李 蕾，張 雷，李世廣

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，合肥 230036)

在各類環(huán)境的脅迫下，昆蟲形成了獨(dú)特而高效的免疫機(jī)制。與同時(shí)具備先天免疫反應(yīng)(innate immune response)和適應(yīng)性免疫反應(yīng)(adaptive immune response)的脊椎動(dòng)物不同，昆蟲缺少B和T效應(yīng)淋巴細(xì)胞，因此只具備先天免疫反應(yīng)。昆蟲的先天免疫系統(tǒng)依賴于血細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫和酚氧化酶原與Toll/Imd信號通路調(diào)節(jié)的體液免疫。細(xì)胞免疫應(yīng)答是昆蟲先天免疫中不可或缺的重要反應(yīng)，與體液免疫各司其職但又相互聯(lián)系、共同作用。本文對昆蟲細(xì)胞免疫相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，將有助于系統(tǒng)地了解昆蟲細(xì)胞免疫，為害蟲防治提供策略。

1 昆蟲細(xì)胞免疫反應(yīng)研究的歷史

關(guān)于細(xì)胞免疫反應(yīng)的研究，始于俄國科學(xué)家Metchnikoff于1884年首次在海星幼蟲中發(fā)現(xiàn)了體內(nèi)吞噬現(xiàn)象的存在(Metchnikoff, 1989)。隨著對昆蟲血細(xì)胞的深入探究，20世紀(jì)60年代科學(xué)家在黑腹果蠅Drosophilamelanogaster體中發(fā)現(xiàn)了具備吞噬能力的循環(huán)血細(xì)胞，并探明了它們在防御微生物方面的作用(Rizki and Rizki, 1984)。在昆蟲血淋巴中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞，相當(dāng)于脊椎動(dòng)物的血細(xì)胞，表現(xiàn)出與哺乳動(dòng)物巨噬細(xì)胞相似的特性，并以溫度和肌動(dòng)蛋白依賴性方式有效地?cái)z取顆粒和細(xì)菌(Gray and Botelho, 2017)。在過去的二十年中，血淋巴細(xì)胞中發(fā)揮吞噬作用的關(guān)鍵成分已經(jīng)被確定，吞噬細(xì)胞已成為宿主防御中重要的中樞效應(yīng)細(xì)胞。

2 昆蟲細(xì)胞免疫反應(yīng)研究的進(jìn)展

血淋巴中的血細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要組成部分，具有免疫防御作用。昆蟲血細(xì)胞來源于中胚層衍生的干細(xì)胞，通過形態(tài)學(xué)、功能和分子標(biāo)記可分化為特定的譜系(Lavin and Strand, 2002)。這些血細(xì)胞自由地漂浮于開放式的血腔中，或者附著于各種組織和器官上。血細(xì)胞參與多種生理功能，在昆蟲的新陳代謝、變態(tài)和先天免疫中起著至關(guān)重要的作用，具有吞噬作用和免疫性，能保護(hù)蟲體免受寄生物的危害(Zhangetal., 2018)。在限制外界病原物擴(kuò)散并清除入侵體內(nèi)寄生物的過程中，昆蟲血細(xì)胞所起到的免疫功能主要包括：吞噬作用(phagocytosis)、結(jié)節(jié)作用(nodulation)和包囊作用(encapsulation)(Arteagaetal., 2017)。當(dāng)昆蟲受到病原真菌等外源物入侵時(shí)，發(fā)揮吞噬作用的血細(xì)胞將其吞噬或合成抗菌肽來清除，同樣也會(huì)伴隨黑化反應(yīng)；當(dāng)病原物體積更大時(shí)，如原生動(dòng)物、線蟲、寄生物等，細(xì)胞不能將其吞噬，則須通過形成結(jié)節(jié)與包囊將之清除(Siddiqui and Al, 2014)。昆蟲吞噬和包囊反應(yīng)的一個(gè)顯著表型是黑色素化。色素出現(xiàn)在病原體破壞表皮的角質(zhì)層表面，也出現(xiàn)在侵入宿主血腔的生物體表面及其附近(Nappi and Christensen, 2005)。

2.1 昆蟲血細(xì)胞的類型及形態(tài)

