海洋的热导率大约是空气的25倍，比热容则是空气的4倍。这些特性使得海洋成为生物体热量容易流失的环境。包括鲸类和鳍足类在内的海洋哺乳动物已经进化出形态上的适应性特征来应对寒冷压力。这些适应性特征包括形成具有低热导率的厚层皮下脂肪（鲸脂），以及减少体表面积以最小化热量流失（Reidenberg, 2007; Liwanag et al., 2012; Favilla et al., 2022）。此外，还发现了有助于维持体温的生理机制，例如涉及四肢和鳍等外周部位血管的逆流热交换系统，以及棕色脂肪组织产生的非颤抖性产热（Scholander and Schevill, 1955; Hashimoto et al., 2015）。这些适应性特征被认为是海洋哺乳动物为在寒冷环境中维持体内平衡而独特进化出来的。然而，有些现象无法仅用已知的适应机制来完全解释，这表明可能存在尚未被发现的进化特征。在特别容易受到外部环境温度影响的区域（如鲸脂外层和受伤部位），标准生物防御机制和伤口愈合机制可能仍在发挥作用。尽管这些功能的机制尚不清楚，但很可能涉及海洋哺乳动物特有的免疫学和细胞生理适应性机制。
多形核白细胞（PMNs）是一种存在于脊椎动物外周血液中的先天免疫细胞。PMNs在宿主的初始免疫反应和伤口愈合过程中起着重要作用（Burn et al., 2021; Kraus and Gruber, 2021）。PMNs可以清除病原微生物并清除周围组织中的坏死细胞。在此过程中，PMNs能够通过感知激活的补体、细胞因子甚至外来因子迅速迁移到炎症部位（Petri and Sanz, 2018）。PMNs的细胞膜上还表达多种模式识别受体（PRRs）和调理素受体，这些受体使PMNs能够执行多种效应功能，如吞噬作用、脱颗粒和形成细胞外DNA陷阱（Liew and Kubes, 2019）。这些基本功能在从鱼类到哺乳动物的所有脊椎动物中都得以保留，因此PMNs被视为普遍存在的免疫细胞。然而，比较免疫学研究表明，PMNs发挥其效应功能的温度范围存在明显的物种差异。例如，恒温动物（如牛和人类）的PMNs在37°C（相当于体温）时仍能表现出这些功能，但在高于或低于体温的温度下这些功能会显著受到抑制（Mandell, 1975; Peterson et al., 1977; Utoh and Harasaki, 1992）。相反，变温动物的PMNs在其自然栖息地相似的温度下表现出这些功能。例如，虹鳟鱼的PMNs在18°C时会对重组虹鳟鱼白细胞介素-8产生趋化性（Harun et al., 2008），金鱼的PMNs在20°C时会对细菌培养上清液和酵母聚糖激活的血清产生趋化性（Katzenback and Belosevic, 2009; Rieger et al., 2015）。此外，海洋比目鱼（Gan et al., 2023）在22°C时也表现出效应功能，而淡水鲤鱼（Soventi and Kusuda, 1987; Brogden et al., 2014）则在15至26°C之间表现出这些功能。这些发现表明，脊椎动物PMNs的最佳活性温度取决于每个物种的生态和栖息地。有一项研究调查了环境温度对莫桑比克罗非鱼PMNs吞噬作用和活性氧（ROS）产生的影响，研究发现，在适宜的温度范围（19–35°C）内PMNs的效应功能得以维持，而在最佳繁殖温度（27°C）下观察到了更强的免疫活性（Ndong et al., 2007）。在我们之前的研究中，宽吻海豚的PMNs在37°C时表现出最强的趋化反应，而陆地哺乳动物（如人类和牛）则不然。然而，它们在15°C时也对酵母聚糖激活的血清和白细胞介素-8表现出强烈的趋化活性（Ishisaka et al., 2025）。这些结果表明，生活在寒冷环境中的恒温海洋哺乳动物的PMNs即使在寒冷压力下也能保持有效的效应功能。
吞噬作用是包括PMNs在内的先天免疫细胞的主要效应功能之一。这种反应是通过PRRs和调理素受体识别外来物体表面的病原相关分子模式或结合在外来物体上的宿主来源的免疫球蛋白和补体而启动的（Uribe-Querol and Rosales, 2020）。每种受体激活不同的信号通路，最终诱导肌动蛋白聚合，并通过F-肌动蛋白重组形成吞噬杯结构，使细胞能够吞噬外来物体（Roberts and Hallett, 2019）。吞噬调理素化的外来颗粒是一个特别强大的过程，它严重依赖于由免疫球蛋白Fc受体和补体受体介导的信号通路（Wang and J?nsson, 2019; Vandendriessche et al., 2021）。已经开发出一种使用流式细胞术分析方法，在体外快速定量测量PMNs的吞噬作用，该方法使用荧光标记的调理素化颗粒（Santos et al., 2015）。先前的研究表明，聚苯乙烯乳胶珠（微球）、酵母聚糖（一种类似酵母的真菌细胞壁成分）和大肠杆菌（温血动物肠道微生物群的细菌成分）在吞噬实验中可作为有效的目标颗粒（Ogle et al., 1988; Sakai et al., 1994; Neaga et al., 2013）。这些颗粒目前被广泛用作检测PMNs吞噬作用的标准目标颗粒。
另一方面，也有证据表明不同物种的PMNs对免疫刺激物质的敏感性存在差异。例如，真兽总目（人类、猴子、兔子、大鼠、仓鼠和小鼠）的PMNs对< />-甲酰甲硫氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸（fMLF）和白三烯B4（LTB4）高度敏感，这些物质会诱导趋化性和ROS的产生。相比之下，偶蹄目（如宽吻海豚和牛）和食肉目（如狗和雪貂）的PMNs对fMLF和LTB4没有敏感性或仅表现出极弱的反应（Ishisaka et al., 2025; Chenoweth et al., 1980; Gray et al., 1982; Sugawara et al., 1995; Shiraishi et al., 2002; Nakata et al., 2010）。换句话说，一种能在某种动物物种的PMNs中引发强烈效应功能的刺激可能在另一种物种中不会引起反应。因此，可以推测PMNs的吞噬活性具有物种特异性，这是由于目标颗粒的分子结构和生化性质的差异所致。
本研究测量了来自宽吻海豚（鲸类）和斑海豹（鳍足类）的PMNs对三种标准目标颗粒的基本吞噬活性，并将其结果与陆地哺乳动物（牛、猪、狗和人类）进行了比较。随后，我们在多种温度条件下比较了每种动物对这三种颗粒的吞噬活性（吞噬能力），以阐明海洋哺乳动物PMNs的普遍特性和系统发育特异性特征。
