编辑推荐：
本研究聚焦于不规则海胆代表——五孔饼海胆（Mellita quinquiesperforata）的免疫系统，其体腔细胞（coelomocytes）研究相对匮乏。研究人员系统鉴定了该物种的四种体腔细胞类型及其丰度，并首次评估了其吞噬活性与ABC（ATP结合盒）转运蛋白（特别是ABCC1）的活性特征。结果揭示了其独特的细胞组成与功能，为理解棘皮动物免疫系统多样性提供了新见解，并凸显了该物种作为热带沿海环境监测生物标志物的潜力。
在浩瀚的海洋中，棘皮动物是一个古老而独特的类群，包括我们熟悉的海星、海参和海胆。它们没有像脊椎动物那样的适应性免疫系统，而是完全依赖一套精密的先天性免疫机制来抵御病原体入侵。在这套机制中，体腔细胞（coelomocytes）扮演着核心角色，它们是存在于体腔液中的免疫细胞，负责吞噬异物、产生抗菌物质等多种防御功能。尽管对于“规则”海胆（如常见的球形海胆）的体腔细胞已有较多研究，但对于形态扁平、栖息于沙滩的“不规则”海胆——如饼海胆（sand dollar）——其免疫细胞的“家底”却知之甚少。这种认知的不平衡，限制了我们全面理解棘皮动物免疫系统的进化与多样性。
为了解决这一问题，研究人员将目光投向了广泛分布于西大西洋热带沿岸的五孔饼海胆（Mellita quinquiesperforata）。这种生物易于采集和实验室处理，且因其底栖习性和高丰度，被认为是潜在的环境生物指示剂。然而，要想将其有效应用于环境健康评估，首先必须深入了解其免疫系统的基本构成与功能状态。为此，研究团队开展了一项系统性的研究，旨在绘制五孔饼海胆的免疫细胞图谱，并评估其关键的免疫功能参数。相关研究成果已发表在《Developmental 》期刊上。
为达成研究目标，作者团队运用了多项关键实验技术。样本来源于巴西帕拉伊巴州 Ponta-de-Campina 海滩采集的活体五孔饼海胆。在细胞形态与鉴定方面，他们结合了光学显微镜、荧光显微镜和共聚焦显微镜技术，并使用SYBR Green（核酸染料）和TMRE（线粒体染料）对活细胞进行染色观察。细胞计数采用血球计数板进行总细胞和分类细胞计数。在功能分析上，吞噬功能通过让细胞与荧光乳胶微球共孵育，再使用流式细胞术和荧光显微镜进行定量与定性分析。ABC转运蛋白活性则采用经典的钙黄绿素-AM（Calcein-AM）累积实验进行检测，并利用特异性抑制剂（PSC833抑制ABCB1，MK-571抑制ABCC1）来区分不同转运蛋白亚型的活性，检测同样依托流式细胞术完成。
研究结果
3.1. 体腔细胞类型
通过形态学分析，研究者在五孔饼海胆中鉴定出四种主要的体腔细胞类型：吞噬细胞（phagocytes）、大球形颗粒细胞（large spherical corpuscles）、小球形细胞（spherulocytes，包括无色、黄褐色和红色三种亚型）以及梭形细胞（fusiform cells）。此外，文中还观察到一种在文献中常于海参中报道的“晶体细胞”（crystal cell）样结构，但这些结构未被核酸或线粒体染料着色，因此不被认为是真正的细胞，推测可能是生物矿化残留物或盐类晶体。值得注意的是，在规则海胆中常见的颤动细胞（vibratile cells）在本研究中并未发现。
3.1.1. 吞噬细胞
吞噬细胞是形态和大小最多样化的细胞类型。根据细胞周长，可分为大周长（>50 μm）和小周长（<50 μm）两类；根据形状，又可细分为丝足型（filopodial）和多边型（polygonal）。所有吞噬细胞均含有囊泡内含物和颜色各异的细胞质颗粒。
3.1.2. 大球形颗粒细胞
