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肠道上皮细胞与微生物新发现,胎牛血清助力科研

更新时间:2023-07-07  |  点击率:250

肠道上皮细胞是肠道相关研究中,重要的一类细胞模型。培养肠道上皮细胞有时需要胎牛血清的参与。Ausbian进口胎牛血清,内毒素含量低,通过各项微生物学检测,为细胞实验保驾护航。

 

生物膜由嵌入细胞外基质的微生物群落组成,具有高度组织化的结构,保护被包裹的微生物免受不利环境条件的影响。形成生物膜的微生物在系统发育上是多样的,但具有共同的特征,例如对生物表面或人造材料的粘附和适应,在细胞外聚合物物质基质中形成活细胞簇,以及表现出粘弹性特性。

 

生物膜的形成启动了一个协调良好的程序,包括基因表达、细胞间通信和社区水平通信的改变。例如,在大肠杆菌中,控制卷曲纤维和I型菌毛产生的基因如csgDfimB,运动调节基因如motAfliA,群体感应基因如luxSmqsR都参与生物膜的形成和发育病原性生物膜生活方式的一个特征是能够在抗菌剂和宿主免疫的存在下生存,这有助于耐药性和持续和复发性感染然而,迄今为止,关于宿主和生物膜如何在复杂的组织微环境中相互作用以及宿主如何在体内预防和克服潜在有害的生物膜形成的知识很少。

 

因此,对宿主-生物膜相互作用的研究代表了生物膜生物学的一个基本但尚未得到充分研究的方面,并将极大地促进我们对相关疾病条件下生物膜致病性的理解。

 

在肠道中,新出现的证据将结肠生物膜与炎症性肠病(IBDs)和结直肠癌的发病机制联系起来。在结直肠癌患者中,生物膜位于上皮表面以上的内黏液层,可促进炎症反应,加重炎症相关的肿瘤发生这些在患者身上的观察结果激发了人们对肠道疾病中长期被忽视的生物膜的兴趣,并提出了一些关于肠道相关生物膜的基本问题。

 

首先,传统上认为,细菌在个体或群体水平上的内在改变驱动了生物膜的形成鉴于生物膜与肠道组织的密切关系,尚不清楚宿主因素是否参与促进或限制生物膜的形成。其次,由于肠道组织由组织良好的隐窝结构组成,生物膜-上皮相互作用的程度没有很好地表征,生物膜除了局限于上皮表面外,还可能与肠道组织有广泛的接触。第三,致病微生物和共生微生物对肠道生物膜的贡献尚不清楚。

 

近日,发表在《Cell Reports》上,标题为:“Interactions between host and intestinal crypt-resided biofilms are controlled by epithelial fucosylation"的文章,展示了结肠炎早期粘液相关生物膜占据隐窝的模式,这在遗传上依赖于细菌生物膜形成能力,并受到宿主上皮α1,2-聚焦化的限制。

 

在健康的宿主中,由于宿主具有强大的防御机制,如上皮屏障功能,细菌在肠道中稳定建立致病性生物膜可能会遇到很大的困难。肠道上皮细胞(IECs)的屏障功能是宿主抵御微生物入侵的第一道防线。IEC屏障功能的缺陷通常导致对感染和共生细菌入侵的易感性增加,这与体内平衡的破坏和ibd有关。由杯状细胞分泌的高度糖基化的粘液覆盖在粘膜表面,这是宿主防御系统的关键组成部分

 

α1,2-聚焦化是IECs的一种o链糖基化形式,由聚焦转移酶1 (Fut1)Fut2催化,它们通过α1-2链介导L-聚焦在粘膜聚糖末端β- d -半乳糖残基上。1α1,2- focal修饰上皮顶端表面的粘膜聚糖,这为α1,2- focal与腔内微生物接触和相互作用提供了机会。FUT2基因的多态性与各种人类疾病的风险增加有关,包括细菌感染和ibds动物研究也表明α1,2-聚焦化可以保护小鼠免受鼠伤寒沙门氏菌或啮齿柠檬酸杆菌的感染。然而,上皮α1,2-聚焦化如何保护宿主免受肠道微生物的侵害尚不清楚,粘膜α1,2-聚焦化控制的宿主与入侵微生物之间的相互作用是否涉及生物膜的形成仍然未知。

 

为了研究宿主-生物膜在一个定义良好的系统中的相互作用,研究人员建立了肠道生物膜的动物模型,使在肠道组织环境中原位可靠地检测生物膜成为可能,并使在生物膜形成过程中对细菌和宿主成分进行遗传操作成为可能。利用体内模型,研究人员研究了病原体和共生体诱导的肠道炎症中宿主-生物膜的相互作用。有趣的是,研究发现黏液相关的生物膜形成是细菌占领肠隐窝的一种以前未被认识的机制,并描述了由上皮α1,2-聚焦介导的宿主-生物膜相互作用。研究结果确定了聚焦在宿主防御病原体和机会性共生菌对生物膜介导的组织占领中的关键作用,并提供了对粘膜生物膜对肠道疾病贡献的致病机制的见解。