AbMole幽門螺桿菌對胃分化凹細胞的趨向性研究

AbMole|幽門螺桿菌對胃分化凹細胞的趨向性研究幽門螺桿菌（Helicobacterpylori，簡稱H.pylori）是一種常見的胃部致病菌，與多種胃部疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關。來自德國維爾茨堡JuliusMaximilians大學分子感染生物學研究所傳染病研究中心的CarmenAguilar,MindaugasPauzuolis,MalvikaPompaiah等多名研究人員發(fā)表了題為《Helicobacterpylorishowstropismtogastricdifferentiatedpitcellsdependentonureachemotaxis》的研究成果。在該文章中，研究人員使用了購自AbMole的Y-27632（目錄號M1817）。研究揭示了H.pylori對胃分化凹細胞的特殊趨向性，這一發(fā)現(xiàn)為深入理解H.pylori的感染機制提供了重要線索。該研究結合人類成人干細胞衍生的胃類器官和單細胞RNA測序技術，旨在確定H.pylori的優(yōu)先靶細胞。研究結果表明，胃類器官和胃類器官衍生的單層細胞代表了胃單位的不同區(qū)域。通過對新鮮分離的人類胃上皮細胞、3D胃類器官和2D單層細胞進行單細胞RNA測序，發(fā)現(xiàn)3D胃類器官主要包含來自腺體區(qū)域的細胞，而2D單層細胞則主要包含凹細胞和其祖細胞。圖1類器官和類器官衍生的單層代表胃單位的不同區(qū)域進一步的研究通過單細胞RNA測序識別了H.pylori的趨向性。對感染H.pylori的細胞進行測序分析，發(fā)現(xiàn)H.pylori并非隨機感染胃細胞，而是優(yōu)先結合凹細胞的一個特定亞群。其中，最小的集群（集群4）代表最高分化的凹細胞，含有最高百分比的感染細胞（65%），而其他代表凹細胞祖細胞的集群1和2中，分別有25%和26%的細胞被感染，代表分化程度最低的細胞的集群3中，只有10%的細胞被感染。這表明H.pylori對凹細胞具有明顯的感染偏好。圖2scRNA-seq顯示幽門螺桿菌與凹坑細胞亞群結合。為了進一步表征H.pylori的優(yōu)先靶細胞群體，研究人員聚焦于這些細胞的特定轉錄譜。通過比較優(yōu)先靶細胞（集群4）與分化程度較低的細胞（集群1-3），發(fā)現(xiàn)了19個差異表達基因，其中5個基因表達上調，14個基因表達下調。研究人員重點關注了表達水平較高的5個基因：GKN1、GKN2、CEACAM5、前列腺干細胞抗原（PSCA）和脯氨酸、組氨酸和甘氨酸豐富1（PHGR1）。這些基因的表達與MUC5AC相似，在集群4中表達水平最高。質譜分析表明，PSCA高表達的細胞也呈凋亡標志物（磷酸化H2A組蛋白家族成員X、切割的多聚ADP-核糖聚合酶）陽性和YAP陰性，這表明該梯度指示細胞分化，集群4可能構成了高度分化的凹細胞群體。圖3幽門螺桿菌靶群的特征是高水平的細胞分化。為了驗證H.pylori的優(yōu)先結合特性，研究人員通過定向分化來控制2D單層細胞中分化凹細胞的豐度。結果表明，通過修改培養(yǎng)基的組成，可以生成三種類型的2D單層細胞，它們在凹或腺型細胞的含量上有所不同。當2D單層細胞中分化凹細胞的數(shù)量增加時，H.pylori的粘附也隨之增加，這表明H.pylori優(yōu)先結合分化的凹細胞，并且這種分化可以引導細菌的粘附增加，在2D和3D環(huán)境中均是如此。此外，研究人員還探究了H.pylori與分化凹細胞結合的相關因素。他們假設特定蛋白質可能介導了這種結合偏好，候選蛋白質為MUC5AC和PSCA。然而，通過CRISPR/Cas9介導的基因敲除實驗，發(fā)現(xiàn)MUC5AC和PSCA對于H.pylori與2D單層細胞的粘附不是必需的。進一步的研究揭示了H.pylori對凹細胞的偏好取決于尿素趨化性和細胞大小。通過經典的趨化性實驗，發(fā)現(xiàn)所有細胞條件培養(yǎng)基都能吸引細菌，但凹細胞條件培養(yǎng)基吸引的細菌約為腺體細胞條件培養(yǎng)基的兩倍。添加500mM尿素可消除H.pylori對凹細胞條件培養(yǎng)基的響應，且刪除H.pylori基因TlpB（該基因編碼識別尿素的受體）會消除細菌對凹細胞的偏好。此外，尿素是氨基酸分解代謝的產物，較大的細胞產生更多的蛋白質，可能分泌更多的尿素。實驗結果表明，凹細胞產生的尿素濃度約為腺體細胞的3倍，且H.pylori感染細胞的百分比與細胞大小相關，即使在沒有凹細胞的情況下也是如此。最后，通過對H.pylori陽性的胃活檢組織進行免疫熒光顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)H.pylori主要存在于表達GKN1的細胞附近，這些細胞位于胃凹的開口處。這表明在體內，H.pylori也優(yōu)先與高度分化的凹細胞緊密相鄰。綜上所述，該研究揭示了H.pylori優(yōu)先結合高度分化的胃凹細胞，這種結合依賴于細菌對宿主細胞釋放的尿素的趨化性，而尿素的分泌與細胞大小相關，因此H.pylori對大細胞具有偏好性。這一發(fā)現(xiàn)不僅