Top1热点“巨噬细胞”研究需要做哪些实验？一文全面解读

intelUNION 2024-04-02 发布于湖北

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巨噬细胞主要由骨髓干细胞发育而来。在多集落刺激因子(multi-CSF)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM—CSF)等刺激下，骨髓干细胞发育成单核母细胞，后者进一步分化成为前单核细胞并进人血流，在此处分化成为成熟的单核细胞。单核细胞穿过血管内皮，迁移到不同的组织，分化成为组织特异性的巨噬细胞。由于巨噬细胞是一种异质性细胞群体，不同组织甚至同一组织的巨噬细胞在表型和功能方面也存在较大差异。

并非所有巨噬细胞均来自单核，例如那些组织驻留巨噬细胞（如中枢神经系统中的小胶质细胞等），其自我更新、增殖、起源和替代机制尚未完全阐明。不同组织器官的巨噬细胞叫法不一。骨髓中的巨噬细胞叫破骨细胞（Osteoclast）、中枢神经系统中的巨噬细胞叫小胶质细胞（Microglial cell）、肺脏中的巨噬细胞叫肺泡巨噬细胞（Alveolar macrophage）、肝脏中的叫枯否细胞（Kupffer cell）、结缔组织（Connective tissue）中的叫组织细胞以及脾脏中的叫白髓巨噬细胞、红髓巨噬细胞、边缘区巨噬细胞、嗜金属巨噬细胞等。

巨噬细胞的分类

巨噬细胞是一组多样化的白细胞，主要的功能就是吞噬作用消除病原体。M0巨噬细胞是由M-CSF（巨噬细胞集落刺激因子）诱导单核细胞分化而成的，同样是单核细胞的DC细胞，则是通过GM-CSF（粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子）和IL4的组合诱导单核细胞分化而成的。

巨噬细胞极化是指巨噬细胞在给定的空间和时间点如何被激活。根据表型和功能，巨噬细胞通常可分为M1（促炎，经典活化的巨噬细胞）和M2（抗炎，替代激活的巨噬细胞）类型。

1. 经典型巨噬细胞（M1）：这些巨噬细胞受干扰素-γ（IFN-γ）和/或微生物刺激（如脂多糖LPS）诱导。M1巨噬细胞表现为促炎性表型，并产生细胞因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和IL-6，对宿主抵抗病原体至关重要。

2. 非经典型巨噬细胞（M2）：这些巨噬细胞受白细胞介素-4（IL-4）、IL-13或IL-10诱导，通常与组织修复和重塑相关。M2巨噬细胞产生抗炎细胞因子，如IL-10和转化生长因子-β（TGF-β），以及促进组织修复的细胞外基质蛋白。

M1和M2巨噬细胞的作用需要达到一种平衡，如果任何一方过度激活都有可能导致不同疾病，所以有很多人会研究巨噬细胞的极化。

正常炎症状态（M1&M2平衡）：

M1促炎过度：

M2抗炎过度：

那么有关巨噬细胞研究到底要做哪些实验？今天就带大家一起学习一下：

巨噬细胞的吞噬和清除能力

巨噬细胞承担着吞噬、消除细胞内寄生菌、真菌，和清除衰老的自身细胞的职能，它在特异性体液免疫或细胞免疫应答中都有重要作用，所以巨噬细胞的吞噬消化功能，在一定程度上可以反映机体的免疫状态。

可以利用荧光标记的病原微生物或炎症介质，观察巨噬细胞在体外的吞噬过程，并通过流式细胞术等方法定量分析巨噬细胞的吞噬能力。同时，研究影响巨噬细胞吞噬功能的因素，如病原微生物的表面结构、炎症介质的种类和浓度等。

此外，自从Nico van Rooijen教授利用巨噬细胞的内吞机制，将膜不通透性的氯磷酸（clodronate）带入细胞内，氯磷酸被释放，当达到一定的浓度时可引发巨噬细胞的凋亡，从而达到去除巨噬细胞的目的，成功开发出一款Clodronate Liposomes体内局势细胞清除剂。该试剂作为目前世界上最为成熟，便捷的巨噬细胞清除工具被广泛应用。