此类细胞具有显著的内质，平均直径为32.26 ± 8.28 μm，细胞核清晰可见。其囊泡区室颜色从无色到粉红色或红色不等，内含可进行布朗运动的小颗粒。
3.1.3. 小球形细胞
根据胞内囊泡颜色分为无色、黄褐色和红色三个亚型。在抗凝溶液中它们呈球形，但其典型运动形态为阿米巴样。细胞直径在15.64 ± 3.45 μm（黄褐色）到18.86 ± 5.42 μm（无色）之间。
3.1.4. 梭形细胞
这是体积最小的细胞类型（细胞周长34.02 ± 11.50 μm），呈特征性的纺锤形，具有单一或分叉的丝足样结构。
3.2. 体腔细胞总数与分类计数
五孔饼海胆体腔细胞的总平均浓度为1.19 x 107± 5.01 x 106个细胞/mL。吞噬细胞是最丰富的类型，占总数的81.12% ± 6.16%，浓度达9.65 x 106± 4.13 个细胞/mL。梭形细胞最为罕见，仅占1.07% ± 0.67%。
3.3. 吞噬作用
平均总吞噬率为20.44% ± 9.70%，其中12.24% ± 5.32%的细胞吞噬了一个微球，8.20% ± 3.13%的细胞吞噬了两个及以上微球。荧光与共聚焦显微镜观察证实，吞噬细胞是唯一能够内化乳胶微球的细胞类型。
3.4. ABC转运蛋白活性
使用ABCC1转运蛋白特异性抑制剂MK-571预处理后，细胞内的钙黄绿素荧光强度中位数增加了2.75倍，表明存在活跃的ABCC1同源转运蛋白活性。而使用ABCB1抑制剂PSC833预处理则未引起钙黄绿素积累的显著变化，提示该物种体腔细胞中ABCB1同源转运蛋白活性很低或不存在。
研究结论与讨论
本研究系统描绘了热带饼海胆五孔饼海胆的免疫细胞谱系，填补了不规则海胆（特别是饼海胆科）免疫学研究的空白。研究确认了四种体腔细胞类型，其组成既包含与规则海胆共享的保守类型（如吞噬细胞、小球形细胞），也包含可能为该类群特有的类型（如大球形颗粒细胞），同时缺乏规则海胆中常见的颤动细胞。这提示饼海胆的免疫系统在进化中既有继承，也可能发生了适应其扁平形体与沙栖生态的独特分化。
功能研究表明，吞噬细胞不仅是数量上的绝对主力，也是执行吞噬功能的唯一细胞类型，其平均吞噬能力（约20%）与其他一些棘皮动物相近，但低于部分海胆物种。这种高细胞丰度与相对中等吞噬活性的组合，可能反映了细胞处于不同的激活状态，或受到其他体腔细胞通过分泌细胞因子等可溶性因子进行的协同调控。这与先天性免疫系统中细胞间通讯至关重要的观点相符。
在分子防御机制层面，研究首次在饼海胆体腔细胞中证实了ABCC1同源转运蛋白的活性，但未检测到明显的ABCB1活性。这种ABC转运蛋白活性谱的物种间差异，可能与其免疫能力或对特定外源/内源物质的抵抗策略有关。ABC转运蛋白不仅在多药耐药（MDR）和多异生生物耐药（MXR）中起作用，也参与免疫调节、氧化应激和细胞迁移等过程，因此其活性模式也是理解物种免疫生理和 environmental stress（环境胁迫）响应的关键窗口。
综上所述，这项工作不仅增进了我们对棘皮动物门内免疫系统多样性的认识，揭示了规则与不规则海胆之间免疫细胞的异同，也为将五孔饼海胆开发成为一种有效的环境生物指示剂奠定了重要的基础数据。其广泛的地理分布、底栖习性以及对环境胁迫的潜在可测反应（通过体腔细胞类型比例、吞噬活性或ABC转运蛋白活性等指标），使得监测其免疫状态成为评估热带沿海生态系统健康的一个 promising（有前景的）新工具。未来研究可以进一步探索不同体腔细胞类型在应对病原体或污染物时的具体协作机制，以及ABC转运蛋白在饼海胆免疫与环境适应中的精确功能。
