A Novel Gastric Spheroid Co-culture Model Reveals Chemokine-Dependent Recruitment of Human Dendritic Cells to the Gastric Epithelium

一種新型胃球體共培養(yǎng)模型揭示趨化因子依賴性的人樹突狀細(xì)胞向胃上皮的募集

來(lái)源：Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology, Volume 8, Issue 1, 2019，page 157-171

《細(xì)胞與分子胃腸病學(xué)和肝病學(xué)》第8卷第1期，2019年，第157-171頁(yè)

 

摘要

這篇論文摘要闡述了研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的人胃上皮球體與單核細(xì)胞來(lái)源的樹突狀細(xì)胞（MoDCs）的共培養(yǎng)模型，用于研究胃上皮與樹突狀細(xì)胞之間的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，樹突狀細(xì)胞能夠自發(fā)遷移到胃上皮的基底側(cè)表面，并通過(guò)趨化因子依賴性機(jī)制建立緊密接觸。幽門螺桿菌（H pylori）感染胃球體后，增加了樹突狀細(xì)胞的招募，并使得樹突狀細(xì)胞能夠吞噬細(xì)菌。摘要還提到，研究通過(guò)蛋白質(zhì)陣列、基因表達(dá)分析和趨化性實(shí)驗(yàn)鑒定了上皮來(lái)源的趨化因子，如CXCL1、CXCL16、CXCL17和CCL20，這些因子在樹突狀細(xì)胞招募中起關(guān)鍵作用。結(jié)果在人類胃組織樣本中得到驗(yàn)證，表明胃上皮主動(dòng)招募樹突狀細(xì)胞進(jìn)行免疫監(jiān)視和病原體采樣。

 

研究目的

本研究旨在探討胃上皮是否通過(guò)趨化因子依賴性機(jī)制主動(dòng)招募樹突狀細(xì)胞，以進(jìn)行免疫監(jiān)視和病原體采樣，特別是在幽門螺桿菌感染背景下。具體目標(biāo)是利用新型共培養(yǎng)模型驗(yàn)證胃上皮細(xì)胞在穩(wěn)態(tài)和感染狀態(tài)下對(duì)樹突狀細(xì)胞招募的影響，并識(shí)別相關(guān)的趨化因子機(jī)制，從而深入理解胃黏膜免疫反應(yīng)。

 

研究思路

研究思路首先建立人胃上皮球體培養(yǎng)體系，使用原代胃上皮細(xì)胞形成三維球體結(jié)構(gòu)。然后，通過(guò)微注射技術(shù)將幽門螺桿菌導(dǎo)入球體腔腔以模擬感染。共培養(yǎng)模型通過(guò)將人單核細(xì)胞來(lái)源的樹突狀細(xì)胞（MoDCs）添加到球體培養(yǎng)物中，觀察樹突狀細(xì)胞的遷移和相互作用。研究采用共聚焦顯微鏡分析樹突狀細(xì)胞招募和抗原攝取，使用蛋白質(zhì)陣列和PCR陣列鑒定上皮分泌的趨化因子，并通過(guò)Transwell趨化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證趨化因子活性。此外，利用人類胃組織樣本進(jìn)行免疫組化分析，以驗(yàn)證體外模型的發(fā)現(xiàn)。整個(gè)研究通過(guò)多方法結(jié)合，確保數(shù)據(jù)的可靠性和生物學(xué)相關(guān)性。

 

測(cè)量的數(shù)據(jù)及研究意義

1 樹突狀細(xì)胞招募數(shù)量：通過(guò)共聚焦顯微鏡量化與胃球體上皮接觸的樹突狀細(xì)胞數(shù)量，顯示幽門螺桿菌感染后招募增加（圖1C、圖3E）。研究意義在于證實(shí)胃上皮在感染時(shí)主動(dòng)增強(qiáng)免疫細(xì)胞招募，為黏膜免疫應(yīng)答提供直接證據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)自圖1和圖3。

 

 

 

