细胞趋化

   趋化作用(Chemotaxis)是指细胞沿着化学物质浓度梯度移动的现象,该过程在生物学和医学领域中具有重要意义,尤其在免疫反应、胚胎发育、损伤修复和癌症转移等生理和病理过程中发挥着关键作用 。

        1. 化学信号:趋化作用依赖于化学物质的浓度梯度,这些化学物质被称为趋化因子(Chemotactic Factors)。趋化因子可以是细菌、病毒、受损组织或炎症细胞释放的物质,它们通过不同的机制诱导细胞在体内的迁移和定向增殖,从而影响生理和病理过程。

        2. 细胞受体:目标细胞表面有特定的受体,能够识别和结合趋化因子。受体结合后会引发细胞内部信号传导,促使细胞移动。

        3. 细胞移动:细胞通过重组其内部骨架结构(如肌动蛋白和微管)来实现移动。细胞前端向高浓度区域延伸,后端收缩,从而实现整体移动。

趋化作用的生物学功能:

        1. 免疫系统:趋化作用引导白细胞(如中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞)到达感染或炎症部位,以消灭病原体和清除受损细胞。

        2. 发育和修复:在胚胎发育过程中,趋化作用帮助细胞迁移到正确的位置。伤口愈合时,趋化作用引导修复细胞到达损伤部位。

        3. 癌症:某些癌细胞利用趋化作用逃离原发肿瘤并侵入其他组织,导致转移。

趋化作用的研究方法:

        趋化性实验是评估细胞趋化能力的实验工具。研究人员通过定性或定量的方法确定细胞对分析物趋化亲和力,以确定细胞的趋化能力。常用的研究方法如下:

        1. Boyden chamberBoyden小室法)

        也称为Transwell迁移实验,是准确测定趋化行为的常用工具。细胞加入上腔,而含有测试物质的液体被注入下腔。为了模拟体内条件,可在过滤器上覆盖细胞外基质分子(胶原蛋白、弹性蛋白等)。Multiwell室具有多个孔室(例如 NeuroProbe),可以在相同条件下测定多个平行样本个样本,从而提高了测量效率。

图1. 左侧为Boyden chamber,右侧为Multiwellchamber

        2. Bridge chambers(桥室实验)

        另一种情况下,两个腔室水平并排连接(Zigmond 腔室)或作为载玻片上的同心环(Dunn 腔室)。腔室之间狭窄的连接桥上形成浓度梯度,通过光学显微镜,在连接桥的表面上计数迁移细胞的数量。
[1]
2. 左侧为Bridge chambers,右侧为Capillary techniques

         3. Capillary techniques(微管技术)

         一些微管技术也提供类似腔室的布置,但是,细胞和测试物质之间没有过滤器。使用 4-8-12 通道移液器,通过多孔类型的探针获得定量结果。移液器的准确性和并行运行样本数量的增加是该测试的一大优势。

         细胞计数:从下室(长孵育时间)或过滤器(短孵育时间)计数阳性反应细胞。检测细胞时,使用一般染色技术(例如台盼蓝)或特殊探针(例如使用 MTT 检测法检测 mt-脱氢酶)。标记细胞(例如荧光染料)也可使用,在某些检测中,细胞在迁移过滤器时会被标记。

有什么工具可以助力细胞趋化研究呢?

          在上述实验与技术中,对细胞计数和细胞状态的观察有更高的要求,那么有什么工具可以更好助力趋化实验的研究呢?

          

          奎克泰生物的ADAM™系列荧光细胞计数仪JuLI™系列实时活细胞成像分析系统可以更快、更准确地完成细胞计数与细胞趋化过程的观察。细胞计数在趋化作用的研究中有着关键意义,传统的人工细胞计数和自动细胞计数仪都存在一定的缺陷,例如操作繁琐、计数不准,耗时耗力,使用的台盼蓝染色方法也存在误差,计数不够精准。ADAM™系列荧光细胞计数仪通过荧光染色完成细胞计数,并可自动分析细胞成团率百分比,以保证准确可靠的实验结果。

3. ADAM™系列荧光细胞计数仪

          JuLI™系列实时活细胞成像分析系统能够放置于培养箱内,对细胞实时观察、拍摄记录生长周期的全过程,在保持细胞生长环境稳定的情况下,同时对细胞计数、拍照,形成视频,提供细胞趋化过程视频和量化结果
4. JuLI™系列活细胞成像分析系统可以在细胞培养箱内工作

          此外,JuLI Stage活细胞成像分析系统具有全自动X-Y-Z轴、三色荧光、自动/手动对焦、Z-Stack、图像拼接等功能,实现细胞趋化过程中的实时监测和无损成像,通过明场/荧光细胞图像,基于图像分析软件,鉴定细胞形态变化。

 

          来自韩国加川医科大学解剖学系的研究团队在《Experimental & Molecular Medicine》期刊发表题为“Proangiogenic functions of an RGD-SLAY-containing osteopontin icosamer peptide in HUVECs and in the postischemic brain”的文章,研究人员在HUVECs细胞上制造划痕,用不同药物处理细胞,使用JuLI™ Stage进行拍摄,最终呈现第0 h和第12 h的拍摄结果。

5. 细胞迁移结果示意图