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为解决 3D 培养人皮肤等效物(HSEs)研究中的诸多问题,研究人员开展 N/TERT-1 和 N/TERT-2G 角质形成细胞对氧化应激和免疫挑战反应的研究。结果显示二者反应有差异,这为皮肤生物学研究选细胞系提供依据。
皮肤,作为人体最大的器官,就像一座坚固的城墙,守护着身体内部免受外界各种 “敌人” 的侵扰。它由表皮和真皮组成,表皮里的角质形成细胞更是这道防线的 “先锋部队”。在科研领域,3D 培养人皮肤等效物(HSEs)本是研究皮肤的得力助手,能更精准模拟体内表皮和皮肤屏障功能。可它却面临着不少麻烦,比如新鲜健康的供体皮肤不好找,不同供体之间的差异还会影响实验结果。而且,人角质形成细胞活力会随着时间下降,长期研究的可靠性大打折扣,还有使用人体供体组织带来的伦理问题,这一系列难题让科研人员头疼不已。
为了突破这些困境,来自未知研究机构的研究人员把目光投向了 N/TERT-1 和 N/TERT-2G 这两种永生角质形成细胞系。这两种细胞系就像是一对特殊的 “双胞胎”,它们都源自 2000 年 Rheinwald 实验室将 hTERT 导入缺乏 p16INK4a 基因的角质形成细胞实验,虽然 “出生” 背景相同,但却有着不同的 “个性”,N/TERT-1 细胞是 47, XY, +20 的核型,N/TERT-2G 细胞则是正常的 46, XY 核型 。研究人员想弄清楚,它们在面对氧化应激和免疫挑战时会有怎样的表现,能否成为替代 HSEs 和原代角质形成细胞的可靠模型。这项研究成果发表在《Cellular Signalling》上,为皮肤生物学研究带来了新的曙光。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:用 ImageJ 软件分析细胞大小;MTT 法检测细胞活力;从细胞培养上清液中检测细胞因子释放;测定细胞内氧化应激标记物超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽(GSH)水平;通过硫代巴比妥酸反应物(TBARS)评估细胞膜完整性。
细胞对病原体相关分子模式(PAMPs)的反应
研究人员测定了 N/TERT-1 和 N/TERT-2G 角质形成细胞的大小,N/TERT-1 细胞平均大小为 640 ± 144 μm2,N/TERT-2G 细胞为 554 ± 121 μm2。在细胞因子分泌方面,脂多糖(LPS)刺激后,N/TERT-1 细胞中白细胞介素 - 1α(IL-1α)、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)和转化生长因子 -β(TGF-β)水平显著上升,而 N/TERT-2G 细胞却没什么变化。但面对双链 DNA(dsDNA)、低分子量(LMW)和高分子量(HMW)聚肌胞苷酸(Poly I:C)时,两种细胞系的 IL-1α、IL-1β、TNF-α、IL-6 和 IL-8 产量都有所增加,不过只有 N/TERT-1 细胞的 TGF-β 显著下降。这表明两种细胞系对不同 PAMPs 的反应存在差异。
细胞对过氧化氢(H?O?)的反应
H?O?浓度不同,对细胞的影响也不同。在 N/TERT-2G 细胞中,细胞因子水平会随着 H?O?浓度增加而升高,呈剂量依赖性;N/TERT-1 细胞却没有明显的剂量依赖反应。在氧化应激标记物方面,两种细胞系的 SOD 和 GSH 表现出相似模式,但 N/TERT-2G 细胞更敏感,其脂质过氧化和线粒体膜电位波动更明显,说明受到的氧化应激更大。不过,N/TERT-1 细胞的基础 GSH 水平更高,这或许是它对氧化应激抵抗力更强的原因。MTT 实验显示,H?O?处理后两种细胞活力都下降,但裂解的半胱天冬酶 - 3(Caspase-3)水平却没明显变化,说明细胞死亡的主要机制并非凋亡。
研究结论表明,N/TERT-1 和 N/TERT-2G 细胞有着不同的特性,N/TERT-1 对氧化应激的基础抵抗力更强,N/TERT-2G 则更敏感,尤其是对 H?O?。这一研究意义重大,它为皮肤生物学研究和疾病建模时选择合适的细胞系提供了重要参考,让科研人员在研究皮肤相关问题时能更精准地选择实验模型,有助于推动皮肤生物学和皮肤病研究的发展,为后续攻克更多皮肤难题奠定了基础。