2 趨化因子表達(dá)水平：使用蛋白質(zhì)陣列和PCR陣列測(cè)量胃球體上清液中的趨化因子濃度，如CXCL1、CCL20等，感染后顯著上調(diào)（圖4D、4E）。研究意義在于識(shí)別關(guān)鍵趨化因子驅(qū)動(dòng)樹突狀細(xì)胞遷移，揭示分子機(jī)制，數(shù)據(jù)來(lái)自圖4。

 

 

3 氧濃度測(cè)量：使用丹麥Unisense氧微電極（型號(hào)OX-25）測(cè)量胃球體腔內(nèi)的氧分壓，顯示感染后氧濃度降低（圖3B）。研究意義在于評(píng)估微生物環(huán)境影響，提示低氧可能促進(jìn)細(xì)菌存活和免疫互動(dòng)，數(shù)據(jù)來(lái)自圖3。

4 樹突狀細(xì)胞吞噬功能：通過(guò)共聚焦顯微鏡觀察樹突狀細(xì)胞對(duì)GFP標(biāo)記的幽門螺桿菌的攝取，顯示感染后吞噬活動(dòng)增強(qiáng)（圖7A-D）。研究意義在于證明樹突狀細(xì)胞在共培養(yǎng)模型中具有功能性抗原呈遞能力，數(shù)據(jù)來(lái)自圖7。

 

5 組織樣本驗(yàn)證：人類胃活檢樣本的免疫組化分析顯示，幽門螺桿菌感染患者上皮附近樹突狀細(xì)胞數(shù)量增加（圖6C、6D）。研究意義在于將體外模型結(jié)果轉(zhuǎn)化為臨床相關(guān)性，強(qiáng)化發(fā)現(xiàn)的可信度，數(shù)據(jù)來(lái)自圖6。

 

結(jié)論

1 胃上皮通過(guò)分泌趨化因子主動(dòng)招募樹突狀細(xì)胞，形成免疫監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，在穩(wěn)態(tài)和感染狀態(tài)下均發(fā)揮作用。

2 幽門螺桿菌感染增強(qiáng)趨化因子表達(dá)（如CCL20、CXCL1），從而增加樹突狀細(xì)胞招募，促進(jìn)病原體采樣和免疫激活。

3 新型共培養(yǎng)模型有效模擬人胃黏膜環(huán)境，為研究上皮-免疫細(xì)胞互動(dòng)提供了可靠平臺(tái)，具有廣泛的應(yīng)用潛力。

4 研究強(qiáng)調(diào)了趨化因子在胃黏膜免疫中的核心角色，為開發(fā)靶向療法奠定基礎(chǔ)。

 

使用丹麥Unisense電極測(cè)量數(shù)據(jù)的研究意義

使用丹麥Unisense氧微電極（型號(hào)OX-25）測(cè)量的數(shù)據(jù)在本研究中用于量化胃球體腔內(nèi)的氧濃度變化，直接評(píng)估幽門螺桿菌感染對(duì)微環(huán)境氧水平的影響。測(cè)量顯示，感染后球體腔氧分壓降低（圖3B），這可能與幽門螺桿菌的微需氧特性相關(guān)，表明感染創(chuàng)造了低氧環(huán)境，可能增強(qiáng)細(xì)菌存活并調(diào)節(jié)上皮-免疫細(xì)胞互動(dòng)。Unisense電極的高空間分辨率（尖端直徑25μm）允許精確局部測(cè)量，最小化組織損傷，確保數(shù)據(jù)可靠性。這些氧濃度數(shù)據(jù)為理解感染背景下微生物與宿主互動(dòng)的代謝環(huán)境提供了關(guān)鍵見解，補(bǔ)充了趨化因子研究，共同揭示胃黏膜免疫應(yīng)答的復(fù)雜性?？傊?，該電極的應(yīng)用強(qiáng)化了模型的生理相關(guān)性，突出了微環(huán)境因素在免疫調(diào)節(jié)中的重要性。