支原體污染引發(fā)細胞應激狀態(tài)的一則報道

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

• 支原體無(wú)細胞壁，有簡(jiǎn)單的質(zhì)膜。
• 具有高度多形性，多呈不規則球狀、長(cháng)絲狀，可分枝?？纱┻^(guò)0.45µm孔徑的濾膜。
• 支原體寄生于人、動(dòng)物、植物、昆蟲(chóng)細胞，為寄生生活。
• 支原體容易附著(zhù)于細胞表面，與宿主細胞胞膜融合并交換成分。

支原體無(wú)論是對于科研或臨床用的培養細胞，還是對于工業(yè)上的生產(chǎn)細胞，都會(huì )產(chǎn)生嚴重的危害，例如導致細胞基因表達譜改變，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胞會(huì )引發(fā)炎性基因上調，導致細胞進(jìn)入應激狀態(tài)。

標示著(zhù)細胞進(jìn)入應激狀態(tài)的標志是Lcn2基因表達升高。Lcn2基因常表達在參與先天免疫反應的細胞中，這其中即包括上皮細胞。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志物。NGAL可由各種組織的上皮細胞產(chǎn)生，這些組織包括腎、乳腺、子宮、肝臟、胃、小腸、結腸、肺臟等。以往在一些組織上觀(guān)察到，在病原菌入侵或出現應激時(shí)，它的表達就會(huì )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胞系HC11作為培養細胞，發(fā)現不僅支原體污染能引發(fā)細胞內的Lcn2基因表達升高，而且僅僅是向培養液中加入支原體膜上的一種成分——MALP-2脂肽，也能使細胞出現Lcn2的表達升高。

作者發(fā)現，在Lcn2升高之前，被支原體感染的細胞還出現了TNFα、IL-6和IκBζ表達增加。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基因活化的機制，是需要轉錄因子NFκB和C/EBP的參與。

該研究的部分數據如下：

 

圖1. 支原體PCR檢測顯示，被支原體污染的乳腺上皮細胞系HC11存在支原體陽(yáng)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：被支原體感染的細胞；

Cured：加入了支原體祛除劑治療的細胞；

reinfected：被支原體再次感染的細胞。

圖片來(lái)自該論文。

 

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

Infected：被支原體感染的細胞；

Cured：加入了支原體祛除劑治療的細胞；

reinfected：被支原體再次感染的細胞；

Uninfected：未被支原體感染的細胞。

圖片來(lái)自該論文。

該研究很好地詮釋了支原體污染細胞后，會(huì )使細胞進(jìn)入應激狀態(tài)，使炎性基因上調，從而影響整個(gè)細胞基因表達譜的改變。盡管是該研究是以乳腺上皮細胞為模型，但對其他上皮細胞乃至其他類(lèi)型細胞，都具有借鑒意義。因此應在平時(shí)的實(shí)驗和生產(chǎn)中，注意支原體的預防和監測，防止對實(shí)驗和生產(chǎn)造成不良影響。

參考文獻：

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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