空肠弯曲杆菌通过调控宿主细胞周期进程增强细胞侵袭能力

研究人员针对空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)感染引发肠炎的机制展开研究，发现该病原体通过调控宿主细胞周期G1期，促进细菌侵袭和促炎因子IL-8分泌。研究结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和细胞同步化技术，揭示细菌通过劫持黏着斑成分paxillin增强侵袭效率，为理解急性弯曲杆菌病的发病机制提供新视角。

　　

空肠弯曲杆菌是全球范围内食源性疾病的主要致病菌，每年导致数亿例胃肠道感染。尽管已知其感染需要侵入肠上皮细胞并引发炎症反应，但细菌如何操纵宿主细胞功能以促进感染的分子机制尚不明确。尤其值得注意的是，先前研究发现弯曲杆菌入侵过程依赖宿主黏着斑成分，而这些成分恰好参与细胞周期调控，这提示细菌可能通过干扰细胞周期来优化其感染策略。

华盛顿州立大学分子生物科学学院（Washington State University）的Prabhat K. Talukdar等研究人员在《Cell Communication and Signaling》发表研究，首次揭示空肠弯曲杆菌通过将宿主细胞阻滞在G1期来增强细菌侵袭和炎症反应。这一发现为理解急性弯曲杆菌病（campylobacteriosis）的发病机制提供了全新视角。

研究团队采用四种关键技术：1）细胞周期同步化（使用lovastatin和RO-3306药物处理）；2）流式细胞术定量细胞周期分布；3）单细胞RNA测序分析感染后基因表达谱；4）共聚焦显微镜观察细菌与黏着斑蛋白paxillin的共定位。通过构建野生型菌株81-176和侵袭缺陷型突变体ΔciaC的对比模型，系统解析了细菌效应蛋白在调控宿主细胞功能中的作用。

C. jejuni感染改变细胞周期G1期

通过流式细胞术发现，感染空肠弯曲杆菌的INT 407细胞中G1期细胞比例显著增加（56% vs 对照24%），而DNA合成期（S期）细胞减少。这种改变在侵袭缺陷型突变体ΔciaC感染组中较弱，提示细菌侵袭效率与细胞周期调控存在关联。

单细胞测序揭示关键通路变化

scRNA-seq分析显示，感染组中PLK1通路（调控G2/M期转换）相关基因（如CDK1、CCNB1）表达下调，而缺氧应激（HIF-1）和炎症（NF-κB）通路基因显著上调。其中细胞周期抑制因子CDKN1A在野生型感染组表达量比对照组高3倍，而氧化应激标志物NDRG1的表达量增加更显著。

G1期细胞更易被侵袭

细胞同步化实验证明，lovastatin诱导的G1期细胞对细菌侵袭的敏感性比RO-3306处理的G2/M期细胞高2倍。共聚焦显微镜显示，G1期细胞中细菌与paxillin的共定位比例（27%）显著高于其他周期阶段，这解释了侵袭效率差异的结构基础。

G1期感染引发更强炎症

ELISA检测发现，G1期感染细胞在6小时内即分泌513.8 μg/mL的IL-8，比异步感染组高5倍。这种早发且强烈的炎症反应可能与G1期特有的黏着斑分布和信号转导特征相关。

该研究首次建立空肠弯曲杆菌感染-细胞周期调控-炎症反应三者间的分子联系。细菌通过将宿主细胞阻滞在G1期，创造富含paxillin的微环境以促进侵袭，同时触发强烈的IL-8分泌。这一发现不仅解释了临床分离株的侵袭性差异，还为开发针对特定细胞周期阶段的抗菌策略提供理论依据。研究还提示，弯曲杆菌病急性期的组织损伤可能源于细菌诱导的细胞周期紊乱与炎症反应的协同作用，这为理解感染后遗症（如肠易激综合征）的机制开辟了新思路。