2.1.1昆蟲血細(xì)胞類型

參與細(xì)胞免疫應(yīng)答的血細(xì)胞通常包括：原血細(xì)胞(prohemocytes)、粒細(xì)胞(granulocytes)、漿細(xì)胞(plasmatocytes)、類絳色細(xì)胞(oenocytoids)、脂血細(xì)胞(adipohemocytes)、珠血細(xì)胞(spherulocytes)等(Majumderetal., 2017)，前5種血細(xì)胞存在于多數(shù)昆蟲中，其中漿細(xì)胞與粒細(xì)胞是參與細(xì)胞免疫應(yīng)答最重要的兩種優(yōu)勢血細(xì)胞，幾乎存在于所有昆蟲的血腔中。原血細(xì)胞位于造血器官中，擁有干細(xì)胞的功能，在應(yīng)對病原菌等其他外源物入侵時(shí)具有分化為其他血細(xì)胞的潛能(Zibaeeetal., 2011; 2012)。幼蟲期或若蟲期的昆蟲，其血細(xì)胞除了通過中胚層的造血器官中的干細(xì)胞分裂而來，還會(huì)通過血液循環(huán)中已有的血細(xì)胞繼續(xù)分裂而產(chǎn)生(Wuetal., 2016)。Nakahara等(2010)提出家蠶Bombyxmori造血器官中的原血細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，漿細(xì)胞被釋放到血液循環(huán)中，循環(huán)中的漿細(xì)胞又可分化為粒細(xì)胞、珠血細(xì)胞和類絳色細(xì)胞。珠血細(xì)胞能運(yùn)輸表皮成分。類絳色細(xì)胞中含有胞質(zhì)酚氧化酶的前體物質(zhì)，參與血淋巴的黑化作用、體液免疫與包囊反應(yīng)，起到物質(zhì)代謝和分泌作用(Lavin and Strand, 2002)。脂血細(xì)胞可能起到貯藏血淋巴脂肪的作用，血淋巴中儲(chǔ)存的脂肪可作為抗逆物質(zhì)，從而增強(qiáng)昆蟲的抗逆性(Amaraletal., 2010)。鱗翅目昆蟲中的血細(xì)胞包括漿細(xì)胞、粒細(xì)胞、類絳色細(xì)胞與珠血細(xì)胞，且漿細(xì)胞和粒細(xì)胞在血淋巴中數(shù)量最豐富，其中粒細(xì)胞表現(xiàn)出了對大腸桿菌Escherichiacoli強(qiáng)大的吞噬能力(Wuetal., 2016)。小金蝠蛾Thitarodesxiaojinensis幼蟲的粒細(xì)胞在血淋巴中所占比例最高，比已報(bào)道的其他鱗翅目昆蟲高，在Nielsen等(2000)的研究中提到蝠蛾作為鱗翅目類群中進(jìn)化最為原始的種系，推測其體內(nèi)的粒細(xì)胞可能是最早出現(xiàn)在此類昆蟲細(xì)胞免疫中的血細(xì)胞類型，因此在細(xì)胞免疫應(yīng)答方面起主要作用。上述血細(xì)胞也存在于雙翅目(黑腹果蠅除外)、直翅目、膜翅目等其他類群中。果蠅的血細(xì)胞在昆蟲綱中較為特殊，主要為三類：片狀細(xì)胞(lamellocytes)、晶體細(xì)胞(crystal cells)和漿細(xì)胞。片狀細(xì)胞與漿細(xì)胞特性相似，粘附在異物表面介導(dǎo)細(xì)胞防御反應(yīng)，在果蠅幼蟲中由漿細(xì)胞分化產(chǎn)生的片狀細(xì)胞參與結(jié)節(jié)和包囊反應(yīng)(Evansetal., 2003)；晶體細(xì)胞是非黏附性血細(xì)胞，其中含有酚氧化酶前體(Jiravanichpaisaletal., 2006)；在果蠅血淋巴中，漿細(xì)胞占成熟細(xì)胞的90%～95%，具有很強(qiáng)的粘附性，起到吞噬病原物和凋亡細(xì)胞的作用。

