6.瘧疾過(guò)程中胃信號(hào)肽表達(dá)的變化

為了探索胃pH值升高的潛在機(jī)制，我們分析了瘧原蟲(chóng)對(duì)與胃頂細(xì)胞酸分泌調(diào)節(jié)有關(guān)的基因表達(dá)的影響。值得注意的是，在受到瘧原蟲(chóng)感染的小鼠胃組織中，胃頂葉刺激激素胃泌素（Gast）的表達(dá)量減少了兩到四倍（圖4A），而生長(zhǎng)抑素（Sst）的轉(zhuǎn)錄物則比模擬小鼠增加了近兩倍（圖4B）。這一結(jié)果表明，控制酸分泌的典型信號(hào)機(jī)制的改變可能是導(dǎo)致低鹽血癥的原因之一。

頂葉細(xì)胞使用專門(mén)的H+-和K+-依賴性腺苷三磷酸酶（ATP4），這些酶集中在細(xì)胞內(nèi)的小管泡上，當(dāng)受到刺激時(shí)，這些小管泡會(huì)向頂部定位，主動(dòng)向胃腔分泌質(zhì)子，從而產(chǎn)生低pH值。耐人尋味的是，瘧疾期間胃中質(zhì)子泵（Atp4a/b）編碼基因的表達(dá)略有減少，其中Atp4b相對(duì)于模擬小鼠明顯減少了兩倍（圖4C和D）。胃酸分泌通常不是通過(guò)改變質(zhì)子泵成分的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)的，因此我們探討了轉(zhuǎn)錄本豐度的降低是否與頂葉細(xì)胞豐度的降低同步，頂葉細(xì)胞是表達(dá)Atp4a/b的主要細(xì)胞。通過(guò)光鏡（圖S7A）和熒光成像（圖S7B）對(duì)蘇木精和伊紅（H&E）染色的胃組織進(jìn)行盲組織病理學(xué)成像，以更準(zhǔn)確地量化高度嗜酸性細(xì)胞。與胃黏膜中的其他細(xì)胞群相比，頂葉細(xì)胞具有自發(fā)熒光，而頂葉細(xì)胞的自發(fā)熒光染色較強(qiáng)；因此，H&E染色的胃組織切片中的大型自發(fā)熒光細(xì)胞大多是頂葉細(xì)胞。我們比較了模擬動(dòng)物和感染了瘧原蟲(chóng)的動(dòng)物胃組織中的伊紅染色細(xì)胞計(jì)數(shù)，以此來(lái)估算胃頂葉細(xì)胞的豐度（圖S7C）。然而，這項(xiàng)分析發(fā)現(xiàn)，瘧疾期間胃組織中的胃頂細(xì)胞豐度總體上沒(méi)有明顯差異（圖4E），這表明pH值升高可能是由于瘧原蟲(chóng)感染動(dòng)物胃中編碼質(zhì)子泵的基因的mRNA豐度降低所致。

7.瘧疾期間的促炎信號(hào)可降低胃酸

接下來(lái)，我們研究了對(duì)瘧原蟲(chóng)的免疫反應(yīng)可能如何影響胃酸分泌。在評(píng)估胃基因表達(dá)的過(guò)程中，我們觀察到，在感染了瘧原蟲(chóng)的小鼠的胃組織中，炎癥細(xì)胞因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α，由Tnf編碼）的轉(zhuǎn)錄物升高（圖4F）。據(jù)報(bào)道，TNF-α處理可降低兔頂葉細(xì)胞的分泌物反應(yīng)，TNF-α給藥可誘導(dǎo)大鼠頂葉細(xì)胞凋亡。此外，眾所周知，臨床和實(shí)驗(yàn)性瘧疾都可能與循環(huán)TNF-α升高有關(guān)，這種反應(yīng)被認(rèn)為有助于控制寄生蟲(chóng)的復(fù)制，但也可能與重癥或腦瘧疾有關(guān)。與這些發(fā)現(xiàn)一致的是，循環(huán)TNF-α在感染瘧原蟲(chóng)后也高于對(duì)照組小鼠（圖5A）。因此，我們假設(shè)TNF-α對(duì)寄生蟲(chóng)的反應(yīng)可能會(huì)干擾胃酸分泌。

