我们介绍一种用于培养具有肌成纤维细胞表型的小鼠和人食管间质细胞原代培养物的实验方案。培养的细胞呈梭形形态,表达α-SMA和波形蛋白(vimentin),且不表达上皮细胞、造血细胞和内皮细胞的表面标志物。经鉴定的间质细胞可用于上皮-间质相互作用的功能研究。
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我们介绍一种用于培养具有肌成纤维细胞表型的小鼠和人食管间质细胞原代培养物的实验方案。培养的细胞呈梭形形态,表达α-SMA和波形蛋白(vimentin),且不表达上皮细胞、造血细胞和内皮细胞的表面标志物。经鉴定的间质细胞可用于上皮-间质相互作用的功能研究。
通过酶消化法获取小鼠和人类食管肌成纤维细胞。取新生小鼠(8–12日龄)食管组织,切碎、洗涤后,用胶原酶和分散酶消化25分钟。人类食管切除标本去除固有肌层和外膜后,将剩余黏膜组织切碎,并用胶原酶和分散酶消化长达6小时。培养所得细胞表达α-SMA和波形蛋白,对结蛋白呈弱表达或不表达。培养条件不利于上皮细胞、造血细胞或内皮细胞生长。通过流式细胞术检测潜在污染的造血细胞和内皮细胞表面标志物的表达,进一步确认培养细胞的纯度。该方法操作简便,可稳定获得非造血、非内皮的间质细胞。该技术的局限性源于分子生物学研究中使用原代培养细胞所固有的问题。 即,不同小鼠或人类个体间建立的培养体系所不可避免的变异性。然而,原代培养更能真实反映 体内 与细胞系相比具有更接近生理状态的优势。这些方法还使研究人员能够从不同的临床和实验条件下分离并培养间质细胞,从而实现组间比较。经鉴定的食管间质细胞还可用于功能研究,以探讨食管疾病中的上皮-间质相互作用。
上皮-间质相互作用参与调控多种胃肠道功能,包括黏膜再生、修复、纤维化以及癌变过程1,2。这些相互作用在小肠和结肠中研究最为深入,可能在食管黏膜疾病中也发挥类似作用3。已发现一类称为肌成纤维细胞的肠道和结肠间质细胞亚群,可介导组织损伤、炎症及修复过程4,5。在远端胃肠道中,这些纺锤形细胞位于上皮与固有层交界处的基底膜旁,其表型定义为α-SMA和波形蛋白阳性,广谱细胞角蛋白阴性,且弱阳性或结蛋白阴性5。
食管间质在细胞或分子水平上尚未得到充分表征。我们在小鼠食管中的研究已证实食管间质中存在α-SMA和波形蛋白(vimentin)阳性细胞,这些细胞偶尔位于复层鳞状上皮下方6。上皮-间质相互作用已被认为参与了食管黏膜疾病的发生,例如胃-食管反流介导的损伤6和嗜酸性粒细胞性食管炎3。纤维化性狭窄也是食管损伤的已知并发症,间质细胞被认为参与了胃肠道纤维化的发病机制。分离这些细胞将有助于开展必要的研究,以探究异常的信号通路。
本投稿提供了建立α-SMA阳性、波形蛋白(vimentin)阳性肌成纤维细胞原代培养所必需的技术,从而有助于填补关于介导这些相互作用的信号通路的知识空白。作者已成功应用该技术建立小鼠结肠肌成纤维细胞原代培养体系7,并进一步优化用于建立小鼠6和人源肌成纤维样食管间质细胞。
本文描述了在将小鼠或人类食管来源的培养物用于后续功能研究之前,建立和鉴定这些培养物所需的条件。这些培养物可传代培养并使用至多15代。通过下述方法分离并建立的原代培养物可获得具有肌成纤维细胞表型的间质细胞,其表现为α-SMA和波形蛋白(vimentin)阳性,结蛋白(desmin)弱阳性或阴性,以及细胞角蛋白(cytokeratin)阴性。该表型不同于食管成纤维细胞的表型(主要为波形蛋白阳性、α-SMA阴性3),也不同于黏膜肌层细胞的α-SMA阳性、波形蛋白阴性表型6。
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动物实验方案、研究的原理和目的已提交并获得南加州大学机构动物护理和使用委员会的批准。
从匿名的人类食管切除标本建立原代培养物的方案已获得南加州大学机构审查委员会的批准。
1. 获取小鼠或人类食管
2. 分离小鼠和人类食管间质细胞
3. 表征小鼠和人类食管间质细胞
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采用机械法和酶消化法分离的食管间质细胞最初接种并培养于6孔板中。接种后数小时内,通过倒置显微镜观察可见混合细胞悬液松散地贴附于培养板底部(图1A)。在接下来的24小时内,可见从混合细胞悬液中长出的梭形细胞牢固贴附于培养板底部(图1B)。这些出芽状细胞在5天内可覆盖整个孔板区域,并可成功传代,且至少在15次传代过程中保持形态稳定。在低密度(图1C)以及接近融合状态时(图1D)均可观察到梭形贴壁细胞。
在培养皿中培养的食管间质细胞原代培养物的免疫染色显示,肌成纤维细胞细胞骨架标志物 α-SMA 和波形蛋白表达丰富(图2),结蛋白表达微弱,细胞角蛋白则无表达。
可通过检测造血细胞和内皮细胞表面标志物来进一步评估食管肌成纤维细胞原代培养物的细胞纯度。首先确定小鼠食管间质细胞原代培养物的前向散射和侧向散射信号,随后对活细胞进行设门并分析其细胞表面蛋白(图...