研究者對完全變態(tài)類型昆蟲(如黑腹果蠅和鱗翅目昆蟲)的免疫研究較為深入，而對不完全變態(tài)昆蟲的免疫研究卻相對較少，且多集中于半翅目的蝽類。蝽類常見的血細(xì)胞有7種，即：原血細(xì)胞、漿細(xì)胞、粒細(xì)胞、類絳色細(xì)胞、脂血細(xì)胞、囊血細(xì)胞(cystocytes)和巨細(xì)胞(gaint cells)。但不是每種蝽類都具有這7類血細(xì)胞，比如，在大錐蝽Panstrongylusmegistus和騷擾錐蝽Panstrongylusinfestans中沒有發(fā)現(xiàn)脂血細(xì)胞和類絳色細(xì)胞，在長紅獵蝽Rhodniusprolixus中沒有發(fā)現(xiàn)巨細(xì)胞(Azambujaetal., 1991)，這些血細(xì)胞在消除入侵的病原真菌時(shí)大都發(fā)揮著吞噬、包囊和結(jié)節(jié)的作用。有研究表明，漿細(xì)胞是半翅目蝽類唯一參與吞噬外來顆粒的血細(xì)胞(Borgesetal., 2008)。研究發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物體內(nèi)的巨核細(xì)胞(megakaryocytes)同樣出現(xiàn)在意大利蝗Calliptamusitalicus體內(nèi)，表明節(jié)肢動(dòng)物與脊椎動(dòng)物具有較相似的同源基因(何嵐等，2017)。

當(dāng)昆蟲被病原物感染后，首先會(huì)出現(xiàn)血淋巴凝集現(xiàn)象(coagulation)，凝集現(xiàn)象出現(xiàn)在體液免疫反應(yīng)之前(Loofetal., 2011)，該反應(yīng)可以修復(fù)傷口、吸附侵入的病菌，并形成凝血細(xì)胞(coagulocytes)，從而防止病原真菌在血液中進(jìn)一步移動(dòng)。昆蟲血細(xì)胞的數(shù)量及其功能會(huì)受到病原真菌的影響。例如棉鈴蟲Helicoverpaarmigera被萊氏野村菌Nomuraearileyi侵染后，其血細(xì)胞總數(shù)(total hemocyte count, THC)無變化，但血細(xì)胞介導(dǎo)的吞噬、結(jié)節(jié)和包囊反應(yīng)卻受到損害(Zhongetal., 2017)；金龜子綠僵菌Metarhiziumanisopliae侵染沙漠蝗Schistocercagregaria兩天后便定殖于宿主血淋巴中，沙漠蝗的血細(xì)胞不附著在真菌上，也不吞噬或結(jié)節(jié)，THC先增加，后減少(Gillespieetal., 2000)；Zibaee等(2011)發(fā)現(xiàn)球孢白僵菌Beauveriabassiana破壞了麥扁盾蝽Eurygasterintegriceps的多種免疫機(jī)制，因真菌次生代謝產(chǎn)物抑制了麥扁盾蝽血細(xì)胞的吞噬活性，阻礙了結(jié)節(jié)的形成，使真菌得以克服血屏障并殺死宿主。

2.1.2昆蟲血細(xì)胞的形態(tài)

