夏許可,章 瑩
雪旺氏細(xì)胞作為外周神經(jīng)的膠質(zhì)細(xì)胞,主要參與髓鞘的構(gòu)成,并可分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子,對外周神經(jīng)系統(tǒng)生長、發(fā)育及神經(jīng)損傷后的修復(fù)具有重要作用[1-2]。原代培養(yǎng)是獲取雪旺氏細(xì)胞的重要手段[3],本文介紹初生山羊坐骨神經(jīng)體外分離、培養(yǎng)雪旺氏細(xì)胞(圖1)的常用方法和技巧。
初生山羊體積較大,坐骨神經(jīng)較鼠類更為粗大,易于辨認(rèn)。麻醉后消毒,沿髖關(guān)節(jié)-腓骨小頭連線切開皮膚并分離皮下肌層,即可見坐骨神經(jīng)及脛神經(jīng)、腓總神經(jīng)兩大分支。游離并切取長約4 cm的坐骨神經(jīng)束,即完成取材。山羊雪旺氏細(xì)胞活性明顯低于鼠類,且坐骨神經(jīng)束粗大,對缺氧環(huán)境耐受性差,取材后神經(jīng)束保存時間與接種后雪旺氏細(xì)胞成活率、產(chǎn)量關(guān)系密切,因此需要盡快行后期處理。若暫時不具備后期處理?xiàng)l件,宜將神經(jīng)束去除束膜后盡量剪碎并置于4℃預(yù)冷的DMEM-F12培養(yǎng)液中,于5 h內(nèi)完成接種。若將整條神經(jīng)束置于預(yù)冷培養(yǎng)液中保存,則后期接種成功率較低。取材過程中應(yīng)注意無菌,后期可應(yīng)用無菌PBS緩沖液多次沖洗神經(jīng)束以避免污染。
手術(shù)取出的神經(jīng)束置于超凈臺內(nèi)并剝離神經(jīng)外膜,減少接種后成纖維細(xì)胞的數(shù)量,增加雪旺氏細(xì)胞的純度。將神經(jīng)束置于培養(yǎng)皿內(nèi)并加入0.5 mL培養(yǎng)液,以無菌剪刀反復(fù)剪碎5~10 min,剪碎程度越高則越有利于雪旺氏細(xì)胞釋放,一般以無肉眼可見組織塊為標(biāo)準(zhǔn)。此步驟至關(guān)重要,直接關(guān)系到接種的成敗。
常用的消化方法包括:①組織塊法:即剪碎后的組織不經(jīng)蛋白酶消化,直接接種于培養(yǎng)瓶中;②一次酶法:將剪碎后的組織塊以胰蛋白酶單次消化30~60 min,而后取上清細(xì)胞懸液接種;③二次酶法:將組織塊先以胰蛋白酶消化約10~15 min,離心沉淀后再次以胰蛋白酶或胰蛋白酶-膠原蛋白酶混合液消化10~15 min后接種,與一次酶法比較,此法對神經(jīng)束消化較為徹底,提高接種成功率,但較前兩者而言,二次酶法成本稍高,且酶消化時間較前兩者稍長,可能對細(xì)胞活性產(chǎn)生一定影響[4]。
消化后即可離心取上層細(xì)胞懸液進(jìn)行接種,亦可直接取組織勻漿接種[5]。以加樣槍反復(fù)吹吸酶-組織勻漿混合液,離心后以含10%胎牛血清的DMEM-F12培養(yǎng)液重懸沉淀并接種于培養(yǎng)瓶內(nèi)。接種3~4 d后將漂浮的未貼壁組織塊轉(zhuǎn)移至新培養(yǎng)瓶中貼壁,原培養(yǎng)瓶中僅保留少量組織塊繼續(xù)貼壁。接種4~5 d可見新培養(yǎng)瓶中大量組織塊貼壁,其下方可見中等量強(qiáng)折光性細(xì)胞自組織塊中心向周圍爬行生長,細(xì)胞呈長梭形,兩端尖細(xì),中部可見膨大細(xì)胞核;細(xì)胞呈“肩并肩”樣密集排布,有漩渦樣集落生成。另可見少量形狀不規(guī)則的細(xì)胞,多突起,核大居中,邊界不清,呈平鋪樣貼壁生長,符合成纖維細(xì)胞形態(tài)特征。