理解弓形虫的免疫反应

这张图片显示了小鼠大脑中的弓形虫（红色）和神经元（绿色）。图片来源：Anita Koshy

大多数人类在各种组织中存在长期感染，包括神经系统，这些感染通常不会导致疾病。与这些感染相关的微生物进入潜伏阶段，在此期间它们悄悄地隐藏在细胞中，以逃避捕获并确保自身生存。但由于缺乏自然模型来研究这些静止阶段，科学家们对潜伏期如何促进病原体持久性和这些阶段是否能被免疫系统靶向的认识存在空白。

现在，由宾夕法尼亚大学兽医学院的研究人员领导的一个团队表明，免疫系统确实能够识别弓形虫（Toxoplasma gondii）的潜伏阶段，这种寄生虫会引起弓形虫病。这挑战了一些关于免疫系统如何处理脑部感染的常见假设。

该研究发表在《自然·微生物学》杂志上。

宾夕法尼亚大学兽医学院教授Christopher A. Hunter是该论文的资深作者，他表示这一知识支持了弓形虫囊肿可以被靶向甚至清除的观点，而且这些发现对其他感染和潜在的未来疗法具有重要意义。该论文还展示了囊肿如何促进寄生虫和宿主的共同生存。

在潜伏阶段，弓形虫在大脑中的神经元内形成长期存在的囊肿，帮助寄生虫逃避宿主的免疫反应。然而，在这项研究中，研究人员发现某些T细胞可以靶向含有囊肿的神经元，从而促进寄生虫的控制。但也有一个权衡：他们还发现，当囊肿不形成时，寄生虫负担更高，对大脑的损害也更大。

“病原体需要在宿主体内存活，但不能过度繁殖，否则会对宿主造成伤害，因为如果宿主死亡，病原体可能也无法存活。”当时在Hunter实验室攻读博士学位的Lindsey A. Shallberg说。

弓形虫引起弓形虫病，对于大多数健康人来说，这种感染是无症状的，但对于免疫功能低下或怀孕的人则风险较大。它通过食用受污染、未煮熟的肉类以及接触感染猫粪便而传播，因为猫是唯一一种弓形虫可以进行有性繁殖的动物。

合著者Julia N. Eberhard是一名免疫学博士生，她指出两项与现有文献和免疫学家普遍观点相反的发现。她说，长期以来科学家认为弓形虫囊肿可以在神经元中隐藏以防止免疫识别，但这项研究表明“神经元并不是病原体的完全避难所”。

Eberhard说另一个普遍观点是寄生虫需要形成囊肿才能持续存在，但在研究一种无法转化为囊肿阶段的寄生虫菌株时，研究人员发现免疫系统并未清除寄生虫。六个月后，他们仍然能在小鼠体内检测到寄生虫，这让Eberhard感到非常惊讶。

来自艺术与科学学院物理与天文学系的博士生Aaron Winn通过数学建模独立证实了实验结果，并表明对弓形虫潜伏阶段的免疫压力可以解释观察到的囊肿数量的增减。

Shallberg说，这篇论文之所以得以发表，是因为麻省理工学院生物学副教授Sebastian Lourido发现了使寄生虫进入潜伏阶段的关键分子机制，并想知道如果寄生虫不能形成囊肿会发生什么。

此外，亚利桑那大学的神经学家和科学家Anita Koshy提供了证据，证明某些神经元可以摆脱这种感染。

虽然弓形虫本身是一个值得研究的相关微生物，但它也有助于科学家进一步了解没有小鼠模型的人类神经系统潜伏感染，例如巨细胞病毒。

“使其特殊的原因是它是一种我们可以在实验室中使用的可操作模型，然后将我们学到的知识应用于其他感染。”Shallberg说。

展望未来，Hunter表示他的实验室将继续研究T细胞是否直接识别神经元，并更详细地研究T细胞反应。

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