从人胃中分离的细胞毒性布氏柠檬酸杆菌的特征分析

Characterization of cytotoxic Citrobacter braakii isolated from human stomach.

作者信息Mengchao Yu, Fangyu Xie, Chengzhen Xu, Ting Yu, Yixuan Wang, Shuzhen Liang, Quanjiang Dong, Lili Wang
PMID38268325
发布时间2024-03
DOI10.1002/2211-5463.13770

实验完整度

研究包含临床样本检测、细菌分离鉴定、体外细胞实验(黏附、细胞毒性、炎性因子表达)及基因组分析,但缺乏体内实验验证和分泌系统功能验证。

主要模型

AGS人胃上皮细胞系 HEp-2人喉表皮样癌细胞系 慢性胃炎患者胃窦活检样本 布氏柠檬酸杆菌P1菌株

重点核对

样本来源:172例慢性胃炎患者胃窦活检样本 分组:H. pylori阳性和阴性患者,以及C. braakii阳性和阴性患者 检测方法:PCR检测C. braakii,测序验证,组织学炎症评分 细胞实验:AGS和HEp-2细胞,MOI 100,共培养2小时,重复三次,每次双复孔 统计方法:多因素线性回归分析C. braakii感染与炎症评分相关性

摘要

布氏柠檬酸杆菌是一种厌氧、革兰氏阴性细菌,已从环境、食品和人类中分离出来。布氏柠檬酸杆菌感染与肠道、呼吸道和泌尿道的急性黏膜炎症有关。然而,布氏柠檬酸杆菌在胃黏膜中的致病机制尚未阐明。在本研究中,在35.5%(61/172)的慢性胃炎(CG)患者中检测到该细菌,并且与黏膜炎症的严重程度密切相关。从CG患者中分离的布氏柠檬酸杆菌P1表现出脲酶活性和耐酸性。它包含多种分泌系统,包括完整的I型分泌系统(T1SS)、T5aSS和T6SS。然后我们预测了潜在的菌毛相关黏附素。布氏柠檬酸杆菌P1弥散性黏附于AGS细胞,并显著增加乳酸脱氢酶(LDH)的释放;在HEp-2细胞中黏附率和LDH释放量低得多。菌株P1还诱导AGS细胞中IL-8和TNF-α的mRNA和蛋白表达显著增加,其增加的倍数远高于HEp-2细胞。我们的结果表明布氏柠檬酸杆菌在胃上皮细胞中具有促炎和细胞毒性作用,表明该细菌可能参与诱导胃黏膜炎症。\n\n布氏柠檬酸杆菌在胃中普遍存在,并与胃黏膜炎症的严重程度相关。布氏柠檬酸杆菌黏附于胃上皮细胞,并诱导乳酸脱氢酶和促炎细胞因子IL-8和TNF-α的释放,表明该细菌可能参与胃黏膜炎症的发生。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
布氏柠檬酸杆菌在胃黏膜中的致病作用是什么?
核心机制
布氏柠檬酸杆菌通过黏附胃上皮细胞并诱导IL-8和TNF-α等促炎细胞因子释放,从而促进胃黏膜炎症的发生与发展。
主要证据
布氏柠檬酸杆菌感染与慢性胃炎患者炎症评分正相关;菌株P1在AGS细胞中黏附率更高,诱导LDH释放增加,并显著上调IL-8和TNF-α的表达;基因组分析揭示其含脲酶基因和T6SS等毒力因子。
研究意义
研究表明布氏柠檬酸杆菌是胃微生态中可能参与慢性胃炎及其向更严重胃黏膜病变进展的潜在致病菌。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本中C. braakii的检测与相关性分析

明确C. braakii在慢性胃炎患者中的感染率及其与胃黏膜炎症严重程度的相关性

收集172例慢性胃炎患者胃窦活检样本,提取DNA,用特异性PCR扩增C. braakii的cfa基因,测序验证;并通过多因素线性回归分析C. braakii感染与炎症评分和活动性评分的关系。