不同類群的昆蟲血細(xì)胞種類不同，同種昆蟲的不同類型血細(xì)胞在空間形態(tài)上又存在著明顯差異。漿細(xì)胞和粒細(xì)胞是參與吞噬作用的兩類重要血細(xì)胞，血涂片初期觀察兩者在形態(tài)上無明顯的區(qū)別，都表現(xiàn)為球形、卵圓形的形態(tài)特征，而經(jīng)過1 h以上的孵育后則表現(xiàn)出明顯差異，粒細(xì)胞延展出片狀和絲狀偽足，并出現(xiàn)典型圓形的黑色顆粒內(nèi)含物，細(xì)胞整體呈卵圓形(倪若堯等，2018)；而漿細(xì)胞雖可延展出片狀和絲狀偽足，但細(xì)胞質(zhì)形變?yōu)榧忓N形或不規(guī)則形，粒細(xì)胞與漿細(xì)胞的空間形態(tài)在多數(shù)昆蟲中可見(Borgesetal., 2008; Zibaeeetal., 2011)；在麥扁盾蝽、長紅獵蝽及其他昆蟲血淋巴中發(fā)現(xiàn)原血細(xì)胞是球形的小細(xì)胞，胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)稀薄，細(xì)胞核很大，位于中心位置，并填充細(xì)胞，使細(xì)胞質(zhì)占據(jù)細(xì)胞核周圍的狹窄區(qū)域，原血細(xì)胞位于造血器官和幾種昆蟲的血淋巴中；在鱗翅目、直翅目、膜翅目、半翅目等多數(shù)昆蟲中類絳色細(xì)胞是體積最大的一類血細(xì)胞，在相差顯微鏡下觀測到其直徑大小約為25～30 μm，呈規(guī)則狀圓形，圓形細(xì)胞核小而偏離中心，細(xì)胞質(zhì)均一，胞質(zhì)顆粒和晶體內(nèi)含物少而小(Amaraletal., 2010)；果蠅晶體細(xì)胞在形態(tài)上與其他昆蟲的類絳色細(xì)胞相似；片狀細(xì)胞呈整體扁平薄狀，具偽足無胞質(zhì)內(nèi)含物(Ribeiro and Michel, 2006)；脂血細(xì)胞是大小為25～27 μm的圓形細(xì)胞，其特征表現(xiàn)為脂質(zhì)滴在細(xì)胞質(zhì)中擴(kuò)散并形成特定的細(xì)胞質(zhì)(Zibaeeetal., 2011)；珠血細(xì)胞在鱗翅目昆蟲中整體呈現(xiàn)出被內(nèi)含物小球填充成不規(guī)則形(倪若堯等，2018)。

2.2 血細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫應(yīng)答

2.2.1吞噬作用

昆蟲血細(xì)胞能夠識別各種外來生物和非生物靶標(biāo)，并通過由相應(yīng)的配體激活細(xì)胞表面的受體做出免疫反應(yīng)。在昆蟲中，吞噬作用是一種重要的由受體介導(dǎo)并對病原體和寄生蟲做出防御的先天免疫反應(yīng)，能有效地清除凋亡細(xì)胞和入侵病原體(Stuart and Ezekowitz, 2008)。哺乳動(dòng)物的吞噬作用主要由巨噬細(xì)胞(macrophages)、單核細(xì)胞(mononuclear phagocytes)和中性粒細(xì)胞(neutrophils)完成，而昆蟲的吞噬作用主要由漿細(xì)胞或粒細(xì)胞完成，其他血細(xì)胞，如類絳色細(xì)胞也可能吸附病原體(Silva, 2010; Limetal., 2017; Niedergang and Grinstein, 2018)。細(xì)胞從環(huán)境中吞噬大顆粒的過程對于宿主防御傳染性微生物和清除發(fā)育過程中產(chǎn)生的凋亡細(xì)胞至關(guān)重要(Borgesetal., 2008)，這是吞噬作用去除的兩類主要靶標(biāo)。Ling和Yu(2005)的研究表明煙草天蛾Manducasexta血淋巴中的漿細(xì)胞參與對“異己”微球珠的識別和吞噬，而粒細(xì)胞參與昆蟲自身凋亡細(xì)胞的吞噬，這些細(xì)胞表現(xiàn)出內(nèi)化物質(zhì)的能力，并且能夠吞噬大于其自身表面積的顆粒。血細(xì)胞對各種細(xì)菌的反應(yīng)也是不同的。例如，在埃及伊蚊Aedesaegypti中，血細(xì)胞對大腸桿菌的反應(yīng)是吞噬作用，而對滕黃微球菌Micrococcusluteus的反應(yīng)是黑色素化，其中某些被黑化的滕黃微球菌被粒細(xì)胞吞噬(Marmaras and Lampropoulou, 2009)。此外，在不同細(xì)菌之間，吞噬作用的效率和速度存在差異。如在岡比亞按蚊Anophelesgambiae、果蠅細(xì)胞系以及分離的地中海實(shí)蠅Ceratitiscapitata血細(xì)胞中，大腸桿菌比金黃色葡萄球菌Staphylococcusaureus更容易被吞噬(Lamprouetal., 2007; Bryant and Michel, 2016)。

