支原體是一種大小在細(xì)菌和病毒之間、可自我復(fù)制的原核細(xì)胞。它具有如下特點(diǎn)：

• 支原體無細(xì)胞壁，有簡單的質(zhì)膜。
• 具有高度多形性，多呈不規(guī)則球狀、長絲狀，可分枝。可穿過0.45µm孔徑的濾膜。
• 支原體寄生于人、動物、植物、昆蟲細(xì)胞，為寄生生活。
• 支原體容易附著于細(xì)胞表面，與宿主細(xì)胞胞膜融合并交換成分。

支原體無論是對于科研或臨床用的培養(yǎng)細(xì)胞，還是對于工業(yè)上的生產(chǎn)細(xì)胞，都會產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，例如導(dǎo)致細(xì)胞基因表達(dá)譜改變，但更多具體的改變并不清楚。

2020年《Scientific Report》期刊上發(fā)表一篇國外的研究，報道支原體感染乳腺上皮細(xì)胞會引發(fā)炎性基因上調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)入應(yīng)激狀態(tài)。

標(biāo)示著細(xì)胞進(jìn)入應(yīng)激狀態(tài)的標(biāo)志是Lcn2基因表達(dá)升高。Lcn2基因常表達(dá)在參與先天免疫反應(yīng)的細(xì)胞中，這其中即包括上皮細(xì)胞。Lcn2基因的產(chǎn)物，在人即是NGAL蛋白，它是有名的腎損傷血清標(biāo)志物。NGAL可由各種組織的上皮細(xì)胞產(chǎn)生，這些組織包括腎、乳腺、子宮、肝臟、胃、小腸、結(jié)腸、肺臟等。以往在一些組織上觀察到，在病原菌入侵或出現(xiàn)應(yīng)激時，它的表達(dá)就會升高。

在《Scientific Report》上發(fā)表的這項研究中，作者采用了乳腺上皮細(xì)胞系HC11作為培養(yǎng)細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)不僅支原體污染能引發(fā)細(xì)胞內(nèi)的Lcn2基因表達(dá)升高，而且僅僅是向培養(yǎng)液中加入支原體膜上的一種成分——MALP-2脂肽，也能使細(xì)胞出現(xiàn)Lcn2的表達(dá)升高。

作者發(fā)現(xiàn)，在Lcn2升高之前，被支原體感染的細(xì)胞還出現(xiàn)了TNFα、IL-6和IκBζ表達(dá)增加。已知TNFα、IL-6是促炎性因子，而IκBζ是炎性信號通路上的關(guān)鍵分子。

作者還揭示了Lcn2基因活化的機(jī)制，是需要轉(zhuǎn)錄因子NFκB和C/EBP的參與。

該研究的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下：

 

圖1. 支原體PCR檢測顯示，被支原體污染的乳腺上皮細(xì)胞系HC11存在支原體陽性條帶（280bp），證明有支原體污染。加入支原體祛除劑后，支原體條帶消失，證明支原體污染已祛除。

Infected：被支原體感染的細(xì)胞；

Cured：加入了支原體祛除劑治療的細(xì)胞；

reinfected：被支原體再次感染的細(xì)胞。

圖片來自該論文。

 

圖2. 與支原體治愈組和支原體未感染組比較，支原體污染組細(xì)胞Lcn2、IL-6和TNFα表達(dá)顯著升高。

Infected：被支原體感染的細(xì)胞；

Cured：加入了支原體祛除劑治療的細(xì)胞；

reinfected：被支原體再次感染的細(xì)胞；

Uninfected：未被支原體感染的細(xì)胞。

圖片來自該論文。

該研究很好地詮釋了支原體污染細(xì)胞后，會使細(xì)胞進(jìn)入應(yīng)激狀態(tài)，使炎性基因上調(diào)，從而影響整個細(xì)胞基因表達(dá)譜的改變。盡管是該研究是以乳腺上皮細(xì)胞為模型，但對其他上皮細(xì)胞乃至其他類型細(xì)胞，都具有借鑒意義。因此應(yīng)在平時的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中，注意支原體的預(yù)防和監(jiān)測，防止對實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)造成不良影響。

參考文獻(xiàn)：

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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