2

C. braakii P1的分离和表型特征分析

评估胃源C. braakii P1的脲酶活性和耐酸能力

从一例H. pylori阴性患者胃窦活检样本中分离C. braakii P1,通过16S rRNA测序鉴定;检测脲酶活性(基于脲酶活性检测试剂盒,以H. pylori 26695为阳性对照);测定不同pH值(pH 1-7)下的存活率。

3

C. braakii P1全基因组序列分析

预测C. braakii P1的毒力相关因子,包括分泌系统和黏附素

对C. braakii P1进行全基因组测序(PacBio平台),注释基因组,使用MacSyFinder预测分泌系统,与106个其他C. braakii基因组比较,使用IslandViewer 4分析基因组岛,使用VFDB数据库鉴定毒力基因;预测菌毛黏附素基因簇。

4

C. braakii P1对胃上皮细胞的黏附实验

评估C. braakii P1对胃上皮细胞(AGS)和非胃上皮细胞(HEp-2)的黏附能力差异

将C. braakii P1以MOI 100:1感染AGS或HEp-2细胞,共培养2小时,Giemsa染色观察黏附模式,进行菌落计数计算黏附率和黏附指数,并通过透射电镜进一步确认黏附。

5

C. braakii P1的细胞毒性检测

评估C. braakii P1对AGS和HEp-2细胞的毒性差异

感染后,收集细胞培养上清,使用LDH细胞毒性检测试剂盒测定LDH释放量,计算释放百分比。

6

C. braakii P1诱导炎性细胞因子表达检测

评估C. braakii P1感染对胃上皮细胞IL-8和TNF-α表达的影响

感染后,提取细胞总RNA,通过RT-qPCR检测IL-8和TNF-α的mRNA水平;通过ELISA检测培养上清中IL-8和TNF-α蛋白水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Qiagen DNeasy 血液和组织试剂盒Qiagen69504
LB琼脂----
脲酶活性检测试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.BC4115
RPMI 1640培养基ProcellPM150110
胎牛血清Biological Industries04-001-1ACS
LDH细胞毒性检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC0016
总RNA提取试剂盒TiangenDP419
FastKing gDNA去除RT SuperMixTiangenKR118
人IL-8 ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-H6008
人TNF-α ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-P0010c
JEM-1200EX透射电子显微镜JEOL USA Inc.--
PacBio测序平台Pacific Biosciences--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
临床样本检测
患者入选标准(172例CG患者,排除抗生素和质子泵抑制剂使用),活检样本采集和DNA提取方法,PCR引物序列、退火温度、循环数
阅读提示:Materials and Methods: Patients and sample, Detection of C. braakii in gastric mucosa
细菌分离和表型分析
分离培养条件(LB琼脂,37°C,24小时),脲酶活性检测方法(试剂盒,630nm),耐酸测定(pH范围,处理时间)
阅读提示:Materials and Methods: Isolation and phenotype analyses of C. braakii P1
基因组分析
测序平台(PacBio),基因组组装和注释方法,分泌系统预测工具(MacSyFinder),基因组岛分析(IslandViewer 4),毒力基因鉴定数据库(VFDB)
阅读提示:Materials and Methods: Genomic analyses of C. braakii P1
细胞黏附实验
细胞系(AGS和HEp-2)来源和培养条件,MOI(100:1),感染时间(2小时),洗涤步骤,染色方法(Giemsa),黏附率和黏附指数计算
阅读提示:Materials and Methods: Cell adhesion assays
细胞毒性实验
细胞系和培养条件,MOI,感染时间,LDH释放检测试剂盒,490nm吸光度测定,释放百分比计算
阅读提示:Materials and Methods: Cell cytotoxicity assays
炎性细胞因子表达检测
感染时间(24小时),RNA提取和逆转录试剂盒,qPCR引物和条件,ELISA试剂盒和检测波长
阅读提示:Materials and Methods: RNA extraction and quantitative real-time PCR, ELISA detection of IL-8 and TNF-α
统计分析
统计软件(GraphPad Prism 7.0, SPSS 23),检验方法(t-test, ANOVA, 多元线性回归),显著性水平(P < 0.05)
阅读提示:Materials and Methods: Statistical analyses