2.2.2吞噬過程

吞噬作用是識別顆粒，將顆粒結(jié)合到細(xì)胞表面并在吞噬物質(zhì)周圍內(nèi)化形成一種稱為“吞噬體”(phagosome)的細(xì)胞器的高度保守過程。吞噬體是吞噬過程發(fā)生的核心，在先天免疫與適應(yīng)性免疫中起著關(guān)鍵作用(Kagan and Iwasaki, 2012; Gray and Botelho, 2017)。但是新形成的吞噬體會(huì)被某些病原體破壞，因此早期的吞噬體會(huì)與核內(nèi)體或溶酶體融合變成成熟的吞噬溶酶體(phagolysosome)，成熟吞噬體的高度水解和消化能力能夠限制細(xì)菌的繁殖，并且在許多情況下可以殺死內(nèi)化的微生物(Peltieretal., 2017)。在吞噬作用期間，吞噬性細(xì)胞和其他細(xì)胞攝取顆粒大小超過約0.5 μm的配體，質(zhì)膜發(fā)生明顯彎曲并形成吞噬杯，細(xì)胞中部突出延伸形成偽足以便包住并內(nèi)化顆粒，細(xì)胞膜在吞噬杯的底部與延伸偽足的起點(diǎn)和尖端處明顯凹陷彎曲(圖1 A)。為了內(nèi)化大顆?；虮姸囝w粒，吞噬細(xì)胞必須從細(xì)胞內(nèi)吸收其他細(xì)胞器的膜，如核內(nèi)體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(圖1 B)，在這個(gè)過程中，外囊(一種與果蠅吞噬體相關(guān)的八聚體復(fù)合物)將吸收的核內(nèi)體束縛到吞噬杯的底部(圖1 C)。內(nèi)化形成的早期吞噬體通過裂變并與溶酶體或核內(nèi)體融合而成熟，以提供特殊的酸性和水解環(huán)境，最終降解被吞噬的顆粒(Stuart and Ezekowitz, 2008; Flannaganetal., 2012)(圖1D-F)。

圖1 吞噬過程示意圖Fig.1 Sketch map of phagocytosis注：A，Particle，病原體顆粒物；Phyagocytic cup，吞噬杯。B，Pseudopod tip，偽足；Pseudopod base，偽足基部；Endosome，核內(nèi)體；Exocyst，外囊。D，Lysosome，溶酶體；Early phagosome，未成熟吞噬體。E，Phagolysosome，吞噬溶酶體。F，Destruction of particle or pathogen killing，破壞顆?；驓⑺啦≡w。

