而發(fā)表在《Immunity》這篇文章中，作者發(fā)現(xiàn)在秀麗隱桿線蟲的小腸上皮細(xì)胞中，毒蕈堿信號通路可以通過激活 Wnt 信號通路控制先天性防御的基因表達(dá)，將神經(jīng)細(xì)胞的信號通路和腸道的先天免疫作用聯(lián)系了起來^[1]。

       金黃色葡萄球菌感染線蟲會導(dǎo)致小腸上皮細(xì)胞中的 clec-60 明顯升高。clec-60 基因編碼一個分泌蛋白，具有抗菌的作用。根據(jù)已有文獻(xiàn)，作者猜測感染導(dǎo)致的 clec-60 表達(dá)升高可能通過 GPCRs 信號通路進(jìn)行^[2]。為了檢測 clec-60上游的信號通路，作者在金黃色葡萄球菌感染的線蟲中利用 RNAi 的方式干擾了 890 個 GPCRs 基因的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，毒蕈堿受體編碼基因 gar-2 的表達(dá)被 RNAi 干擾后， clec-60 的表達(dá)也受到了抑制。秀麗隱桿線蟲有兩個編碼毒蕈堿受體的基因，gar-2 和 gar-3 。進(jìn)一步的實驗發(fā)現(xiàn)，gar-2 和 gar-3 在介導(dǎo)感染導(dǎo)致的 clec-60升高中均有作用。

作者又利用了 Ach 的擬似物 Arecoline，發(fā)現(xiàn)可以達(dá)到與金黃色葡萄球菌感染相類似的效果，成功誘導(dǎo) clec-60 等感染相關(guān)基因的表達(dá)。而利用毒蕈堿受體的拮抗劑 Scopolamine 則起到了相反的作用。毒蕈堿受體的激動 Oxotremorine 也可以誘導(dǎo)clec-60 的表達(dá)。綜合以上實驗結(jié)果，線蟲通過毒蕈堿受體的激活抵御金黃色葡萄球菌的感染（圖1）。

圖1. 線蟲通過激活毒蕈堿受體抵御感染示意圖

已有文獻(xiàn)報道，金黃色葡萄球菌感染導(dǎo)致線蟲的 clec-60 表達(dá)升高依賴于 β-catenin 的等位基因 bar-1，bar-1 在經(jīng)典的 Wnt 信號通路的發(fā)揮作用。作者發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌感染會導(dǎo)致線蟲高表達(dá) Wnt 信號配體基因 cwn-2。而在未被細(xì)菌感染的線蟲內(nèi)，利用膽堿受體的擬似物 Arecoline 和激動劑 Oxotremorine 也可以刺激 cwn-2 的表達(dá)（圖2）。

圖2. 膽堿受體激動劑刺激 Wnt 信號通路配體的表達(dá)

此外，作者還發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌感染后線蟲體內(nèi)的 Ach 快速升高，在 10 min 內(nèi)即達(dá)到峰值，隨后開始逐漸減低，并在 4h 以后穩(wěn)定在一定水平。而 cwn-2 和 clec-60 的mRNA 表達(dá)水平則是在感染后逐漸升高，并在 16h 左右才達(dá)到峰值。綜合以上結(jié)果，金黃色葡萄球菌的感染刺激 Ach 釋放激活毒蕈堿信號通路，而毒蕈堿信號通路的又誘導(dǎo) Wnt 信號通路的受體和配體的表達(dá)（圖3）。

圖3. 細(xì)菌感染后毒蕈堿信號通路和 Wnt 信號通路的聯(lián)系

為了進(jìn)一步研究 Wnt 信號通路對于抗感染的作用，作者敲除了 Wnt 信號通路受體 Frizzled 的編碼基因 mig-1，與野生型相比毒蕈堿信號通路的抗菌作用被明顯破壞。證明毒蕈堿信號通路的抗菌作用下游需要通過 Wnt 信號通路，而 Wnt 信號通路在先天性免疫反應(yīng)中也是必要的條件（圖4）。

圖4.Wnt 信號通路在毒蕈堿信號通路的必要性

小M 的小思考：

毒蕈堿信號通路是神經(jīng)細(xì)胞膽堿受體的重要信號通路，Wnt 信號通路在生物體內(nèi)是高度保守的信號通路，可以調(diào)節(jié)小腸上皮細(xì)胞的分化等眾多生物學(xué)過程。本篇文章將神經(jīng)細(xì)胞的信號通路和腸道系統(tǒng)的先天性防御作用聯(lián)系起來，進(jìn)一步揭示了腸腦軸在腸道系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)中交互調(diào)控的復(fù)雜性和重要性。此外，在本篇文章的研究過程中多個小分子化合物（毒蕈堿信號通路和 Wnt 信號通路的激動劑、抑制劑）的應(yīng)用也提示我們，抗毒蕈堿的化合物可以作為炎癥疾病的藥物，進(jìn)一步接受臨床試驗的檢驗。

參考文獻(xiàn)

[1] Labed SA，et al., Intestinal Epithelial Wnt Signaling Mediates Acetylcholine-Triggered Host Defense againstInfection.Immunity. 2018 May 15;48(5):963-978.e4.

[2] Styer, K.L.et al., Innate immunity in Caenorhabditis elegansis regulated by neurons expressing NPR-1/GPCR. Science.2008; 322, 460–464.

相關(guān)產(chǎn)品

Aldicarb sulfone:

Aldicarb sulfone(Temik sulfone) 是一種氨基甲酸酯類殺蟲劑；是膽堿酯酶抑制劑，防止在突觸乙酰膽堿的分解。

Carbamoylcholinechloride:

Carbamoylcholine 氯化物用來研究 nAChR 和 mAchR 的介導(dǎo)的反應(yīng), 包括平滑肌收縮, 腸運動, 與神經(jīng)信號。Carbamoylcholine 是乙酰膽堿類似物, 激活乙酰膽堿受體 (AChR), Carbamoylcholine 是 nAChR 和 mAchR 受體激動劑, 針對不同的受體, Ki 值為 10 到 10000 nM。
 

JW74：

拮抗 LiCl 誘導(dǎo)的經(jīng)典 Wnt 信號傳導(dǎo)的激活。

PD-168077 maleate：

PD-168077 maleate 是一個選擇性的多巴胺 D4 受體激動劑，其 Ki 值為 9 nM。

Centanafadine：

Centanafadine 是去甲腎上腺素 (NE)/多巴胺 (DA) 轉(zhuǎn)運的雙抑制劑，還能抑制 5-羥色胺 (serotonin) 轉(zhuǎn)運體，其對人 NE，DA 和 5-羥色胺轉(zhuǎn)運體的 IC₅₀ 值分別為 6 nM，38 nM 和 83 nM。