细胞中的空泡是指在光学显微镜下清晰可见的一种泡状结构,其光学特性与细胞质形成鲜明对比。当细胞内部出现这种具有独-特光学特征的泡状结构时,九游会平台称之为细胞空泡化现象。
本期细胞学堂,九游会平台就来聊一聊细胞空泡化现象产生原因以及如何解决。
细胞空泡的来源
细胞空泡的来源广泛,主要源自细胞内的多种膜结构细胞器,如线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体等。这些细胞器在特定的生理或病理条件下,可能经历一系列复杂的生物化学过程,都可能导致细胞内部形成空泡。
图1. 光学显微镜下的细胞空泡
细胞产生空泡的原因及解决办法
1
细胞老化
在原代细胞培养的过程中,由于细胞老化而出现空泡的情况较为常见。原代细胞体外增殖能力有限,当细胞在体外培养时间过长,会因自发老化而产生空泡,甚至导致细胞死亡。同样的,对于细胞系来说,随着传代次数的不断增加,细胞也可能因老化而产生空泡。
2
更换培养基或血清或培养基理化性质改变
更换细胞使用的培养基或血清,细胞可能会出现不适应的情况,导致空泡的产生;细胞培养所用的培养基,若因配制错误、储存不当、过期仍使用或是血清质量不过关等,均可能引发培养基的理化性质如pH、渗透压等发生改变,进而影响细胞状态,甚至导致细胞出现空泡。
3
细胞消化不当
在处理如贴壁细胞等需要消化的细胞时,解离试剂的选择、消化时间的控制、操作力度的把握等都至关重要。解离试剂选择不当,消化时间过长或操作力度过大等均可能导致细胞受损,进而引发细胞空泡的产生。
4
传代或换液不及时
细胞长满后未及时传代或细胞长时间未换液,会导致培养过程中细胞代谢副产物的累积和营养物质的耗尽,可能诱导细胞自噬的发生,进而细胞出现空泡化。
5
细胞污染
在细胞培养的过程中,若出现细菌、支原体、黑胶虫等污染,将会导致细胞状态明显变差,并可能引发细胞产生空泡等异常现象。
6
细胞药物处理
在细胞实验中,研究人员可能会加入特定的药物(如氯喹、氨基糖苷类抗生素、细胞凋亡诱导剂等)对细胞进行诱导处理。这些药物通过影响细胞的代谢过程诱导细胞发生特定的生物学变化,但也可能产生细胞毒性,进而可能导致细胞内出现空泡甚至引发细胞死亡。
细胞空泡化是否可逆
细胞空泡化是否可逆主要取决于空泡形成的原因和细胞状态。具体而言:
如果空泡形成是由短期的培养环境变化(如温度波动、运输过程中的刺激等)所诱发的细胞应激反应,当不利因素消除时并恢复细胞至其适宜的生长环境后,细胞可能会恢复到正常的形态和功能。
如购买常温发货的细胞,因快递运输刺激,细胞到货时可能出现空泡(见图2)。恢复正常培养条件并稳定传代后,细胞空泡会消失(见图3)。
图2. MC3T3-E1 Subclone 14细胞经过快递运输刺激收货时细胞状态
图3. MC3T3-E1 Subclone 14细胞稳定传代后
当细胞因状态变差、培养条件改变、污染等不利因素而出现空泡化时,意味着细胞的结构和功能已经遭受了严重的破坏,其空泡化过程往往呈现出不可逆性,最终可能导致细胞死亡。
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