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【目的】探讨两种不同侵袭能力的膀胱癌细胞之间是否存在隧道纳米管(Tunneling nanotubes,TNTs),两者之间是否存在线粒体的转移,线粒体转移的方向性以及线粒体转移后引起的膀胱癌细胞生物学行为的变化。【方法】选取膀胱癌细胞系T24细胞和RT4细胞进行实验研究,使用线粒体荧光探针Mito-Tracker Deep Red、细胞示踪探针CFSE Green分别标记两种细胞,然后以1:1比例进行共培养24h后通过(普通光学、荧光)显微镜和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)等方法观察T24细胞和RT4细胞之间是否存在TNTs结构。Actin-Tracker Green用于标记TNTs结构中的细胞骨架蛋白F-actin。使用激光共聚焦显微镜(Laser scanning confocal microscopy,LSCM)和流式细胞荧光分选术(Fluorescence activated Cell Sorting,FACS)确定T24细胞与RT4细胞之间是否存在线粒体的转移及线粒体转移的方向性。使用LSCM观察线粒体转移后膀胱癌细胞的细胞学形态以及线粒体分布的改变。通过裸鼠皮下移植瘤实验、划痕实验、Transwell实验、Western Blot技术等体内外实验方法检测线粒体转移后膀胱癌细胞侵袭能力的变化。【结果】使用(普通光学、荧光)显微镜和SEM等方法证实了T24细胞与RT4细胞共培养后两者之间存在TNTs。TNTs直径约100-200nm,长度为20μm至1mm。SEM下可见TNTs呈连续的、膜性的、微管状结构,两端分别与T24细胞和RT4细胞的细胞膜延续。TNTs结构主要由F-actin组成,由T24细胞延伸向RT4细胞,其内部可观察到荧光标记的线粒体。使用LSCM和FACS检测发现在共培养体系中线粒体从T24细胞自发地单向地转移到RT4细胞内,并且从T24细胞转移而来的线粒体在RT4细胞内的分布与RT4细胞原有线粒体高度一致。通过FACS筛选出一种新的细胞系RT4-Mito-T24细胞,即RT4细胞接收来自T24细胞的线粒体后形成的细胞。通过体内外的实验发现,RT4-Mito-T24细胞的细胞骨架弥散分布,呈丝状结构;线粒体弥散分布在细胞质中。与RT4细胞相比,其侵袭能力增强。RT4-Mito-T24细胞Akt(p=0.003)、mTOR(p=0.001)、p-mTOR(p<0.001)、4EBP1(p=0.023)表达增加。【结论】在T24细胞与RT4细胞共培养体系中,T24细胞指向RT4细胞形成TNTs结构,同时T24细胞内的线粒体可以通过TNTs转移至RT4细胞内形成RT4-Mito-T24细胞。相比RT4细胞,这种新的细胞其细胞骨架重建,Akt-mTOR信号通路蛋白表达增加,体内外侵袭能力增强。这些数据表明TNTs介导膀胱癌异质细胞之间线粒体的转移,从而促进膀胱癌细胞的侵袭能力。