噬活性；实验性削弱吞噬功能可导致细菌载量显著升高，从而确立了血细胞介导的吞噬作用是全身性抗菌反应的重要组分。然而，该研究完全基于雌性蚤进行，雄性和雌性在全身性免疫反应上是否存在差异仍是未解之谜。因此，本研究旨在确定雄性与雌性猫蚤对全身性细菌攻击的反应是否存在差异。
**2. 研究手段概述**
研究人员利用实验室驯化的猫蚤群体，建立大肠杆菌全身感染模型以比较两性免疫反应。主要技术方法包括：（1）采用表达绿色荧光蛋白（GFP）的氨苄青霉素抗性大肠杆菌菌株（ATCC? 25922GFP），通过Nanoject III自动纳升注射器将细菌悬液（69 nL）注入蚤类胸腔建立全身感染模型，同时设置无菌肉汤注射（损伤对照）和未处理（na?ve对照）两组；（2）通过平板菌落计数法量化感染后24小时细菌感染阳性率（prevalence）和感染强度（intensity）；（3）每日记录存活率并绘制生存曲线进行5天观察；（4）通过灌注法收集循环血细胞，染色后在显微镜下计数总循环血细胞数量；（5）感染后1小时通过显微镜检查前100个血细胞中内含细菌的细胞比例（吞噬指数）及单个血细胞平均吞噬细菌数（吞噬能力）；（6）使用GraphPad Prism 10软件，分别采用Mann–Whitney检验、Welch’s t检验、双因素方差分析（ANOVA）及Logrank（Mantel–Cox）检验进行统计分析，显著性阈值设为p ≤ 0.05，生存分析经Bonferroni校正后阈值调整为p < 0.0167。研究涉及3个独立生物学重复，各重复中雌雄个体数量匹配。
**3. 主要研究结果**
**3.1 雌性在全身攻击后表现出低于雄性的细菌感染阳性率和细菌载量**
研究人员将大肠杆菌注射入雄性和雌性蚤的血腔，并在注射后24小时量化感染阳性率和感染强度。结果显示，雄性蚤的感染阳性率显著高于雌性（Mann–Whitney检验，p = 0.0317），攻击24小时后仍保持感染的雄性比雌性多24%。同样，感染强度在雄性中也显著更高（Mann–Whitney检验，p = 0.0372），感染的雄性所携带的细菌数量比感染的雌性多12%。这些发现表明，全身性攻击后24小时，雌性蚤表现出更低的细菌感染阳性率和细菌载量。
**3.2 雌性在全身细菌感染后表现出高于雄性的存活率**
研究人员将雄性和雌性蚤分配到na?ve、损伤和感染组并观察5天。结果表明，与na?ve对照相比，大肠杆菌感染显著降低了两性存活率（Logrank检验，p < 0.0001）。在雌性中，na?ve组与损伤对照组之间、损伤对照组与感染组之间的存活率均无显著差异；而在雄性中，仅无菌损伤即可显著降低存活率，大肠杆菌感染则导致最大的存活率下降。直接比较感染后存活率发现，雌性存活时间显著长于雄性（Logrank检验，p < 0.0001）。感染后第5天，87%的感染雌性仍存活，而感染雄性的存活率仅为46%。这些结果表明全身性细菌感染对雄性存活的影响明显大于雌性。
**3.3 雌性循环血细胞计数高于雄性，且仅雌性在损伤和细菌攻击后增加循环血细胞丰度**
研究人员在na?ve、损伤及感染处理后24小时量化了循环血细胞数量。在所有处理组中，雌性的循环血细胞数量均显著高于雄性（Tukey检验，p ≤ 0.0001）。na?ve和感染的雌性分别比对应的雄性多101%和93%的循环血细胞。在雌性内部，无菌损伤和细菌感染均显著增加了循环血细胞计数（na?ve vs. 损伤，p = 0.0265；na?ve vs. 感染，p = 0.0343），增幅达35%；而在雄性中，各处理组之间无明显差异。这些结果表明雌性维持更大的循环血细胞群体，并能在损伤和细菌攻击后增加其数量，而雄性则没有可检测到的变化。
**3.4 雌性具有更高比例的吞噬性血细胞，而单个血细胞的细菌摄取量在两性间无显著差异**
研究人员在感染后1小时量化吞噬活性。结果表明，雌性的吞噬指数（含细菌血细胞的百分比）显著高于雄性（Welch’s t检验，p < 0.0001），雌性比雄性高150%。相比之下，吞噬能力（单个血细胞吞噬的细菌数）在两性间无显著差异（Mann–Whitney检验，p = 0.1188）。雌性单个血细胞内部化的大肠杆菌数量范围为1至18个，雄性为1至12个。这些发现表明雌性更强的细菌摄取能力源于参与吞噬的血细胞比例更高，而非单个血细胞吞噬能力的增强。
**4. 讨论与结论总结**
本研究表明雄性和雌性猫蚤在实验性全身细菌攻击后表现出显著的性别特异性差异。雌性表现出更低的细菌感染阳性率和载量、更高的存活率、更高的循环血细胞丰度以及更高比例的吞噬性血细胞。这些差异并非源于初始细菌暴露的差异——两性接受了相同剂量的细菌，而是反映了雌性对引入细菌具有更强的控制能力。值得注意的是，在吸血昆虫中，性别特异性抗菌免疫方向因物种而异，例如雌性按蚊清除细菌效率高于雄性，而雄性埃及伊蚊则表现出比雌性更高的细菌清除率。本研究将这一观察拓展至蚤类，证明雌性猫蚤对全身性细菌感染具有更强的控制力。
雌性循环血细胞的基线水平约为雄性的两倍，这种在无免疫挑战情况下即存在的性别二型性提示雌蚤具有更强的细胞免疫储备。更关键的是，雌性在损伤和细菌攻击后能够显著增加循环血细胞数量，而雄性则缺乏这种诱导性反应。此外，雌性血细胞中参与吞噬的比例显著更高，但单个血细胞的吞噬能力无性别差异，这与蝎蛉中的模式高度一致。研究人员指出，虽然雌性蚤通常体形大于雄性，可能支持更大的循环血细胞群体，但体形本身不太可能完全解释攻击后观察到的性特异性免疫反应差异。此外，所用蚤在实验期间很可能处于繁殖活跃状态，而繁殖状态已被证明可影响昆虫免疫功能，但其是否导致本研究中观察到的性差异尚待探明。
研究结论认为，本研究表明雄性和雌性猫蚤在实验性全身细菌攻击后的反应存在差异，鉴定出性别是影响猫蚤全身性抗菌反应变异的一个生物学变量。由于细菌被直接注入血腔，本研究不能确定在通过感染性血餐自然获得微生物时是否出现类似差异。未来需要在感染性血餐暴露条件下比较雄性和雌性蚤，以确定性别是否影响病原体的建立、扩散或传播。该论文发表于《Insects》。