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使用小鼠或人类组织进行原代培养的建系技术总体相似,仅需根据组织大小调整剪切和消化时间。我们使用小鼠组织的经验表明,采用上述方法能够稳定成功地建立原代培养体系。该实验方案中的关键步骤包括手术器械的灭菌以及严格遵循组织培养的标准无菌操作技术。小鼠的年龄也是一个关键因素。8至12日龄的新生小鼠 consistently 能够成功获得原代培养物。从未能成功建立来自更年轻新生小鼠的间质细胞。目前仍在尝试从较年长的小鼠中建立类似肌成纤维细胞的间质细胞。其他研究者曾报道可从4至8周龄小鼠中成功分离食管成纤维细胞8。
与结肠肌成纤维细胞的培养不同,在培养小鼠肌成纤维细胞时,只要在培养基中添加抗生素,污染通常较少见。由于培养物来源于新生小鼠,限制因素在于组织体积较小,难以完整剥离肌层。相比之下,在人食管中,肌层与黏膜肌层易于区分并可顺利分离。无论是来源于小鼠还是人食管的培养物,所采用的酶消化及培养条件均不利于免疫细胞或上皮细胞的生长。尽管在培养基中使用了抗生素,人切除标本仍容易受到细菌污染,可能是因为处理的组织量较大。采用标准的组织培养技术并严格灭菌手术器械,可降低污染风险。<...
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本研究由美国国立卫生研究院/国家癌症研究所 K08CA153036-01A1(AS)、美国胃肠病学会-通用磨坊贝尔健康与营养研究所肠道生理与健康研究学者奖(AS)以及赖特基金会试点项目奖(AS)资助。
作者无任何利益冲突需要披露。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 组织培养试剂 | |||
| HBSS | Sigma Aldrich | H6648 | |
| Dispase | GIBCO, Invitrogen | 17105-041 | |
| Collagenase XI | Sigma-Aldrich | C9407 | |
| DMEM | GIBCO, Invitrogen | 11965-092 | |
| 山梨醇 | Sigma-Aldrich | S1876 | |
| FBS | Sigma-Aldrich | F42442 | |
| 转铁蛋白 | Roche | 10-652-202-001 | |
| 胰蛋白酶/EDTA | Corning | 25-052-Cl | |
| 表皮生长因子 | Sigma-Aldrich | E9644 | |
| 免疫染色试剂 | |||
| 山羊血清 | Sigma Aldrich | G9023 | |
| 抗 α-SMA 小鼠单克隆抗体 | abcam | ab7817 | |
| 抗波形蛋白兔多克隆抗体 | abcam | ab45939 | |
| Cy2 标记的山羊抗兔二抗 | Jackson ImmunoResearch | 111-225-144 | |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D8417 | |
| CD31-eFluor 450 偶联物 | eBioscience | 48-0319-41 | |
| CD90-APC 偶联物 | eBioscience | 17-0909-41 | |
| Annexin V 和 7AAD | BD Pharmigen | 559763 | |
| CD16/CD32 封闭用小鼠 Fc 阻断剂 | BD Pharmigen | 2136662 | |
| 设备 | |||
| 5 ml 离心管 | Eppendorf | 30108310 | |
| 倒置显微镜 | Motic | AE31 | |
| 生物安全柜和培养箱 | Nuaire | http://www.nuaire.com/products/ | |
| 4 孔板 | Thermo Scientific | 177437 | |
| 冷冻离心机 | Eppendorf | 5810R | |
| Olympus 真空驱动过滤系统 | Genesee Scientific | 25-227 | |
| 荧光显微镜 | Nikon | Eclipse TE300 | |
| 6 孔板 | Corning | 3516 | |
| T25 培养瓶 | TRP | 90026 | |
| T75 培养瓶 | Corning | 43064 | |
| 解剖剪刀 | |||
| 解剖镊 | |||
| 单头棉签 | Kendall | 540500 | |
| 软件 | |||
| Metamorph 软件 (Molecular Devices) | Molecular Devices | ||
| FACSCalibur | BD Bioscience | ||
| FACSVerse | BD Bioscience |
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