大家在養細胞的時候,想必也會遇到像細胞狀态差的這種情況,但是細胞狀态差,是由多種原因造成。細胞狀态差,常常出現的現象是:細胞邊緣不清晰、細胞不飽(bǎo)滿、折光性差、背景比較髒、黑點很多、細胞碎片多(細胞凋亡後的細胞碎片)、單個細胞内有空泡(凋亡)且空泡比較多;如果細胞出現老化,也就是細胞比較扁平、增殖減緩、細胞核體積增大、細胞突觸變多,此時觀察到的細胞狀态也是不正常的。所以,除瞭(le)考慮血清和細菌污染的問題,細胞老化的問題也是不容忽視的!
一、什麽是細胞老化?
1882年,德國生物學家Weismann曾大膽預測“在細胞水平存在老化現象"。他推測:機體的壽命限制受控於(yú)體細胞的分裂能力;在遺傳進化中,不同物種的體細胞獲得瞭(le)不同分裂的潛能,從而決定瞭(le)不同物種的壽命長短。
20世紀50年代,Swin和他的同事利用原代細胞體外培養試驗證明瞭來源於不同物種的纖維細胞均不具備無限分裂的潛能。取得突破性進展的還是Hayflflick和Moorhead,他們做瞭更系統更細緻的觀察和描述,他們對25株人成纖維細胞進行原代培養,在這個過程中發現,經過約50次傳代之後,所有細胞出現功能退化,並(bìng)且喪失分裂能力的現象。此後人們将這一現象稱之爲“Hayflflick極限"或者自發性老化。之後也有事實證明,細胞老化並(bìng)不是體外培養所導緻,細胞在體内也會随著(zhe)年齡的增長,逐步走向老化。
二、細胞老化的征兆
1.細胞周期阻滞
長期的細胞周期阻滞是老化細胞的基本特征,也是體外鑒定細胞老化不-可或缺的指标。爲瞭(le)檢查細胞是否躍出瞭(le)細胞周期,人們通常檢測(cè)增殖指示分子Ki-67的表達豐度;或者通過将與胸腺嘧啶相似的溴脫氧尿嘧-啶摻入到細胞培養基中,觀察是否有新的DNA合成。細胞老化主要表現爲G1期阻滞,個别情況下也可伴随G2/M期周期阻滞,或直接由G2/M期阻滞誘發形成。
2.細胞形态改變
雖然由於(yú)細胞周期的中斷和DNA複制的停止,老化細胞内的DNA含量與正常細胞類似,但 RNA與蛋白質豐度均比正常細胞要明顯升高。這是因爲盡管細胞進入老化階段後蛋白質的整體合成速率降低,但是蛋白質的降解體系受到更加明顯的抑制,導緻蛋白質在細胞内持續堆積。但由於(yú)不同組織來源的細胞,其形态各不相同,因此,目前還並(bìng)無客觀、統一的标準從細胞形态判斷並(bìng)定義老化細胞。簡單來說目前並(bìng)不能直接根據細胞的形态去判斷是否老化細胞。
無論是原代細胞或是細胞株,在細胞培養過(guò)程中細胞老化現象是存在且常見的,但容易被操作人員所忽略,老化的細胞會出現的特征包括:細胞增殖變(biàn)慢、細胞核體積異常及多核(4-8核)、表面分泌物增多、細胞體積增大、細胞扁平、細胞質中出現空泡等現象。
三、總結
研究表明,衰老細(xì)胞的細(xì)胞核、細(xì)胞質和細(xì)胞膜等均有明顯的變(biàn)化:
①細胞内水分減少,體積變(biàn)小,新陳(chén)代謝速度減慢;
②細胞内酶的活性降低;
③細胞内的色素會積累;
④細胞内呼吸速度減(jiǎn)慢,細胞核體積(jī)增大,核膜内折,染色質收縮,顔色加深.線粒體數量減(jiǎn)少,體積(jī)增大;
⑤細胞膜通透性功能改變(biàn),使物質運輸(shū)功能降低.
四、形态變化
總體來說老化細胞的各種結構(gòu)呈退行性變(biàn)化.衰老細胞的形态變(biàn)化表現有:
1、核:增大、染色深、核内有包含物
2、染色質(zhì):凝聚、固縮(suō)、碎裂、溶解
3、質(zhì)膜:粘度增加、流動(dòng)性降低
4、細(xì)胞質:色素積(jī)聚、空泡形成
5、線粒體:數目減(jiǎn)少、體積(jī)增大
6、高爾基體:碎裂
7、尼氏體:消失
8、包含物:糖原減(jiǎn)少、脂肪積(jī)聚
9、核膜:内陷
五、分子水平的變化
1、DNA:從(cóng)總體上DNA複制與轉錄在細胞衰老時均受抑制,但也有個别基因會異常激活,端粒DNA丢失,線粒體DNA特異性缺失,DNA氧化、斷(duàn)裂、缺失和交聯,甲基化程度降低.
2、 RNA:mRNA和tRNA含量降低.
3、蛋白質:含成下降,細胞内蛋白質發生糖基化、氨甲酰化、脫氨基等修飾反應,導(dǎo)緻蛋白質穩定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白質肽斷裂,交聯而變(biàn)性.氨基酸由左旋變(biàn)爲右旋.
4、 酶分子:活性中心被氧化,金屬離子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二級結構,溶解度,等電點(diǎn)發生改變(biàn),總的效應是酶失活.
5、脂類:不飽(bǎo)和脂肪酸被氧化,引起膜脂之間或與脂蛋白之間交聯,膜的流動(dòng)性降低。
六、我們(men)應該(gāi)如何防止細胞老化?
1. 不要等細胞長(zhǎng)得太滿才傳代,細胞太密會導緻細胞狀态下降,産(chǎn)生細胞接觸性抑制。
2. 細胞不要消化過(guò)度。採(cǎi)用胰-蛋白酶消化細胞,會造成細胞表面一定程度的細胞損傷。
3. 最重要的是使用優質的血清和培養基:幹細胞對培養基中的内毒素非常敏感。除瞭(le)要留意基礎培養基的内毒素外,也要留意血清的内毒素。如果血清中内毒素≥3EU/ml時,幹細胞很容易老化或死亡,導緻細胞“亞健康"狀态,導緻實驗受到影響。很多使用者,血清在試用前,就會通過提早審核該批次《檢測報(bào)告》,以決定是否入圍進行試用。
4. 在開始養細胞並(bìng)傳(chuán)代時,也要特别注意凍存細胞,以保持細胞有種子庫存在,可以有效避免細胞損傷。