小胶质细胞是中枢神经系统的免疫效应细胞,存在于脑与脊髓中[16],占脑细胞数量的10%-15%[17]。该类细胞是存在于中枢神经系统中的巨噬细胞,是中枢神经系统中反应最快、也是最主要的免疫屏障[18],其分布区域通常与其他神经胶质细胞(如星形胶质细胞)互不重叠[19-20]。小胶质细胞能够清除中枢神经系统中的神经炎性斑、病原体,以及损伤或无功能的神经元与轴突[21-22];能通过细胞表面的特殊钾离子通道感知胞外钾离子浓度的微小变化,进而使其得以对中枢神经系统的潜在微小病变及时做出反应,防止微小病变扩大为足以威胁机体生命的疾病[21-23]。小胶质细胞以3种不同的形式存在,在中枢神经系统中起着截然不同的功能性作用[16]。现今研究中获得小胶质细胞并建立细胞模型对疾病治疗的研究具有重要意义。通常获得该类细胞以基因转化、细胞因子诱导为主要手段,并且普遍应用于各个领域。该研究旨在建立一种便捷的方法,以角膜上皮细胞为主要来源,诱导获得类小胶质细胞。
由于角膜上皮细胞相对更容易获取,因而该研究取材以锋利眼科刀具刮磨小鼠角膜外层的方式,获取的组织团块易于酶解和回收。与角膜上皮细胞相比,组织内其他细胞在角膜上皮培养基KBM-2中贴壁时间有差异,因而易于分离纯化,是角膜上皮细胞优势之一。另一个优势是自然状态下角膜上皮细胞本身并不分裂为新的细胞,而是由干细胞-角膜缘细胞(Limbus)分化而来[24-28],在培养条件下角膜上皮细胞趋向于去分化,因而保持了一定的干细胞特征,因此更加易于诱导去分化[29-30]。根据角膜上皮细胞以上基本特征,该研究经过前期的筛选和尝试,希望以此获得小胶质细胞进而为小胶质细胞相关疾病的研究提供可参考的建模体系。
为便于区分诱导前的角膜上皮细胞和诱导后的可能的小胶质细胞,该研究选择TMEM119、CXCL11、CD11b、CD68四个检验靶标作为小胶质细胞的标记物[31-32],参考分支实质小胶质细胞已证实具有 CD11b+表型。溶酶体蛋白CD68也可用于染色小胶质细胞[33-34],选择Dectin 1、PAR1作为角膜上皮细胞的标记物[35-36],分别对其进行转录水平和蛋白表达水平的检测。Dectin 1、PAR1在角膜上皮当中具有相对较高的丰度,该研究未诱导细胞中转录水平、蛋白表达水平的结果与既往的报道具有相似的趋势[37-38],因而可以认定该研究提取、分离的角膜上皮细胞中Dectin 1、PAR1的丰度与文献记录基本一致。后续经过诱导后,选择6 d和16 d作为重点观察、采集时间段,中间时间段的数据在前期摸索期间有所获得,文中未予显示。经过诱导后,6 d能够观察到TMEM119、CXCL11、CD11b、CD68转录水平具有明显升高的趋势,预示着小胶质细胞的特征越发明显,而到16 d时除了CD68没有继续升高,TMEM119、CXCL11、CD11b的表达水平均高于6 d
时,因而确定该研究的诱导条件具有持续效果。同时期的角膜上皮细胞标志物Dectin 1、PAR1均有不同程度的下降,尤其PAR1在16 d的蛋白水平几乎检测不到,因而确定经过诱导后角膜上皮细胞的特征逐渐消退。
在转录水平和蛋白水平检测时发现了趋势不一致和不均一现象,比如Dectin1在16 d蛋白水平具有上升趋势,虽然低于诱导前,但其丰度明显高于6 d水平,而该分子的转录水平却呈现持续降低趋势;另一蛋白CD68,其蛋白水平在16 h虽然高于诱导前,但其丰度明显低于6 d时期,其转录水平也有类似现象。分析其成因,作者认为转录水平和蛋白水平在某一特定时间段呈现相反趋势可能与转录后修饰有关,如Dectin1蛋白,其转录-蛋白水平的趋势差异与CHE等[38]报道极其相似。
趋势不均一现象则反映了细胞本能的应激、抗胁迫特征,同时也是基因表达调控当中时序性调控的典型特征,即在特定时间对某一刺激的反应呈现有序的、多层调控,因而在分子表型上产生类似现象。
后期研究观察了细胞诱导前和诱导后的形态并且统计了诱导比例达到70%,小胶质细胞的识别通常采用流式细胞术来完成,因为流式细胞术可以可靠地量化抗原表达水平的差异。传代后的细胞经过流式细胞检测诱导比例甚至超过80%。同时以免疫荧光检测小胶质细胞的表面特征分子TMEM119、CD11b,其表达特征与生化检测基本一致,并且TMEM119亚细胞定位特征明显,能够区分核和细胞膜的间隙。同时间段内角膜上皮细胞的特征分子Dectin 1、PAR1荧光信号呈现降低趋势,细胞水平直观地显示了两类分子的消减信号,印证了转录水平检测和生化检测的结果,预示着角膜上皮细胞特征逐渐消退。
由于该研究中未能检测其他小胶质细胞的特征标记物,因而未能排除其他分子具有不同表达趋势的可能,甚至其表达趋势与小胶质细胞特征可能完全相反;同时由于实验条件限制,未能对细胞的电生理特征和K离子应激特征进行检测。因而,严谨起见,该研究经过诱导后所获得的细胞虽然具有小胶质细胞标志物TMEM119、CXCL11、CD11b、CD68表达上调的现象,但称其为类小胶质细胞比较恰当。
该研究成功采集、分离了小鼠角膜上皮细胞并且优化了诱导条件,获得小胶质细胞标志物TMEM119、CXCL11、CD11b、CD68上调表达的细胞并且观察到角膜上皮细胞特征显示消退迹象;获得了类小胶质细胞并且其诱导比例在传代后大于80%。
中国组织工程研究杂志出版内容重点:干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程