在使用TNF-α中和抗體治療的小鼠中，模擬組和瘧原蟲(chóng)感染組的胃pH值相當(dāng)（圖5B,S8A），這表明TNF-α信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是瘧原蟲(chóng)引起低鹽血癥的必要條件。在鼠傷寒桿菌的情況下，與使用同種型對(duì)照組相比，TNF-α阻斷也使模擬小鼠和瘧原蟲(chóng)感染小鼠的初始定植率相同（圖5C,S8B）。沒(méi)有對(duì)更長(zhǎng)的挑戰(zhàn)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估，因?yàn)門(mén)NF-α反應(yīng)也是適當(dāng)?shù)乃拗鞣烙拗迫硇允髠畻U菌感染所必需的。盡管TNF-α被阻斷，感染瘧原蟲(chóng)的小鼠仍出現(xiàn)貧血（圖5D），并顯示出更高的循環(huán)寄生蟲(chóng)血癥（圖5E）。后者對(duì)寄生蟲(chóng)負(fù)擔(dān)的影響實(shí)際上是抗體阻斷有效的證據(jù)，因?yàn)榀懺x(chóng)的早期TNF-α反應(yīng)與限制寄生蟲(chóng)在宿主體內(nèi)的復(fù)制有關(guān)。與同種型處理的對(duì)照組相比，TNF-α阻斷對(duì)受感染小鼠的食量或體重下降沒(méi)有顯著影響（圖S8，C至E）。服用抗TNF-α抗體的瘧原蟲(chóng)感染小鼠的胃TNF-α轉(zhuǎn)錄物仍有增加（圖S8F），但TNF-α阻斷劑導(dǎo)致前白細(xì)胞介素-1的表達(dá)減少（圖S8G）。表明促炎細(xì)胞因子反應(yīng)可能受到抑制?？傮w而言，這些結(jié)果將宿主在瘧原蟲(chóng)感染期間的促炎性TNF-α反應(yīng)與內(nèi)在胃酸防御的喪失聯(lián)系起來(lái)，從而增加了對(duì)腸道病原體繼發(fā)感染的易感性。

討論：

糞便微生物群中兼性厭氧菌的增加與抗生素對(duì)結(jié)腸微生物群的破壞有關(guān)，此外，潰瘍性結(jié)腸炎或結(jié)腸直腸癌患者的結(jié)腸發(fā)炎時(shí)也會(huì)出現(xiàn)兼性厭氧菌。在這些情況下，腸桿菌屬等兼性厭氧菌相對(duì)豐度的增加與結(jié)腸環(huán)境的改變有關(guān)，而我們的研究結(jié)果表明，胃酸的變化會(huì)影響糞便微生物群的組成。因此，我們關(guān)于瘧疾如何影響對(duì)傷寒桿菌（一種食源性微生物）的定植抗性的研究結(jié)果，對(duì)于了解影響下消化道微生物群組成的因素（如糞便微生物群圖譜評(píng)估）具有重要意義。例如，糞便微生物群中來(lái)自口腔的大量細(xì)菌與整個(gè)消化道的多種致病過(guò)程有關(guān)。在由炎癥性腸病、肝硬化和艾滋病毒感染引起的全身性炎癥患者的糞便微生物群中，發(fā)現(xiàn)了更多的口腔細(xì)菌，如鐮刀菌?？谇患?xì)菌擴(kuò)散到消化道其他部位在臨床上非常重要，尤其是因?yàn)榭谇晃⑸锶旱哪承┏蓡T與結(jié)腸癌和胰腺癌有關(guān)。值得注意的是，艾滋病和肝硬化患者都表現(xiàn)出低氯血癥，但其潛在機(jī)制尚不清楚。我們的研究結(jié)果表明，除了降低腸道病原體定植的屏障外，炎癥引起的低氯血癥還可能導(dǎo)致口腔微生物群擴(kuò)散到消化道的其他部位。因此，在解釋糞便微生物群的變化時(shí)可能需要考慮上消化道的生境過(guò)濾器，如胃的酸性屏障。