小胶质细胞通过内皮核苷酸信号通路感知毛细血管结合新生隐球菌荚膜成分识别真菌感染的新机制

《PLOS Biology》：Microglia sense fungal infections through capsular components from capillary-bound Cryptococcus neoformans via endothelial nucleotide signaling

本文揭示了脑实质驻留巨噬细胞（小胶质细胞）在病原体突破血脑屏障（BBB）前即可通过间接机制感知病原体的新范式。研究发现新生隐球菌（Cryptococcus neoformans）释放的荚膜组分葡萄糖醛酸木糖甘露聚糖（GXM）可激活脑内皮细胞释放核苷酸（如ATP），通过作用于小胶质细胞P2Y12受体引发趋化反应。这一发现为理解中枢神经系统免疫监视机制提供了新视角，并为小胶质细胞导向的抗真菌治疗策略开辟了新途径。

　　

小胶质细胞高效响应脑内捕获的新生隐球菌

大脑作为新生隐球菌（Cryptococcus neoformans）的主要靶器官，富含常驻巨噬细胞——小胶质细胞。通过CX3CR1^gfp报告小鼠的鼻腔感染模型发现，表达tdTomato的H99菌株可在脑内形成不同大小的菌落，周围聚集大量GFP⁺小胶质细胞。采用CCR2^rfp双报告基因小鼠证实，与真菌相互作用的细胞主要为CCR2^-的常驻小胶质细胞。静脉感染模型显示，约24小时后绝大多数毛细血管内滞留的真菌已与小胶质细胞建立密切联系。高分辨率成像揭示小胶质细胞通过胞体增大和树突回缩等典型激活形态，紧密包裹真菌。值得注意的是，这种响应依赖于真菌活性而非增殖能力，且对高毒力血清型A株和D株均具有等效响应效率。

小胶质细胞在新生隐球菌血脑屏障穿越前即发生响应

稳态条件下，小胶质细胞均匀分布于脑实质，多数细胞与毛细血管保持距离。新生隐球菌感染后，小胶质细胞特异性地向真菌滞留的毛细血管位点迁移。令人惊讶的是，几乎所有小胶质细胞响应均发生在真菌穿越血脑屏障之前。通过脑实质直接注射真菌引发的微胶质细胞响应远低于血管来源的真菌，凸显血管来源对诱导小胶质细胞响应的重要性。小胶质细胞通过迁移并包裹真菌滞留的毛细血管位点，最终实现真菌吞噬，该过程与血管渗漏显著相关。尽管CX3CR1在其他模型中介导小胶质细胞招募，但其缺失对新生隐球菌诱导的迁移反应影响有限，提示存在替代机制。

无荚膜真菌难以引发强烈的小胶质细胞响应

研究比较了不同真菌物种的免疫激活能力。非荚膜真菌酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）即使在延长感染时间后仍未能诱导小胶质细胞招募。另一常见病原体白色念珠菌（Candida albicans）在脑内可形成穿透血管内皮的菌丝，但引发的微胶质细胞响应强度远低于荚膜化的新生隐球菌。这表明小胶质细胞的高效响应是荚膜化新生隐球菌的特有属性，而非非荚膜真菌物种的普遍特征。

小胶质细胞关联促进真菌增殖

为探究小胶质细胞招募的后果，研究采用CSF1R抑制剂PLX3397进行小胶质细胞剔除。尽管成功剔除90%以上小胶质细胞，剩余细胞仍保持对真菌的响应能力，但真菌菌落尺寸和脑内载量显著降低。通过CX3CR1^CreERiDTR小鼠的遗传学剔除模型进一步验证，小胶质细胞缺失确实减轻脑内真菌负荷。这些结果证实小胶质细胞关联反而促进新生隐球菌在脑内的增殖，与既往研究结论一致。

真菌GXM是小胶质细胞响应的关键要素

新生隐球菌荚膜合成相关基因cap59Δ、cap60Δ和cap64Δ突变体均显示荚膜缺失和微胶质细胞响应能力受损。其中cap59Δ突变体（GXM阴性但GalXM阳性）诱导的响应最弱，提示GXM是关键组分。GalXM缺陷的uge1Δ菌株仍能引发与野生型相当的微胶质细胞响应，证实GalXM的冗余性。此外，cAMP依赖性蛋白激酶A催化亚基编码基因pka1Δ突变体也表现出荚膜厚度减小和GXM产量下降，伴随微胶质细胞招募能力显著降低。这些发现共同表明GXM产生是小胶质细胞响应的先决条件。

小胶质细胞P2Y12介导向毛细血管的招募

尽管CX3CR1参与小胶质细胞迁移，但其缺陷并不影响向新生隐球菌的趋化反应。研究发现P2Y12嘌呤受体抑制剂氯吡格雷可显著抑制小胶质细胞招募，而P2X7抑制剂oATP无此效应。P2Y12^-/?基因敲除小鼠同样显示微胶质细胞响应延迟，并伴随脑内真菌负荷轻度减少。这些结果证实P2Y12受体在介导小胶质细胞向新生隐球菌迁移中的关键作用。

真菌分泌的GXM诱导内皮细胞核苷酸释放

为探究核苷酸来源，研究排除了血浆ATP和血小板激活的主要贡献。免疫荧光显示新生隐球菌释放的GXM可被内皮细胞摄取。体外实验证实纯化GXM处理能诱导脑内皮细胞释放ATP，该效应在添加外切ATP酶抑制剂ARL后更加显著。细胞活性检测排除GXM的细胞毒性作用，表明GXM通过非细胞毒性机制触发内皮ATP释放。

讨论与展望

本研究首次揭示脑实质驻留巨噬细胞通过"荚膜组分-内皮激活-核苷酸信号"的间接途径感知血管内病原体的新机制。与传统认知不同，小胶质细胞在新生隐球菌突破血脑屏障前即可通过P2Y12受体感知由真菌GXM诱导的内皮核苷酸释放，实现早期免疫监视。尽管这种响应未能有效清除病原体，反而为真菌增殖提供利基环境，但该发现为理解中枢神经系统免疫防御与病原体免疫逃逸的复杂博弈提供了新视角。未来研究可聚焦于GXM诱导内皮ATP释放的具体分子通道，以及小胶质细胞重编程策略在抗真菌治疗中的转化潜力。