菲律宾蛤仔血细胞胞外陷阱的产生特征、抗菌活性及作用机制

Extracellular traps (ETs) are extracellular structures composed of chromatin and granule proteins that bind and kill microorganisms. Presently, most of the research on ETs was focused on the study of their inducing factors and antibacterial activities. However, the study on the formation mechanism of ETs, and the function of mitochondria in releasing ETs are still in its infancy. To gain insight into the study, function and action mode were performed to characterize the ETs formation mechanism and elucidate the changes of mitochondria preliminarily. Additionally, ETs could be degradated by DNA enzyme. Those above provides helpful evidence for revealing the mechanism of ETs formation, action mode and elimation, deepening the cognition on the innate immune defense in invertebrates, as well as extending the immunology boundary of marine invertebrates.

胞外陷阱是由染色质和颗粒蛋白组成的纤维状结构，能够捕获并杀灭多种细胞外微生物。目前，对海洋无脊椎动物胞外陷阱的研究仍聚焦于其激活途径和抗菌功能的研究，对胞外陷阱的形成机制和线粒体对胞外陷阱的响应等方面仍缺乏系统而深入的研究。本研究以菲律宾蛤仔为研究对象，通过开展胞外陷阱的特征和功能研究，解析胞外陷阱的产生机制；针对线粒体结构和能量代谢研究，初步阐明线粒体的响应规律；同时，结合胞外陷阱的清除作用研究，探明菲律宾蛤仔胞外陷阱的清除过程及调控因素，揭示胞外陷阱的产生、效应与清除机制，深化对海洋无脊椎动物固有免疫防御机制的认识，丰富和发展海洋无脊椎动物免疫学的内容。

菲律宾蛤仔等贝类通常生活在富含微生物的水环境中，经常面临着多种病原微生物的侵袭。在本研究中，选取菲律宾蛤仔血细胞为实验对象，探讨ETs的产生特征和免疫活性。研究发现酵母多糖、鳗弧菌等可以诱导菲律宾蛤仔血细胞胞外陷阱的发生，同时伴随着线粒体活性氧（ROS）的产生。添加PI3K抑制剂（LY294002）和ERK抑制剂（U0126）能够抑制ETs的产生。在ETs产生过程中，线粒体向细胞表面迁移。同时，线粒体膜电位降低，线粒体膜通透性转换孔打开。在添加线粒体活性氧抑制剂（Mito-TEMPO）后，ETs的形成受到抑制，上述结果表明线粒体ROS是ETs形成所必需的。在能量方面，ETs发生过程中，糖酵解相关基因的表达量显著升高，糖酵解相关酶（丙酮酸激酶、己糖激酶）活性增强，表明糖酵解参与了鳗弧菌诱导的ETs过程，且可能是ETs发生的能量来源之一。在免疫效应过程中，往往伴随着抗菌肽的产生与作用。其中，防御素（Rpdef1α）、Macins（RpMacin-1和RpMacin-2）和泛素（RpUbi）参与了ETs的免疫反应，证明ETs的抑菌功能可能部分来源于免疫活性多肽。值得注意的是，不同杀菌作用方式的抗菌肽共同参与ETs对脂多糖的响应，可同时提高ETs的杀菌活性和杀菌效率，维持生物机体的健康和稳定。综上所述，本论文探究了菲律宾蛤仔ETs的产生特征、免疫活性、免疫组分挖掘、体外构建等，研究结果较全面的揭示了ETs在菲律宾蛤仔细胞免疫中的作用，为贝类细胞免疫学发展和核酸-多肽复合体的应用提供了理论基础。