沙眼衣原体通过扰乱宿主细胞代谢重编程和线粒体功能调控原发性宫颈上皮细胞免疫应答的机制研究

本期推荐：为探究沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis）感染对宿主细胞代谢的影响，研究人员利用原发性宫颈上皮细胞模型开展多组学分析。研究发现，感染显著扰乱宿主线粒体功能和三羧酸循环（TCA cycle），抑制氧化磷酸化（OXPHOS）和糖酵解，并激活炎症信号通路。该研究揭示了宿主通过代谢重编程限制病原体增殖的新机制，为靶向代谢通路的抗感染策略提供理论依据。

　　

沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis）是全球最常见的性传播细菌病原体之一，每年感染人数超过1.31亿。尽管多数感染者无症状，但若不及时治疗，可能引发盆腔炎、异位妊娠甚至输卵管性不孕等严重并发症，还与宫颈癌和卵巢癌风险升高相关。由于沙眼衣原体是专性胞内寄生菌，它通过操纵宿主细胞机制建立有利于自身存活和复制的微环境。以往研究多采用永生化细胞系（如HeLa），但这些模型因细胞极性缺失、免疫信号改变和p53功能异常等问题，难以真实模拟人体内的感染情况。因此，利用原发性宫颈上皮细胞——这一更接近生理状态的模型——研究沙眼衣原体与宿主的相互作用，具有重要科学价值。

近期发表于《World Journal of Microbiology and Biotechnology》的一项研究，系统分析了沙眼衣原体感染对原发性宫颈上皮细胞转录组和代谢功能的影响。该研究通过RNA测序（RNA-seq）、定量PCR（qRT-PCR）以及MitoPlate线粒体底物代谢分析等技术，揭示感染后宿主细胞发生广泛的代谢重编程，尤其线粒体能量代谢通路受到显著抑制。

研究人员首先建立了沙眼衣原体在原发性宫颈上皮细胞中的感染模型，通过qPCR和免疫荧光染色证实了病原体的复制。转录组分析显示，感染后不同时间点（8小时、24小时和40小时）共有数千个基因表达发生改变，包括免疫调节、DNA修复和细胞增殖等相关通路。基因集富集分析（GSEA）进一步表明，氧化磷酸化（OXPHOS）和三羧酸循环（TCA cycle）相关基因集持续下调，而炎症反应如IFN-α、IFN-γ和TNF-α信号则显著上调。

MitoCarta3.0线粒体蛋白数据库交叉分析显示，多数线粒体基因在感染后表达下降，尤其是编码呼吸链复合物（I–V）、米托核糖体（mitoribosome）及TCA循环酶的基因。功能富集分析（GO、Reactome、WikiPathways）一致提示，与ATP合成、脂肪酸β-氧化和线粒体翻译等相关的生物学过程受到抑制。MitoPlate代谢表型实验证实，感染细胞对多种线粒体底物的利用能力发生改变：异柠檬酸和富马酸的消耗增加，而柠檬酸和琥珀酸的利用减少，提示TCA循环在柠檬酸合成和琥珀酸脱氢酶步骤存在阻塞。此外，葡萄糖-6-磷酸（G6P）和脂肪酸代谢减弱，但谷氨酰胺和谷氨酸的摄取增加，表明宿主可能通过谷氨酰胺分解（glutaminolysis）补充TCA循环中间物。

这些代谢变化可能与感染早期活性氧（ROS）升高和一氧化氮（NO）产生有关，后者可抑制乌头酸酶（aconitase 2）等关键酶活性。同时，细胞因子如IFN-γ可能通过下调c-Myc和HIF-1α，进一步抑制糖酵解和线粒体功能。这种代谢重编程既可能是宿主限制病原体营养供给的防御策略，也可能是沙眼衣原体为适应胞内环境而主动操纵的结果。

主要技术方法包括：使用原代宫颈上皮细胞（ATCC PCS-480-011）培养与沙眼衣原体血清型D株感染模型；通过RNA-seq和qRT-PCR进行转录组验证；采用MitoPlate S-1 assay评估线粒体底物代谢；借助GSEA、ClueGO/CluePedia等生物信息学工具进行通路富集分析。

研究结果部分显示：

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  沙眼衣原体在原发性宫颈上皮细胞中的感染特征：感染48小时后病原体拷贝数达到峰值，免疫荧光显示包涵体主要位于细胞质近核区。
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  宿主全局转录组响应：早期感染（8小时）即出现753个差异表达基因（DEG），至40小时增至3121个。炎症通路（如IL-6/JAK/STAT）上调，而细胞周期（E2F targets、G2M checkpoint）、DNA修复和代谢通路（糖酵解、OXPHOS）显著抑制。
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  线粒体相关基因的表达变化：多数线粒体基因表达下调，富集通路涉及OXPHOS、ATP合成、脂肪酸β-氧化和线粒体翻译。
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  线粒体代谢功能受损：MitoPlate实验显示TCA循环代谢流在柠檬酸→异柠檬酸和琥珀酸→富马酸步骤受阻，同时糖酵解和脂肪酸氧化减弱，谷氨酰胺分解增强。

结论与讨论部分指出，该研究首次在原发性宫颈上皮细胞中揭示了沙眼衣原体感染引起的宿主代谢重塑，特别是线粒体功能紊乱。这种代谢重编程与经典“Warburg效应”不同，表现为OXPHOS和糖酵解同时抑制，更类似于M1巨噬细胞的免疫代谢特征。宿主通过下调核心代谢通路可能限制病原体获取营养，而谷氨酰胺分解的上调则可能用于维持细胞自身存活。这些发现不仅深化了对沙眼衣原体致病机制的理解，也为开发靶向宿主代谢的抗感染疗法提供了新思路。未来研究需在低氧（2–8% O₂）等更接近生理条件的模型中进行，以进一步验证这些代谢调控机制的病理意义。