支原体是一种大小在细菌和病毒之间、可自我复制的原核细胞。它具有如下特点:
支原体无论是对于科研或临床用的培养细胞,还是对于工业上的生产细胞,都会产生严重的危害,例如导致细胞基因表达谱改变,但更多具体的改变并不清楚。
2020年《Scientific Report》期刊上发表一篇国外的研究,报道支原体感染乳腺上皮细胞会引发炎性基因上调,导致细胞进入应激状态。
标示着细胞进入应激状态的标志是Lcn2基因表达升高。Lcn2基因常表达在参与先天免疫反应的细胞中支原体感染,这其中即包括上皮细胞。Lcn2基因的产物,在人即是NGAL蛋白,它是有名的肾损伤血清标志物。NGAL可由各种组织的上皮细胞产生,这些组织包括肾、乳腺、子宫、肝脏、胃、小肠、结肠、肺脏等。以往在一些组织上观察到,在病原菌入侵或出现应激时,它的表达就会升高。
在《Scientific Report》上发表的这项研究中,作者采用了乳腺上皮细胞系HC11作为培养细胞,发现不仅支原体污染能引发细胞内的Lcn2基因表达升高,而且仅仅是向培养液中加入支原体膜上的一种成分——MALP-2脂肽,也能使细胞出现Lcn2的表达升高。
作者发现支原体感染,在Lcn2升高之前,被支原体感染的细胞还出现了TNFα、IL-6和IκBζ表达增加。已知TNFα、IL-6是促炎性因子,而IκBζ是炎性信号通路上的关键分子。
作者还揭示了Lcn2基因活化的机制,是需要转录因子NFκB和C/EBP的参与。
该研究的部分数据如下:
图1. 支原体PCR检测显示,被支原体污染的乳腺上皮细胞系HC11存在支原体阳性条带(280bp),证明有支原体污染。加入支原体祛除剂后,支原体条带消失,证明支原体污染已祛除。
Infected:被支原体感染的细胞;
Cured:加入了支原体祛除剂治疗的细胞;
reinfected:被支原体再次感染的细胞。
图片来自该论文。
图2. 与支原体治愈组和支原体未感染组比较,支原体污染组细胞Lcn2、IL-6和TNFα表达显著升高。
Infected:被支原体感染的细胞;
Cured:加入了支原体祛除剂治疗的细胞;
reinfected:被支原体再次感染的细胞;
Uninfected:未被支原体感染的细胞。
图片来自该论文。
该研究很好地诠释了支原体污染细胞后,会使细胞进入应激状态,使炎性基因上调,从而影响整个细胞基因表达谱的改变。尽管是该研究是以乳腺上皮细胞为模型,但对其他上皮细胞乃至其他类型细胞,都具有借鉴意义。因此应在平时的实验和生产中,注意支原体的预防和监测,防止对实验和生产造成不良影响。
参考文献:
Zhao, W., Bendickson, L. & Nilsen-Hamilton, M. The Lipocalin2 Gene is Regulated in Mammary Epithelial Cells by NFκB and C/EBP In Response to Mycoplasma. Sci Rep10, 7641 (2020).
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