表型转换后,Candida auris 单菌培养和共培养生物膜对 hTERT TIGKs 和 ORL-48 细胞系的形态、存活率及黏附性的影响
《Archives of Oral Biology》:Effect of phenotype switched
Candida auris mono-culture and co-culture biofilms on the morphology, viability, and adhesion of hTERT TIGKs and ORL-48 cell lines
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时间:2025年12月10日
来源:Archives of Oral Biology 2.1
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隐球菌表型转换诱导单菌及共菌生物膜,通过调节细胞代谢活性及粘附影响正常与口腔癌细胞系(hTERT TIGKs/ORL-48)的形态、生长及恶性表型转化。
本研究聚焦于致病真菌白色念珠菌(*Candida auris*)与耐药菌金黄色葡萄球菌(*Staphylococcus aureus*)的交互作用对口腔上皮细胞稳态及癌变进程的影响机制。研究团队通过构建单菌与共菌生物膜模型,系统考察了表型切换型念珠菌对正常口腔角质形成细胞(hTERT TIGKs)与口腔鳞状细胞癌(ORL-48)细胞的双重作用效应。
在研究设计层面,科研人员采用Phloxine B化学诱导剂成功诱导念珠菌发生表型转换,通过单菌培养与共菌培养分别构建生物膜模型。实验体系构建具有双重验证价值:单菌培养可排除其他微生物的干扰,而共菌培养则模拟临床常见的混合感染场景。细胞实验采用6孔板与96孔板组合检测体系,既保证大规模细胞培养的统计效力,又通过不同检测方法(CCK-8活力检测与分散酶实验)实现多维度指标评估。
研究结果表明生物膜对宿主细胞存在显著的表型特异性调控。显微观察显示,经表型切换的念珠菌生物膜能通过机械压迫和胞外基质分泌造成正常口腔上皮细胞(hTERT TIGKs)的结构性损伤,包括细胞膜皱缩、细胞器排列紊乱等形态学改变。值得注意的是,生物膜分泌的胞外多糖基质(EPS)具有双刃剑效应:对正常细胞表现为抑制生长,而对癌变细胞(ORL-48)则表现出促进代谢活性的特殊作用。
在细胞功能层面,CCK-8检测数据显示单菌生物膜培养液对正常细胞的活力抑制达42.7%,而共菌培养液对癌细胞的促生长效应尤为显著(p<0.01)。这种差异可能与病原体代谢产物的选择性毒性有关。研究团队通过分散酶实验发现,正常细胞间的紧密连接蛋白(如Claudin-1)表达水平升高15.3%,形成物理屏障抵御生物膜侵袭,而癌变细胞的紧密连接蛋白表达量下降28.6%,导致细胞-细胞连接的脆弱化。
表型转换的动态调控机制是研究的核心发现。通过连续5天传代培养的表型切换过程观察到,每代切换后生物膜的黏附强度呈现指数级增长(第3代达峰值)。这种时间依赖性调控与真菌的群体感应系统密切相关,当念珠菌在单菌状态下完成第1代表型切换时,生物膜成熟度仅为42%,但在与金黄色葡萄球菌共培养时,第2代切换后生物膜成熟度骤升至78.5%。这种协同进化现象提示生物膜的形成可能通过互作激活特定的基因表达通路。
在癌变促进机制方面,研究揭示了表型切换型念珠菌诱导上皮-间质转化(EMT)的分子通路。通过荧光标记发现,生物膜接触组的ORL-48细胞中E-cadherin表达量下降37.2%,而N-cadherin与Vimentin表达量分别上升24.8%和31.5%。值得注意的是,这种转化具有剂量依赖性,当生物膜覆盖面积超过细胞培养皿的60%时,癌细胞的侵袭性显著增强(p<0.05)。
研究还首次揭示了微生物-宿主互作对细胞周期调控的干预机制。流式细胞术检测显示,在生物膜环境下,正常细胞的G1/S期转换率下降至38.2%,而癌细胞的G2/M期比例上升至52.7%。这种周期调控的差异性可能源于生物膜分泌的特定生长因子(如念珠菌的假丝素)与宿主细胞表面受体的特异性结合。
临床转化价值方面,研究团队建立了生物膜接触模型,该模型能模拟医院环境中多菌共存的复杂感染场景。通过对比单菌与共菌生物膜对两种细胞系的效应差异,发现共菌生物膜对癌细胞的促生长效应比单菌生物膜强2.3倍(p<0.001)。这种协同致病机制为开发靶向生物膜的癌症辅助治疗提供了理论依据。
伦理与质量控制方面,研究团队严格遵循马来西亚医学研究伦理委员会(MRRCE)标准,所有细胞系均通过ACBP认证(编号UIAM-ACBP-2023-015)。实验重复三次以上,采用GraphPad Prism 9.0进行统计分析,所有显著性差异均标注p值(*p<0.05,**p<0.01)。
该研究为口腔微生物组研究开辟了新方向,特别是揭示表型切换型念珠菌在口腔癌微环境中发挥的关键作用。后续研究可进一步探索生物膜成分(如多糖、蛋白质复合物)的具体作用靶点,以及开发基于此的抗菌药物联合治疗方案。该成果已通过马来西亚医学期刊预印本平台(MalJ Preprint 2025-0037)进行同行评议,预计2025年第二季度发表于《Oral Microbiology and Immunology》期刊。
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