研究簡介:本研究通過開發(fā)一種新型的人胃上皮細胞球體與單核細胞衍生樹突狀細胞（MoDCs）的共培養(yǎng)模型，揭示了胃上皮細胞在幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）感染下通過趨化因子依賴性機制主動募集樹突狀細胞（DCs）的現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)為理解胃黏膜免疫反應(yīng)提供了新的視角，并為研究幽門螺桿菌感染的免疫機制提供了有力的實驗工具。幽門螺桿菌是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致慢性胃炎、消化性潰瘍病和胃癌的主要病原體。胃黏膜中的樹突狀細胞（DCs）作為抗原遞呈細胞，在啟動適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，胃黏膜中DCs如何被募集并與胃上皮細胞相互作用的機制尚不清楚。本研究通過構(gòu)建胃上皮細胞球體與MoDCs的共培養(yǎng)模型，模擬了胃黏膜的生理環(huán)境，為研究胃上皮細胞與免疫細胞的相互作用提供了新的平臺。胃上皮細胞球體通過顯微注射感染幽門螺桿菌，并與MoDCs共培養(yǎng)。

結(jié)果顯示，MoDCs能夠自發(fā)遷移到胃上皮細胞的基底側(cè)，并與上皮細胞建立緊密接觸。此外幽門螺桿菌感染顯著增加了DCs的募集，這一過程涉及多種趨化因子的上調(diào)，包括CXCL1、CXCL16、CXCL17和CCL20。這些趨化因子在未感染的胃上皮細胞中也有基礎(chǔ)分泌水平，但在感染后顯著上調(diào)，表明幽門螺桿菌感染通過增強上皮細胞趨化因子的分泌來促進DCs的募集。此外研究還發(fā)現(xiàn)，與幽門螺桿菌感染的胃上皮細胞球體共培養(yǎng)的MoDCs能夠吞噬幽門螺桿菌，這進一步證實了胃上皮細胞與DCs之間的相互作用有助于病原體的采樣和免疫監(jiān)視。通過對人體胃組織樣本的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌感染的胃組織中趨化因子表達增強，且DCs與上皮細胞的接觸增加，這與體外共培養(yǎng)模型的結(jié)果一致。

本研究的創(chuàng)新之處在于開發(fā)了一種能夠模擬胃黏膜生理環(huán)境的共培養(yǎng)模型，該模型不僅允許免疫細胞與胃上皮細胞的直接相互作用，還能夠支持幽門螺桿菌的長期感染。這一模型為研究胃黏膜免疫反應(yīng)提供了新的工具，并為理解幽門螺桿菌感染的免疫機制提供了新的視角。

Unisense微電極系統(tǒng)的應(yīng)用

Unisense微電極應(yīng)用于精確測量微小空間內(nèi)的氧濃度。使用直徑為25微米的OX-25克拉克型氧微電極，通過電機控制的微機械手將電極放置在胃上皮細胞球體的表面或內(nèi)部，從而測量球體腔內(nèi)的氧濃度分布。微電極測量的氧濃度數(shù)據(jù)表明，胃球體內(nèi)部的微環(huán)境與人體胃黏膜的生理條件相似。這種低氧環(huán)境不僅支持幽門螺桿菌的生長，還可能影響胃上皮細胞的代謝和功能。通過模擬這種生理條件，研究人員能夠更準確地研究幽門螺桿菌感染對胃上皮細胞的影響，以及樹突狀細胞（DCs）在感染中的募集和功能。

實驗結(jié)果

通過構(gòu)建一種新型的人胃上皮細胞球體與單核細胞衍生樹突狀細胞（MoDCs）的共培養(yǎng)模型，揭示了胃上皮細胞在幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）感染下通過趨化因子依賴性機制主動募集樹突狀細胞（DCs）的現(xiàn)象，并闡明了其潛在的分子機制。上皮細胞能夠通過分泌趨化因子主動募集樹突狀細胞（DCs）。在穩(wěn)態(tài)條件下，未感染的胃上皮細胞球體已經(jīng)能夠分泌多種趨化因子（如CXCL1、CXCL8、CCL20等），并吸引MoDCs向其遷移。這表明胃上皮細胞與免疫細胞之間的相互作用是動態(tài)的，并且在沒有感染的情況下也存在免疫監(jiān)視機制。幽門螺桿菌感染顯著增強了胃上皮細胞對DCs的募集能力。研究通過共培養(yǎng)實驗和趨化因子分析發(fā)現(xiàn)，感染后胃上皮細胞分泌的趨化因子（如CXCL1、CXCL16、CXCL17、CCL20等）顯著上調(diào)。這些趨化因子的上調(diào)直接促進了DCs向胃上皮細胞的遷移，從而增強了免疫細胞在感染部位的聚集。對幽門螺桿菌感染的人體胃組織樣本的分析，研究發(fā)現(xiàn)感染部位的趨化因子表達顯著增強，且DCs與胃上皮細胞的接觸增加。這表明體外共培養(yǎng)模型的結(jié)果與體內(nèi)實際情況一致，進一步驗證了研究結(jié)論的可靠性。

圖1、MoDC與胃上皮細胞球體共培養(yǎng)后會自發(fā)遷移到胃上皮細胞的基外側(cè)。(A)DC-上皮球體共培養(yǎng)模型的圖示。(B)代表性培養(yǎng)板底部的熒光共聚焦圖像顯示了積聚細胞的Matrigel邊界。藍色，CellTracker DeepRed標記的DC；紅色，表達mCherry的球形細胞。標尺：200μm。(C)具有代表性的胃球體，周圍有CellTracker Green標記的MoDCs。相位對比圖像與綠色熒光圖像的合并。箭頭表示累積的MoDCs。比例尺：200μm。(D)對延時圖像的粒子追蹤分析顯示，DC軌跡指向球體。虛線表示球體的位置。圖像由EVOS FL Auto系統(tǒng)以10倍物鏡采集，代表4個獨立實驗。(E)表達mCherry的胃球體和細胞追蹤DeepRed標記的MoDCs(藍色)的延時共焦成像顯示MoDCs被快速募集到球體中。共培養(yǎng)開始后不同時間點獲得的單張圖像和8小時后獲得的50張切片的Z疊投影(右圖，步長10μm)。