三维皮质微组织中成熟过程对小胶质细胞形态、运动与损伤响应的动态影响

《Journal of Neuroinflammation》：3D cortical microtissue with innate microglia for studying real-time cell behavior across maturation and inflammatory response

　　

摘要

小胶质细胞是中枢神经系统（CNS）的免疫组成部分，能够对损伤和疾病表现出动态反应。无论是在发育中还是成熟的中中枢神经系统，小胶质细胞均表现为具有免疫功能的细胞，持续监控周围环境以维持组织稳态并对威胁作出反应。目前在含有小胶质细胞且能同时提供发育和成熟功能特征的三维体外模型方面仍存在空白。利用源自大鼠原代皮质细胞的三维神经多细胞模型——皮质微组织，我们进行了活细胞成像，以监测微组织从早期、中期到晚期的成熟过程中小胶质细胞的动态变化。我们优化了一种微模具内成像方法，可在不将微组织移出培养环境的情况下对小胶质细胞进行活细胞成像。我们确认，小胶质细胞表现出基线监控特征，其细胞体相对静止，而细胞突起则高度动态，不断延伸和回缩。在促炎刺激后，小胶质细胞吞噬脂多糖颗粒，并伴随运动模式的动态变化；同时通过突起延伸、整体细胞位移和局部募集快速响应激光诱导的组织损伤。最后，我们表明微组织在培养中的年龄对基线运动特征和定向运动特征均有强烈影响。总体而言，这些研究表明，在三维微环境中，小胶质细胞在微组织成熟过程中表现出形态、监控区域、运动能力和损伤反应的显著变化。微组织可作为研究小胶质细胞发育以及中枢神经系统损伤、感染和疾病相关脑炎症的有价值体外平台。

小胶质细胞是中枢神经系统（CNS）的免疫组成部分，能够对损伤和疾病表现出动态反应。无论是在发育中还是成熟的中枢神经系统，小胶质细胞均表现为具有免疫功能的细胞，持续监控周围环境以维持组织稳态并对威胁作出反应。目前在含有小胶质细胞且能同时提供发育和成熟功能特征的三维体外模型方面仍存在空白。利用源自大鼠原代皮质细胞的三维神经多细胞模型——皮质微组织，我们进行了活细胞成像，以监测微组织从早期、中期到晚期的成熟过程中小胶质细胞的动态变化。我们优化了一种微模具内成像方法，可在不将微组织移出培养环境的情况下对小胶质细胞进行活细胞成像。我们确认，小胶质细胞表现出基线监控特征，其细胞体相对静止，而细胞突起则高度动态，不断延伸和回缩。在促炎刺激后，小胶质细胞吞噬脂多糖颗粒，并伴随运动模式的动态变化；同时通过突起延伸、整体细胞位移和局部募集快速响应激光诱导的组织损伤。最后，我们表明微组织在培养中的年龄对基线运动特征和定向运动特征均有强烈影响。总体而言，这些研究表明，在三维微环境中，小胶质细胞在微组织成熟过程中表现出形态、监控区域、运动能力和损伤反应的显著变化。微组织可作为研究小胶质细胞发育以及中枢神经系统损伤、感染和疾病相关脑炎症的有价值体外平台。