6.疟疾过程中胃信号肽表达的变化

为了探索胃pH值升高的潜在机制，我们分析了疟原虫对与胃顶细胞酸分泌调节有关的基因表达的影响。值得注意的是，在受到疟原虫感染的小鼠胃组织中，胃顶叶刺激激素胃泌素（Gast）的表达量减少了两到四倍（图4A），而生长抑素（Sst）的转录物则比模拟小鼠增加了近两倍（图4B）。这一结果表明，控制酸分泌的典型信号机制的改变可能是导致低盐血症的原因之一。

顶叶细胞使用专门的H+-和K+-依赖性腺苷三磷酸酶（ATP4），这些酶集中在细胞内的小管泡上，当受到刺激时，这些小管泡会向顶部定位，主动向胃腔分泌质子，从而产生低pH值。耐人寻味的是，疟疾期间胃中质子泵（Atp4a/b）编码基因的表达略有减少，其中Atp4b相对于模拟小鼠明显减少了两倍（图4C和D）。胃酸分泌通常不是通过改变质子泵成分的表达来调节的，因此我们探讨了转录本丰度的降低是否与顶叶细胞丰度的降低同步，顶叶细胞是表达Atp4a/b的主要细胞。通过光镜（图S7A）和荧光成像（图S7B）对苏木精和伊红（H&E）染色的胃组织进行盲组织病理学成像，以更准确地量化高度嗜酸性细胞。与胃黏膜中的其他细胞群相比，顶叶细胞具有自发荧光，而顶叶细胞的自发荧光染色较强；因此，H&E染色的胃组织切片中的大型自发荧光细胞大多是顶叶细胞。我们比较了模拟动物和感染了疟原虫的动物胃组织中的伊红染色细胞计数，以此来估算胃顶叶细胞的丰度（图S7C）。然而，这项分析发现，疟疾期间胃组织中的胃顶细胞丰度总体上没有明显差异（图4E），这表明pH值升高可能是由于疟原虫感染动物胃中编码质子泵的基因的mRNA丰度降低所致。

7.疟疾期间的促炎信号可降低胃酸

接下来，我们研究了对疟原虫的免疫反应可能如何影响胃酸分泌。在评估胃基因表达的过程中，我们观察到，在感染了疟原虫的小鼠的胃组织中，炎症细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α，由Tnf编码）的转录物升高（图4F）。据报道，TNF-α处理可降低兔顶叶细胞的分泌物反应，TNF-α给药可诱导大鼠顶叶细胞凋亡。此外，众所周知，临床和实验性疟疾都可能与循环TNF-α升高有关，这种反应被认为有助于控制寄生虫的复制，但也可能与重症或脑疟疾有关。与这些发现一致的是，循环TNF-α在感染疟原虫后也高于对照组小鼠（图5A）。因此，我们假设TNF-α对寄生虫的反应可能会干扰胃酸分泌。

在使用TNF-α中和抗体治疗的小鼠中，模拟组和疟原虫感染组的胃pH值相当（图5B,S8A），这表明TNF-α信号转导是疟原虫引起低盐血症的必要条件。在鼠伤寒杆菌的情况下，与使用同种型对照组相比，TNF-α阻断也使模拟小鼠和疟原虫感染小鼠的初始定植率相同（图5C,S8B）。没有对更长的挑战时间点进行评估，因为TNF-α反应也是适当的宿主防御限制全身性鼠伤寒杆菌感染所必需的。尽管TNF-α被阻断，感染疟原虫的小鼠仍出现贫血（图5D），并显示出更高的循环寄生虫血症（图5E）。后者对寄生虫负担的影响实际上是抗体阻断有效的证据，因为疟原虫的早期TNF-α反应与限制寄生虫在宿主体内的复制有关。与同种型处理的对照组相比，TNF-α阻断对受感染小鼠的食量或体重下降没有显著影响（图S8，C至E）。服用抗TNF-α抗体的疟原虫感染小鼠的胃TNF-α转录物仍有增加（图S8F），但TNF-α阻断剂导致前白细胞介素-1的表达减少（图S8G）。表明促炎细胞因子反应可能受到抑制。总体而言，这些结果将宿主在疟原虫感染期间的促炎性TNF-α反应与内在胃酸防御的丧失联系起来，从而增加了对肠道病原体继发感染的易感性。

讨论：

粪便微生物群中兼性厌氧菌的增加与抗生素对结肠微生物群的破坏有关，此外，溃疡性结肠炎或结肠直肠癌患者的结肠发炎时也会出现兼性厌氧菌。在这些情况下，肠杆菌属等兼性厌氧菌相对丰度的增加与结肠环境的改变有关，而我们的研究结果表明，胃酸的变化会影响粪便微生物群的组成。因此，我们关于疟疾如何影响对伤寒杆菌（一种食源性微生物）的定植抗性的研究结果，对于了解影响下消化道微生物群组成的因素（如粪便微生物群图谱评估）具有重要意义。例如，粪便微生物群中来自口腔的大量细菌与整个消化道的多种致病过程有关。在由炎症性肠病、肝硬化和艾滋病毒感染引起的全身性炎症患者的粪便微生物群中，发现了更多的口腔细菌，如镰刀菌。口腔细菌扩散到消化道其他部位在临床上非常重要，尤其是因为口腔微生物群的某些成员与结肠癌和胰腺癌有关。值得注意的是，艾滋病和肝硬化患者都表现出低氯血症，但其潜在机制尚不清楚。我们的研究结果表明，除了降低肠道病原体定植的屏障外，炎症引起的低氯血症还可能导致口腔微生物群扩散到消化道的其他部位。因此，在解释粪便微生物群的变化时可能需要考虑上消化道的生境过滤器，如胃的酸性屏障。