2.2.3吞噬受體分子

吞噬作用是由細(xì)胞表面受體的連接而引發(fā)的，當(dāng)吞噬細(xì)胞表面受體被靶細(xì)胞激活時(shí)，受體與相應(yīng)的配體結(jié)合，吞噬作用被激活，病原體被吞噬。以黑腹果蠅為例，在其細(xì)胞中已鑒定出四類主要的細(xì)胞表面吞噬受體分子(表1)，分別為：①補(bǔ)體樣調(diào)理素(complement-like opsonins)：即含硫酯的蛋白質(zhì)(thioester-containing proteins，TEPs)，TEPs是一類分泌效應(yīng)蛋白的超家族。TEPs家族成員中的巨球蛋白相關(guān)蛋白(macroglobulin-related protein, MCR；即TEPVI)結(jié)合并增強(qiáng)對白色念珠菌Candidaalbicans的吞噬作用(Annaetal., 2017; Upasana and Ioannis, 2017)。其他TEP如：TEPII和TEPIII分別結(jié)合大腸桿菌和金黃色葡萄球菌并增強(qiáng)吞噬作用(Annaetal., 2017; Shokaletal., 2017)。②清道夫受體(scavenger receptors, SR)：是結(jié)構(gòu)上不相關(guān)的多配體受體，結(jié)合聚陰離子配體，并在許多物種中成為重要的模式識別受體(pattern recognition receptors, PRRs)(Gordon and Neyen, 2016; Kimetal., 2017)。在那些缺乏適應(yīng)性免疫的物種中，清道夫受體家族得到了擴(kuò)展，這證實(shí)了它們在宿主防御中的重要性。例如，人類只有3個(gè)CD36樣蛋白(CD36-like protein)的清道夫受體，而黑腹果蠅卻有10個(gè)。這種擴(kuò)增很可能是由這些受體結(jié)合病原體的能力所驅(qū)動(dòng)，這種能力增強(qiáng)了受體對細(xì)菌的識別，并保持果蠅自身的生存優(yōu)勢。B類清道夫受體SR-B: CD36樣蛋白中的Croquemort在果蠅中介導(dǎo)凋亡細(xì)胞的吞噬；另一類B類清道夫受體SR-B: Peste是黑腹果蠅中細(xì)菌的受體，結(jié)合偶然分枝桿菌Mycobacteriumfortuitum(Philips, 2005; Cantonetal., 2013)；C類清道夫受體SR-C: SR-CI是I型膜蛋白，含有與補(bǔ)體控制蛋白和粘蛋白相關(guān)的結(jié)構(gòu)域，并結(jié)合革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌(Rametetal., 2001)。SR-CI中存在高水平的天然多態(tài)性，這與不同程度的細(xì)菌感染抗性相關(guān)(Marmaras and Lampropoulou, 2009)。③新興表皮生長因子樣重復(fù)受體家族(epidermal growth factor (EGF)-like-repeat-containing receptors)：一種黑腹果蠅I型膜蛋白Eater，是第一個(gè)被證明參與微生物識別的EGF樣重復(fù)受體，在漿細(xì)胞中表達(dá)，并廣泛識別病原體(Bretscheretal., 2015)。RNAi篩選發(fā)現(xiàn)Eater是對細(xì)菌起吞噬作用的GATA轉(zhuǎn)錄因子，在果蠅S2細(xì)胞中，Eater的表達(dá)若受到抑制會(huì)降低受體對細(xì)菌的結(jié)合與吸收，缺乏Eater的果蠅巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌的能力會(huì)受損，最終受到單核細(xì)胞增生李斯特菌Listeriamonocytogenes的感染(Kocksetal., 2005; Chung and Kocks, 2011)；Nimrod C1是黑腹果蠅中10個(gè)Nimrod基因簇的一部分，在蠶蛾中也發(fā)現(xiàn)了類似的蛋白清除細(xì)菌(Jánosetal., 2013; Melcarneetal., 2019)；Drape是秀麗隱桿線蟲Caenorhabditiselegans凋亡細(xì)胞受體CED-1中的基因，與黑腹果蠅基因具同源性，其在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和黑腹果蠅巨噬細(xì)胞表面上表達(dá)，負(fù)責(zé)吞噬果蠅凋亡細(xì)胞、修剪軸突以及去除切斷的軸突(Macdonaldetal., 2006; Kuraishietal., 2009)。已發(fā)現(xiàn)Draper的兩個(gè)配體分子是Pretaporter和Calreticulin(Kuraishietal., 2007; Fujitaetal., 2012)。④高度變異的受體和調(diào)理素：唐氏綜合癥細(xì)胞粘附分子(Down syndrome cell-adhesion molecule, DSCAM)，免疫球蛋白超家族成員DSCAM在宿主防御中彌補(bǔ)了果蠅缺乏適應(yīng)性免疫的缺陷來抵御新出現(xiàn)的病原體，DSCAM結(jié)合大腸桿菌并且可能充當(dāng)吞噬細(xì)胞受體和調(diào)理素(Watson, 2005; Peu?etal., 2016)。在岡比亞按蚊細(xì)胞中DSCAM的缺少會(huì)減少對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的吞噬作用(Yuemeietal., 2006; Smithetal., 2011)。除了以上四類細(xì)胞表面吞噬受體之外，黑腹果蠅還表達(dá)其他受體，如肽聚糖識別蛋白(peptidoglycan recognition protein, PGRP)家族中的PGRP-LC，它參與吞噬革蘭氏陰性細(xì)菌，而不吞噬革蘭氏陽性細(xì)菌(Kurata, 2010)；在黑腹果蠅中，PGRP-SA是PGRP家族吞噬革蘭氏陽性細(xì)菌的受體蛋白(Liuetal., 2018)。已鑒定出的這幾類果蠅同源吞噬受體除了DSCAM、Nimrod、PGRP-LC在岡比亞按蚊中表達(dá)，在其它實(shí)蠅類和鱗翅目昆蟲中暫未發(fā)現(xiàn)(Marmaras and Lampropoulou, 2009; Sigle and Hillyer, 2018)。

