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目的: 鼻咽癌(Nasopharyngeal carcinoma,NPC)是在我国南方地区高发的恶性肿瘤。在两广地区,NPC的发病率和死亡率均居世界首位。NPC的病因复杂,其发病机制仍未完全阐明。目前研究认为,遗传易感性、EB病毒(Epstein-Barr virus,EBV)和环境致癌因素及其交互作用是其主要病因。近来研究发现,人体正常菌群结构改变可导致肿瘤发生。且细菌感染导致的慢性炎症可引起局部组织细胞发生表观遗传学改变,进而发展成肿瘤。鼻咽部共生细菌可能参与EBV在鼻咽上皮的潜伏感染及其致癌过程。本课题为研究人类鼻咽上皮与细菌的相互作用,建立起一个鼻咽部共生菌与上皮细胞体外共培养的模型,观察鼻咽部细菌侵袭鼻咽上皮细胞的特点以及侵袭后细胞超微结构的改变。我们建立的共培养模型,将可应用于从分子水平探讨细菌感染与鼻咽上皮细胞表观遗传学改变;探讨细菌侵袭鼻咽上皮细胞的行为特点也为进一步研究细菌感染与NPC发生发展关系的研究提供基础数据。 方法: 我们首先通过平板计数法获得一定数量的菌液,以一组梯度感染复数(multiplicity of infection,MOI)使细菌分别与鼻咽癌细胞系(HONE1,CNE2)和鼻咽部正常上皮细胞系NP69共培养12小时,光学显微镜下观察细胞的生长情况,确定一细胞生长能耐受的MOI范围。再通过庆大霉素保护实验,证明细菌可以侵袭进入鼻咽上皮细胞。在HONE1上同样通过庆大霉素保护实验探索细菌的侵袭特点:1.细胞胞内菌落形成单位(Colony-Forming Units,CFU)与共培养时间的关系;2.侵袭进入细胞胞内细菌CFU与MOI的关系;3.侵袭进入细胞胞内细菌数目随时间变化的趋势。使用基于细菌16S核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA)基因的荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)技术验证鼻咽上皮细胞内吞细菌。此外,使用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)直观观察NPC细胞内化细菌的过程,以及被细菌侵袭后NPC上皮细胞的超微结构改变。 结果: 1.模型建立的探索:倒置相差显微镜下观察,细菌处理HONE112h,MOI=500时,细胞明显死亡,MOI=250及以下,细胞没有明显损失。处理NP6912h MOI=500时,细胞明显死亡,MOI=250及以下,细胞损失不大。MOI≤200时细胞均损失不大。 2.细菌侵袭鼻咽上皮细胞的特点: 2.1 表皮葡萄球菌处理2h后,MOI<200时,随着MOI的增加,HONE1细胞胞内的CFU也随之增加;而当MOI≥200时,细胞胞内的CFU数量不再增加(P<0.05)。 2.2 表皮葡萄球菌处理后,随着共培养时间的推移,在0~1h之间,HONE1胞内CFU明显增加(P<0.05);在1h~4h之间,胞内CFU增加不明显(P>0.05);6h与4h相比,胞内CFU明显增加(P<0.05)。 2.3 NPC细胞系HONE1,CNE1,CNE2与HK1比鼻咽部正常上皮细胞系NP69更易被细菌侵袭,其差异具有统计学意义(P<0.05)。表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌能明显侵袭进入鼻咽上皮细胞(HONE1)。 3.细胞内细菌的FISH检测及超微结构的观察: 3.1 通过FISH技术,验证了细菌与鼻咽上皮细胞系共培养(MOI=100)后,NPC细胞系内存在细菌,而通过TEM技术我们观察到HONE1细胞内吞金黄色葡萄球菌的过程(细胞膜凹陷→形成内陷小泡→细菌裂解)。 3.2 金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌分别作用于HONE1细胞2h后(MOI=100),TEM观察可见细胞内超微结构发生改变:胞内细菌周围有糖原沉积,脂质分布,还可观察到细菌进入细胞后可导致细胞中的线粒体肿胀、嵴断裂等。 结论: 1.与细菌共培养时在一定MOI范围内(约小于250)鼻咽上皮细胞生长能耐受,MOI在0~200的范围内比较适合用于共培养; 2.鼻咽癌上皮细胞与细菌共培养时能内吞细菌,对于细菌侵袭鼻咽上皮细胞实验,MOI=100可以观察到比较理想的结果;与正常鼻咽部上皮细胞相比,鼻咽癌细胞系更易被细菌所侵袭;奈瑟菌相对有很高的侵袭率。 3.NPC上皮细胞与细菌共培养后可导致细胞超微结构的改变。 4.结合鼻咽上皮细胞生长能耐受的MOI,内化特点我们确定了一个鼻咽部共生菌与鼻咽上皮细胞体外共培养的流程,为下一步分子生物学实验提供简易细胞模型。