动态单细胞转录组学揭示 lsamp 指导的雄性日本血吸虫神经网络形成，驱动雌性生殖

为什么寄生虫的交配很重要

血吸虫病是一种寄生性疾病，影响超过2.5亿人，主要分布在医疗条件有限的贫困地区。该病的危害并非来自蠕虫的咬伤或毒素，而是由雌性寄生虫在体内大量产卵所致。令人惊讶的是，雌性蠕虫只有在与雄性交配后才能成熟并开始产卵。本研究提出了一个看似简单却至关重要的问题：雄性究竟做了什么来开启雌性的生育能力——如果能关闭这一开关，是否能阻断疾病传播？

细胞级绘制一个隐秘世界的地图

为了解答这一点，研究者在雄雌配对并发生性成熟的关键时期，构建了血吸虫（Schistosoma japonicum）的详细“细胞图谱”。他们使用单细胞RNA测序（一种读取单个细胞中基因活性的方法），分析了在小鼠感染后四个时间点收集的10多万细胞。研究识别出76种不同的细胞类型，包括多类神经细胞、干细胞和生殖细胞。这使他们能够追踪在蠕虫生长并开始繁殖时，特定细胞群如何扩增、缩减或改变身份。

跟踪精子与卵子的生成过程

通过聚焦睾丸、卵巢及相关组织的细胞，团队重建了精子与卵子逐步发育的过程。他们展示了生殖系干细胞如何通过雄雌不同的基因表达程序，分化为晚期精子和卵细胞。在雌性中，支持卵子生长的基因强调蛋白质合成与包装；而在雄性中，则更多侧重于纤毛与微管等帮助精子运动的结构。研究还绘制了雌性大量支撑卵的器官（卵黄腺，vitellaria）如何通过中间阶段发育，并鉴定出新的基因标记，用以揭示各生殖组织的成熟程度。

位于抱雌沟的雄性专属神经回路

最引人注目的发现之一来自神经系统。图谱显示出五条清晰的神经谱系，而非零散的神经细胞集合，其中若干谱系在雄雌之间存在差异。三种神经元类型——命名为 N2.2、N3.2 和 N4.3——在雄性中显著富集，并聚集在雄性交抱雌体时用来搂抱雌性的专用槽——抱雌沟（gynecophoric canal）内。在这些神经元中，N4.3 尤为突出，因为其表达名为 nrps 的基因，该基因编码产生 BATT 的酶——BATT 是一种小肽信息素，先前已被证明能刺激雌性的性发育。换言之，N4.3 细胞就是雄性用来开启雌性生育的“信号站”。

维持信号传递的一种引导分子

为了解 N4.3 神经元的工作机制，研究者寻找那些可能引导其发育与功能的基因。他们将注意力集中在 lsamp 上——该基因在其他动物中已知有助于神经元连接和轴突维持。在雄性血吸虫中，lsamp 在与产生 BATT 酶的 N4.3 神经元相同的细胞中被激活，并且随着蠕虫成熟其活性急剧上升。通过 RNA 干扰降低雄性中的 lsamp，研究团队发现与之配对的雌性未能完全发育卵巢与卵黄腺，几乎不产卵。然而 N4.3 神经元仍然存在，nrps 基因仍在表达，BATT 的原料化学成分也未见变化。取而代之的是，lsamp 缺失的雄性显示出受损的神经纤维和沿稳定化微管受扰乱的囊泡运输，并且体内及分泌到周围环境的 BATT 量显著减少。这表明 lsamp 对维持一条腹侧神经网络至关重要，该网络将一种关键前体（很可能是 β-丙氨酸）输送到 N4.3 神经元，使其能合成足量信息素来激活雌性。

关闭生殖开关

对非专业读者来说，主要信息是：该寄生虫致病能力依赖于雄雌虫之间通过专门的神经网络和微小信息素进行的亲密“对话”。研究表明，一种单一的引导分子 lsamp 有助于构建并维持雄性的腹侧神经连线；当该连线失败时，雄性无法发出足够强的化学信号使雌性的生殖器官完全成熟，从而导致产卵显著减少。通过高分辨率绘制寄生虫的细胞图谱并揭示这一雄性专属的神经回路，工作为阻断产卵提供了新的思路——这可能成为控制血吸虫病的策略之一，尤其是在当前治疗主要依赖一种已老化药物的情形下。

引用: You, Y., Cheng, S., Chen, X. et al. Dynamic single-cell transcriptomics reveals lsamp-guided neural network formation in male S. japonicum driving female reproduction. Nat Commun 17, 1602 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68305-7

关键词: 血吸虫病, 单细胞转录组学, 寄生虫繁殖, 神经回路, 信息素信号