2.2.4結(jié)節(jié)作用與包囊作用

結(jié)節(jié)是昆蟲主要的細(xì)胞防御機(jī)制，能夠粘附大量細(xì)菌的多個(gè)血細(xì)胞聚集體，形成黑色或未黑色的結(jié)節(jié)(Marmaras and Lampropoulou, 2009)。結(jié)節(jié)的形成不同于吞噬作用將病原體吸收內(nèi)化，而是受到微生物感染后迅速發(fā)生血細(xì)胞微聚集的復(fù)雜多步驟過程，由血細(xì)胞捕獲大量微生物，這些微聚集體通過粘附額外的血細(xì)胞而增大。最后，該過程以黑化為黑色結(jié)節(jié)而結(jié)束，這些結(jié)節(jié)附著在體壁或各種內(nèi)部器官上(Stuart and Ezekowitz, 2008; Shietal., 2014)。到目前為止，類花生酸(eicosanoids)是能介導(dǎo)許多昆蟲物種結(jié)節(jié)的重要化學(xué)物質(zhì)(Kimetal., 2017)，而酚氧化酶原(prophenoloxidase, PPO)和多巴脫羧酶(dopa decarboxylase, Ddc)是參與果蠅血紅細(xì)胞結(jié)節(jié)的重要酶(Siderietal., 2008; Chenetal., 2018)。Satyavathi等(2014)提出昆蟲在感染病原微生物后，血細(xì)胞數(shù)量會(huì)大幅度減少并逐漸被脂肪體捕獲以形成結(jié)節(jié)，在此過程中脂肪體參與結(jié)節(jié)形成，同樣結(jié)節(jié)的發(fā)生也是昆蟲受到真菌及代謝物侵染后細(xì)胞數(shù)量減少的原因。

表1 黑腹果蠅參與吞噬作用的識別受體與相應(yīng)的結(jié)合體

結(jié)節(jié)和包囊的產(chǎn)生均因?yàn)橥庠次锾蠖荒鼙煌淌?。包囊作用是指血?xì)胞與寄生蟲、原生動(dòng)物和線蟲等更大的靶標(biāo)結(jié)合(Grizanovaetal., 2018)。自然界常見的包囊現(xiàn)象如當(dāng)寄生蜂將卵產(chǎn)在果蠅幼蟲體內(nèi)時(shí)，可觀察到包囊(Marmaras and Lampropoulou, 2009)。血細(xì)胞結(jié)合靶標(biāo)后，在其周圍形成多層囊，將病原物包裹在囊內(nèi)，通過局部產(chǎn)生帶有細(xì)胞毒性的自由基活性氧ROS和活性氮RNS或通過窒息將其殺死，最終伴有黑色素化，該囊的形成需要漿細(xì)胞與粒細(xì)胞的參與(Siddiqui and Al, 2014)。在包囊過程中血細(xì)胞數(shù)量明顯減少，是由于血細(xì)胞被用于細(xì)胞粘附而生成黑色素即形成黑色素包囊。所以由此可見，在結(jié)節(jié)形成和包囊作用中，細(xì)胞免疫反應(yīng)中也涉及到體液免疫反應(yīng)的參與，兩種免疫反應(yīng)不可分割。

3 不完全變態(tài)昆蟲免疫和蚜蟲共生體

一直以來，全變態(tài)昆蟲在昆蟲先天免疫研究中都占據(jù)優(yōu)勢，不完全變態(tài)昆蟲的免疫機(jī)制雖有研究，但多局限在直翅目蝗科和半翅目蝽類之中。2010年，隨著首個(gè)完成全基因測序的不完全變態(tài)昆蟲—豌豆蚜Acyrthosiphonpisum基因組注釋的完成，不完全變態(tài)昆蟲的先天免疫機(jī)制受到的關(guān)注度日漸提高。不同于全變態(tài)昆蟲完整的免疫機(jī)制，豌豆蚜基因組中缺失了其它物種保守的免疫成分和途徑，如肽聚糖識別蛋白、C型溶菌酶、抗菌肽中的Defensins、IMD信號通路中的Dredd、Relish和dFADD(Gerardoetal., 2010)。此外，豌豆蚜的血細(xì)胞類型也已被鑒定，包括原血細(xì)胞、漿細(xì)胞、粒細(xì)胞、珠血細(xì)胞和蠟細(xì)胞(wax cells)，這些血細(xì)胞類型不同于全變態(tài)昆蟲的細(xì)胞類型，其功能有待于深入研究(Anton inetal., 2012)。對豌豆蚜免疫系統(tǒng)的不斷探索，必將豐富我們對不完全變態(tài)昆蟲免疫機(jī)制的認(rèn)識。

