群体感应调控HL-60细胞增殖与中性粒细胞分化的机制及其在抗菌功能中的应用

【编辑推荐】中山大学口腔医院团队针对HL-60细胞培养重复性差、密度影响机制不明的问题，通过优化培养方案揭示细胞密度通过小细胞外囊泡（sEVs）介导群体感应（quorum sensing），显著提升HL-60增殖率及分化后中性粒细胞（dHL-60）的线粒体活性氧（mitoSox）生成和牙龈卟啉单胞菌（P.gingivalis）吞噬能力，为肿瘤及炎症治疗提供新靶点。

　　

论文解读
在炎症和肿瘤微环境中，中性粒细胞如同战场上的先锋部队，其功能调控一直是研究热点。HL-60细胞作为人类早幼粒白血病细胞系，因其可定向分化为中性粒细胞而成为经典研究模型。然而，实验室中HL-60细胞的培养却像一场"玄学"——不同操作者、不同批次的实验结果常出现难以解释的差异。更棘手的是，分化后的HL-60中性粒细胞（dHL-60）抗菌功能时强时弱，严重影响实验可重复性。这些问题的背后，是否隐藏着被忽视的关键因素？

中山大学口腔医院的研究团队将目光投向了"群体感应"（quorum sensing）——这一最初在细菌中发现、通过分泌信号分子感知群体密度的机制。近年研究发现，哺乳动物细胞如巨噬细胞也存在类似现象，但中性粒细胞前体HL-60细胞中是否具有该机制尚属未知。为此，研究人员开展了一项系统性研究，成果发表在《Methods》上。

关键技术方法
研究采用密度梯度实验设计，对比不同初始接种密度下HL-60细胞的增殖曲线；通过DMSO/ATRA联合诱导分化获得dHL-60细胞；利用流式细胞术检测线粒体活性氧（mitoSox）水平和牙龈卟啉单胞菌（P.gingivalis）吞噬率；采用超速离心法分离HL-60来源的小细胞外囊泡（hEVs），并通过GW4869抑制剂阻断囊泡分泌验证功能。

研究结果
密度影响HL-60细胞增殖
通过对比1×10⁵
/mL与5×10⁵
/mL接种密度发现，高密度组细胞增殖活性提升2.3倍，且呈现典型的"S"型生长曲线，而低密度组则停滞在滞后期。补充高密度组培养上清可挽救低密度组增殖缺陷，暗示可溶性因子参与调控。

sEVs介导群体感应
超速离心分离的hEVs在低密度组中展现出剂量依赖性促增殖效应：50 μg/mL hEVs可使增殖率恢复至对照组的82%。相反，使用GW4869抑制囊泡分泌后，即使高密度组细胞增殖也被抑制37%，证实sEVs是密度依赖效应的关键介质。

密度增强dHL-60抗菌功能
高密度培养的HL-60细胞经DMSO/ATRA诱导后，中性粒细胞分化率提高1.8倍。更关键的是，这些dHL-60细胞线粒体活性氧（mitoSox）爆发量增加2.1倍，对P.gingivalis的吞噬效率提升65%，抗菌功能显著增强。

结论与意义
该研究首次揭示HL-60细胞通过sEVs实现群体感应，破解了长期困扰研究者的细胞培养不稳定难题。更深远的意义在于：群体感应不仅调控增殖，还通过"细胞记忆"影响终末分化细胞功能——高密度培养的"经历"使dHL-60获得更强抗菌能力。这为慢性炎症（如牙周炎）和肿瘤微环境调控提供了新思路：靶向sEVs介导的群体感应通路，或可开发出调节中性粒细胞活性的新型疗法。研究建立的标准化培养方案，将显著提升HL-60相关研究的可重复性，对基础向临床转化具有重要价值。