植物细胞通过胞间连丝相连接，这已被人类广泛认识超过一个世纪。近来，在动物细胞中也发现了一种与植物细胞间的胞间连丝类似的管状结构——隧道纳米管(tunneling nanotubes，TNT)^[1]，这种哺乳动物细胞间的膜通道由肌动蛋白细胞骨架支撑，长度变异较大(50~700 nm)，可以传输运载体、钙离子、线粒体、内质网等。TNT具有动态性、异质性，不同于细胞伪足插入细胞培养基，它只存在于细胞间。TNT的发现为药物研究提供了新的靶点，如挽救受损细胞、抑制病毒传播等，但目前缺乏特征性的TNT示踪物质，且TNT的形成不如缝隙连接等紧密、稳定^[2]，这制约了TNT研究的进展^[3]。本文将从细胞水平、分子层面及病原学因素等方面对促进TNT形成的机制作一综述。

炎症条件可以诱导TNT及TNT类似结构的形成。革兰阴性菌内毒素可以诱导哺乳动物产生快速炎症反应，这种反应是组织损伤或感染时发生的主要反应。在小鼠角膜，偶尔可以观察到具有TNT特征的胞膜桥连两个或更多的细胞，但在角膜受到创伤和内毒素侵袭时纳米管形成频率显著增加^{[4, 5]}。研究发现TNT类似结构可以在骨髓间充质干细胞和内毒素侵袭的肺泡细胞间形成，线粒体通过TNT进行转移，从而促进组织修复。骨髓间充质干细胞与肺泡上皮细胞形成包含连接蛋白-43的缝隙连接是形成TNT的先决条件^[6]。佛波酯或钙离子载体激活的小神经胶质细胞之间、TNF-α处理过的腹膜间皮细胞及经过革兰阴性菌内毒素、干扰素处理的单核巨噬细胞之间也观察到了TNT形成增加^{[5, 6]}。

星形胶质细胞、海马神经元在氧化应激时也可形成TNT。研究发现氧化应激所产生的过氧化氢会改变细胞膜的流动性，介导细胞骨架重构，并通过激活p38 MAPK通路促进TNT的形成^[7]。后续研究进一步证明这个TNT的形成依赖于p53转录因子、表皮生长因子受体和Akt/PI3K/mTOR通路的激活，微生物碱及一氧化氮在人类中性粒细胞中会引发长管状延长的突起形成，这些突起可视作TNT的前体，中性粒细胞可依靠这些突起捕获感染组织的细菌^[8]。应激状态产生及随后发生的细胞因子与通路的激活共同促进了TNT的形成。

Fas配体-受体通过激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase)介导细胞凋亡，这在调控免疫系统及肿瘤进展方面意义重大。研究证实，Fas配体可以促使T细胞的TNT形成及所连接细胞的凋亡信号转导，而这种TNT形成依赖于RhoGTPases^{[9, 10]}。Fas信号激活RhoGTPase家族，RhoGTPase反过来促进Fas介导的细胞凋亡，这与现有的结论相符合。通过Fas配体途径介导的TNT形成并不依赖于Caspase激活，说明Fas信号介导的TNT形成与细胞凋亡的主要机制并不完全相同，从而成为一种独立的TNT形成促进因素。

黏附分子和受-配体交互作用是启动TNT形成或稳定已形成的TNT的基础。丝状伪足桥梁，也被称为cytonemes，是连接反转录病毒感染细胞和未感染靶细胞之间形成的细膜管。研究发现，反转录病毒感染细胞与未感染细胞初始接触后，已感染细胞的病毒其囊膜糖蛋白与靶细胞受体分子产生强有力的缔合，形成稳定桥连，进而稳定易感染细胞与未感染细胞间的TNT结构，这种感染与未感染的细胞之间的TNT结构形成依赖于该两种细胞之间的初始接触，从而触发感染病毒的细胞伸出丝状伪足，伪足表面的糖蛋白与未感染病毒的细胞表面受体作用，使伪足与健康细胞融合而形成TNT质膜管道^{[11, 12]}。

研究发现，细胞皮质的肌动蛋白网络调控着细胞表面结构及其外部形状，提示TNT形成可能的内在机制是肌球蛋白分子马达的运动导致了局部皮质的收缩、膜的突起^{[13, 14]}。而M-Sec克隆形成于肿瘤坏死因子刺激过的内皮细胞，首次发现后被鉴定为TNF-α介导蛋白2 (TNFaip2，也称B94)^[13]。M-Sec基因编码一个长度73 000的胞内蛋白，该蛋白与Sce6(exocyst复合物的组成成分之一)同源。至今M-Sec的功能也尚未完全明确。但Sowinski等^[15]发现，RNA干扰导致的M-Sec转录减少大大降低了TNT的形成以及巨噬细胞系(Raw264.7)之间钙离子的传递，过表达M-Sec的HeLa细胞则有更多的膜突起形成。M-Sec是TNT形成的胞膜出芽过程里的中心因素，可能与触发肌动蛋白分子有关，由此说明M-Sec具有促进TNT形成的作用。