近年來隨著分子生物學(xué)和基因組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，蚜蟲共生體和昆蟲免疫之間的互作成為研究熱點(diǎn)。在蚜蟲中已經(jīng)鑒定出許多共生體(symbiont)，包括初級共生體(如Buchneraaphidicola)和次級共生體(如Serratiasymbiotica、Hamiltonelladefensa、Regiellainsecticola、Rickettsia、Wolbachia、Spiroplasma、Arsenophonus和SML型共生菌SitobionmiscanthiL. symbiont)。初級共生體通過提供限制其生長和繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)而使宿主受益；次級共生體賦予其宿主適應(yīng)性優(yōu)勢，例如保護(hù)昆蟲宿主免受病原體和天敵的侵害、增強(qiáng)對殺蟲劑的抗性、介導(dǎo)昆蟲的新陳代謝和生物合成(Benoitetal., 2017; Lietal., 2018)。而宿主會(huì)識別病原物相關(guān)模式分子(pathgon-associated molecular patterns, PAMPs)，這也包括了共生體(Chu and Mazmanian, 2013)。這種親密的相互作用往往導(dǎo)致宿主生理和表型的根本變化，其中一方面就是宿主免疫反應(yīng)的改變(Zhengetal., 2011)。蚜蟲共生體在血淋巴中可觀察到，蚜蟲的免疫細(xì)胞是共生體相互作用的主要場地，漿細(xì)胞和粒細(xì)胞在血淋巴中活躍地吞噬初級和次級共生體；在次級共生菌H.defensa中發(fā)現(xiàn)了吞噬溶酶體樣結(jié)構(gòu)但尚未發(fā)現(xiàn)明顯的吞噬現(xiàn)象，推測共生菌吞噬了吞噬溶酶體并有將其內(nèi)化降解的可能(Anton inetal., 2012)。在Laughton等(2015)的研究中發(fā)現(xiàn)豌豆蚜次級共生體H.defensa、R.insecticola的存在改變了血細(xì)胞數(shù)量和包囊反應(yīng)，對酚氧化酶活性無顯著影響，盡管次級共生體的種類會(huì)影響測定結(jié)果，但當(dāng)宿主遺傳背景保持恒定時(shí)，包囊反應(yīng)僅隨R.insecticola的存在而增加，血細(xì)胞數(shù)僅隨H.defensa的存在而增加。在豌豆蚜中，一些次級共生體參與了對真菌病原體和擬寄生蜂的防御，但其機(jī)制尚不完全清楚(Lietal., 2018)。免疫系統(tǒng)如何對共生體的存在作出反應(yīng)，以及共生體以何種方式影響蚜蟲的免疫反應(yīng)，這都需進(jìn)一步研究。

共生體選擇性地改變宿主免疫，而降低或下調(diào)宿主免疫系統(tǒng)可能有助于為共生種群提供穩(wěn)定的生存環(huán)境。所以研究昆蟲體內(nèi)共生體與宿主互作可為開發(fā)新型殺蟲劑提供依據(jù)。

4 結(jié)語

昆蟲所處的生境中存在著多種多樣的病原物，如昆蟲病原真菌、細(xì)菌、病毒、線蟲和寄生蜂等。因此，昆蟲的成功繁衍也必須歸功于自身抵御病原體入侵的能力。脊椎動(dòng)物的適應(yīng)性免疫應(yīng)答能夠通過效應(yīng)淋巴細(xì)胞的克隆擴(kuò)增、抗原受體細(xì)胞突變以及種系重組而建立免疫記憶(Hauton and Smith, 2010)，而昆蟲不具備B和T淋巴細(xì)胞，因此缺乏適應(yīng)性免疫反應(yīng)，但擁有高效的先天免疫系統(tǒng)，能使其應(yīng)對來自所處生境大多數(shù)病原物的威脅。相信隨著對昆蟲先天免疫反應(yīng)相關(guān)分子機(jī)制更深入地研究，將會(huì)為我們提供更加豐富的昆蟲免疫知識并更廣泛地運(yùn)用到實(shí)際中。