果蝇感染模型：循环式体腔感染和接触感染的研究成果

按感染方式，果蝇的感染模型大致可分为：穿刺/显微注射感染；口服感染；体表接触感染。按病原分，则有：细菌（病原菌/共生菌）感染；真菌感染；病毒感染；寄生感染。按感染部位的不同，又可分为胸部感染和腹部感染等。多样而又广泛的感染体系，赋予了果蝇广泛研究微生物与宿主相互作用的巨大研究价值。

自然界中的动物极易受到尖利物体（如植物茎叶上的刺）的刺伤，致使体液与外界微生物直接接触，导致局部感染，甚至经血液引发系统性感染。因此，穿刺感染是较为常见的感染方式。科学家多使用锋利的钨丝针蘸取，或采用毛细玻璃针定量地吸取微生物悬液，刺穿果蝇的外骨骼，将病原微生物注入果蝇的肌肉或体腔。由于果蝇的体液系统是开放循环式的，体腔感染也称为血液感染或系统性感染。

这种穿刺感染，一方面可以放大微生物的免疫刺激信号和毒力作用，另一方面可用以直接研究微生物与体液的相互作用，使人们能够更清晰地观察微生物对机体的影响，解决在人类中不好模拟的很多感染问题。

果蝇穿刺感染帮助解析通过伤口传播的人类致死性革兰氏阴性菌——绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）的毒力因子，发现促凋亡信号通路对引发人类严重腹泻的高致病性菌——鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）的控制作用。而引发人类肺炎的金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）常被用于果蝇穿刺感染，来研究血细胞的吞噬功能。还有，产单核细胞李斯特菌（Listeria monocytogenes）是可以造成人类流感样症状及肠炎的革兰氏阳性菌，也是研究宿主与胞内菌相互作用的经典微生物。在果蝇中的研究也揭示了自噬和吞噬作用可以有效地抑制胞内菌传播的机制。

“吃”是生物体无法回避的问题，因此伴随饮食而引起的消化系统感染，是自然界最为常见的感染情况。

科学家将微生物与糖味食物混合，通过诱导果蝇摄食而使微生物进入消化道，从而完成口服感染模型的构建。人类和果蝇大多处在同样的自然环境之中，许多感染人类消化系统的微生物，也能感染果蝇，而且人的肠上皮结构和主要发育信号与果蝇十分相似。所以，果蝇的口服感染模型不仅回答了人类消化道感染的大量先天免疫问题，而且促进了肠道干细胞在感染条件下介导组织修复的研究。

果蝇的口服感染模型很好地模拟了可通过饮食传播引发人类严重腹泻并危及生命的革兰氏阴性菌——霍乱弧菌（Vibrio cholerae）的疾病特征和生理应答。由此模型发现了沙雷氏菌（Serratia marcescens）不仅可以破坏肠上皮细胞，导致人类肠炎甚至死亡，还可以诱导肠上皮细胞恶性增殖而形成肿瘤。通过研究果蝇和人类感染效果高度一致的肠道共生菌——粪肠球菌（Enterococcus faecalis），科学家深入阐述了共生菌群的群体感应现象，即某些共生菌在肠道菌群紊乱时，会失控扩增，从而表达出只在大量增殖时才能产生的高毒力因子，最终转变为破坏肠上皮结构并引发强烈肠炎的有害菌。(www.xing528.com)

果蝇体表接触感染模型多见于真菌感染研究。例如，前文提到的烟曲霉菌，揭示了Toll介导的保守的先天免疫信号通路。白色念珠菌（Candida albicans）则让科学家发现了可降解细胞间黏附因子的酶，明白了病原如何破坏组织结构并扩散至全身的感染机理。

寄生蜂（Leptopilina boulardi）可通过尾针将卵产在果蝇的幼虫中，造成寄生感染。在该感染模型中，人们发现了寄生体如何通过改变宿主血细胞的性状来逃离被包埋的奥秘。

烟曲霉菌丝在果蝇身体上失控增殖

［引自Lemaitre B,Nicolas E,Michaut L,et al.The dorsoventral regulatory gene cassette spatzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in Drosophila adults.Cell,1996,86: 973—983］

此外，果蝇细胞也能体外培养，直接用于感染的生化机理研究。