与胞间连丝管膜一样，脂质是TNT结构形成及发挥功能的基石，也使其具有动态变化的特点，胞间连丝管膜的曲率与TNT不同，这成为二者的鉴别点之一^[16]。研究表明，细胞膜上脂质与蛋白质的亲和性丛集或可因膜弯曲的能量要求降低从而介导TNT形成。在即将生成丝状伪足或胞膜突起的细胞膜位点上观察到了脂质结构——脂筏的形成(脂筏是这种伪足变化的重要启动因素)，说明脂筏可能是膜管状结构的基本特征之一。而无胆固醇培养基明显抑制了TNT的形成，从而证实胆固醇在TNT结构稳定性中的作用^[17]。

细胞间病毒的传播会导致感染的进展，这已成为感染性疾病研究的重要议题之一。已有文献报道病毒通过TNT和(或)TNT状结构在细胞间转移^{[18, 19]}。 HIV-1感染人类的辅助性T细胞(特别是CD4⁺T细胞)、巨噬细胞和树突状细胞等免疫系统细胞，使得慢性进行性CD4⁺T细胞的缺失，从而导致严重的获得性免疫缺陷综合征(艾滋病)。Sowinski等^[15]证实，TNT直接连接HIV-1感染的CD4⁺T细胞，病毒以TNT物理连接为途径传播至未感染细胞。HIV-1负调控因子(Nef)是一种相对分子质量27 000~35 000的HIV-1辅助蛋白，可以改变T淋巴细胞和树突状细胞肌动蛋白细胞骨架结构和内吞活动，与TNT和(或)TNT样结构的形成相关^{[20, 21]}。

HTLV是人RNA反转录病毒，分HTLV-1和HTLV-2两个型别，其中HTLV-1可引起人T细胞白血病/淋巴瘤和热带痉挛性轻截瘫/HTLV-1相关性脊髓病等。HTLV-1在感染的细胞中几乎不分泌，但能通过病毒学突触等方式有效地实现细胞间接触传递^[22]。Van Prooyen等^[23]发现HTLV-1在Jurkat细胞的异位表达诱导TNT状细胞导管的形成，使病毒p8本身快速传递到邻近细胞。这些导管的形成依赖于肌动蛋白细胞骨架组织。HTLV p8过表达也增加病毒学突触的形成和病毒传播。研究者认为HTLV-1经由病毒学突触与靶细胞接触时，HTLV-1下调p8近端TCR信号并导致T细胞无反应性^{[24, 25]}。他们提出了一个模型：其中p8会侵入邻近的细胞，有利于迅速传递病毒，并且在同一时间，诱导T细胞无反应性从而避免感染细胞的免疫识别。

迄今为止对TNT的了解尚处于起步阶段，研究不够深入也不够成熟，其重要性也未得到足够的重视，许多问题尚不明确，还存在着许多争议。促进TNT形成的机制也不完全清楚。细胞状态改变、分子层面联系、病原微生物感染可促进TNT形成，并对机体产生多样化的作用。缝隙连接在Ca²⁺ 离子流及TNT电信号传递中起重要作用，支持着低电压门控钙通道电信号的双边传递。有研究在排除了缝隙连接、ATP释放、活跃的钙离子运动以及TNT介导的动作电位所致的钙离子流等影响后，发现TNT具有运输钙离子流的功能^[26]。内质网、线粒体、运载体、病毒等经TNT传输也已在多种细胞中观察到^[27]。在干细胞领域，许多种类干细胞，特别是骨髓间充质干细胞已被发现与多种细胞之间形成稳定、数目繁多的TNT样连接结构^{[28, 29]}，TNT或许是干细胞组织修复功能的一大重要机制。

至今，TNT特征性标记物的缺乏严重制约了TNT相关研究的发展。但显微技术的进步已在渐渐弥补关于TNT研究的空白。TNT在细胞间传输的物质对动物体有正面及反面的双重作用，如何利用好这一点成为一个有前景的议题。在临床应用方面国际上多家研究机构已在进行摸索。相关的应用如改善细胞能量供给挽救受损细胞、运输病原体协助免疫细胞限制其扩散、抑制病毒传播等有待进一步研究进行佐证。