巨噬细胞有很多种亚型，不同的亚型部分标志物不同，另外，不同组织和器官的巨噬细胞的标志物也会有差异。一般在做巨噬细胞清除实验前，应先查找相关文献，找出具体清除部位的巨噬细胞的表面标志物，选择最佳标志物进行流式实验。

巨噬细胞是体内每个器官中唯一都存在的细胞，存在于表皮、角膜和没有血管的关节内部，其体内生物学研究的重要方法之一是巨噬细胞耗竭。

体内巨噬细胞耗竭是一种采用理化或遗传学技术将巨噬细胞去除的方法。这种方法现已广泛用于研究巨噬细胞在动物疾病模型中的作用和免疫病理或炎症损伤机制研究，如炎症性疾病：过敏性哮喘、糖尿病、肥胖、动脉粥样硬化、自身免疫病相关的研究；以及其他领域疾病：肿瘤，病毒相关疾病，组织再生等相关的研究。氯膦酸盐脂质体法是目前最常用的巨噬细胞耗竭方法。

巨噬细胞极化作用

巨噬细胞极化的研究和应用在揭示疾病发生发展机制、炎症调控和免疫调节、组织修复及再生医学以及新药研发等方面具有重要意义。通过深入理解巨噬细胞极化的机制和调控，可以为疾病治疗和临床应用提供新的思路和方法。

通过流式细胞术、免疫组化等方法，对巨噬细胞进行分型和功能分析，明确不同表型的巨噬细胞在组织修复和再生中的具体作用。

对收集到的巨噬细胞进行表型和功能分析，以确定其是否发生了所需的极化。表型分析可以使用流式细胞仪，通过染色和标记特定标志物或表面分子，如CD11b、CD86（M1型标志物）和CD206（M2型标志物）等，进行定量或半定量分析。功能分析可以包括测量细胞释放的细胞因子水平（如TNF-α、IL-6、IL-10等）或进行相关功能活性的测定，如氮氧化物（NO）产生测定、吞噬活性分析等。

巨噬细胞一般会选择合适的细胞株进行培养，并确保环境条件（如pH、渗透压、温度和氧气水平）适合细胞的生长和极化。根据所需极化类型，使用相应的刺激剂（如TGF-β、M-CSF、LPS等）来诱导巨噬细胞的极化。

将细胞接种在适合其生长的条件下，并给予适当的刺激。在刺激后的一段时间内（如24、48、72小时），观察和记录细胞形态、表型和功能方面的变化。可以使用显微镜、图像分析软件等工具来评估细胞极化的程度。然后通过测定细胞分泌的炎性或抗炎介质、细胞迁移和侵袭能力、氧化应激反应等指标，验证诱导的巨噬细胞极化结果。可以使用ELISA、qPCR、Western Blot和流式检测等方法检测极化后的M1和M2型巨噬细胞标志物。

此外，使用基因敲除、过表达技术和免疫荧光、流式细胞术等技术，可以分析影响巨噬细胞极化的关键基因和蛋白质的表达变化。利用动物模型或疾病模拟实验，观察极化巨噬细胞对相关疾病进程或治疗效果的影响，以验证实验结果的可靠性。

巨噬细胞与其他细胞的相互作用

可以通过共培养、细胞间通讯等方法，研究巨噬细胞与其他细胞（如成纤维细胞、内皮细胞、免疫细胞等）的相互作用，以及这种相互作用如何影响组织修复和再生。

将巨噬细胞与需要验证的细胞共同培养，观察和记录细胞之间的相互作用和信号传导。可以使用显微镜观察细胞形态的变化，使用免疫荧光实验检测细胞表面分子的表达等。研究特定基因或分子对巨噬细胞与相关细胞相互作用的影响。通过敲除或过表达与细胞间信号传导相关的基因，观察相互作用的变化，以验证相关基因或分子的重要性。

巨噬细胞分泌的生物活性物质

通过蛋白质组学、代谢组学等方法，鉴定巨噬细胞在组织修复和再生过程中分泌的生物活性物质，并进一步研究这些物质的作用机制。