與離心后取上清的接種法比較,不進(jìn)行離心而直接以夾雜組織塊的勻漿接種獲得雪旺細(xì)胞產(chǎn)量更優(yōu),也更為穩(wěn)妥[6]。其原因包括:剪碎、消化過程意在為雪旺氏細(xì)胞暴露并脫離神經(jīng)束創(chuàng)造條件,但這一過程并不能保證產(chǎn)生足夠數(shù)量的游離雪旺氏細(xì)胞,單純以離心去沉淀上清液接種可能造成游離雪旺氏細(xì)胞數(shù)量不足、細(xì)胞密度過低,進(jìn)而導(dǎo)致接種失敗;如在接種時夾雜少量神經(jīng)組織塊,使雪旺氏細(xì)胞直接自組織塊爬行生長至培養(yǎng)瓶表面,則可大大增加雪旺氏細(xì)胞的接種成功率。此外,接種組織塊不宜過多,避免組織生長旺盛造成培養(yǎng)環(huán)境缺氧,雪旺氏細(xì)胞尚未貼壁即因缺氧導(dǎo)致死亡。
圖1 接種和傳代過程中雪旺氏細(xì)胞圖片(×200)
培養(yǎng)5~7 d可見培養(yǎng)瓶中雪旺氏細(xì)胞呈集落樣分布,局部較為密集,此時可加入少量胰蛋白酶消化,使培養(yǎng)瓶中部分雪旺氏細(xì)胞脫落,均勻分布瓶底后重新加入培養(yǎng)液終止消化。待細(xì)胞生長密集、密度增大后,適時進(jìn)行傳代。首先傾去培養(yǎng)液,以37℃預(yù)熱PBS緩沖液洗滌瓶內(nèi)細(xì)胞1~2次,后以3 mL胰蛋白酶室溫消化1 min,移至倒置相差顯微鏡下可見細(xì)胞邊界圓鈍、回縮,此時以吸管反復(fù)輕柔吹吸瓶底,使全部細(xì)胞脫落,懸液離心,并以培養(yǎng)基重懸底部沉淀后接種于2個培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)。山羊雪旺氏細(xì)胞增殖速度較鼠類稍慢,貼壁后4~5 d可進(jìn)行傳代,7~8代后生長逐漸變緩,故應(yīng)及時凍存[7]。
雪旺氏細(xì)胞生命力較為頑強(qiáng),以常規(guī)細(xì)胞凍存方法保存即可,無特殊要求。凍存液由DMEM-F12、胎牛血清、二甲基亞砜以8∶1∶1體積比配制[8]。細(xì)胞凍存前一天換液,凍存當(dāng)日傾去瓶內(nèi)培養(yǎng)液,以胰蛋白酶消化全部細(xì)胞后離心,后以前述凍存液重懸底部沉淀,以凍存管存放于程序凍存盒,置于—80℃超低溫冰箱過夜,第二天轉(zhuǎn)移至—196℃液氮長期凍存。復(fù)蘇時將凍存管置入37℃水浴中快速融化后離心,以含10%胎牛血清的DMEM-F12培養(yǎng)液重懸沉淀并接種于培養(yǎng)瓶內(nèi),隔日可見大量雪旺氏細(xì)胞貼壁生長,隔日換液后正常培養(yǎng)。
目前,針對雪旺氏細(xì)胞的純化培養(yǎng)方法眾多,主要包括物理、化學(xué)、生物方法[3,9-11]。物理方法主要為差速貼壁法,利用雪旺氏細(xì)胞貼壁慢于成纖維細(xì)胞的特性,于傳代過程中先期收集首先消化下來的雪旺氏細(xì)胞,或?qū)⒓?xì)胞全部消化后一次性接種,待2 h后大部分成纖維細(xì)胞已貼壁而雪旺氏細(xì)胞尚未貼壁這一臨界狀態(tài)出現(xiàn)時,將雪旺氏細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移至另一培養(yǎng)瓶內(nèi)貼壁培養(yǎng),此法簡便易行,成本低,效果明顯;化學(xué)方法主要是利用化學(xué)試劑實(shí)現(xiàn)純化的目的,如使用Ara-c抗有絲分裂劑達(dá)到去除成纖維細(xì)胞的目的[12];生物方法主要是應(yīng)用免疫磁珠技術(shù)對細(xì)胞進(jìn)行流式分選,此法特異性強(qiáng),可獲得高純度雪旺氏細(xì)胞,但成本高、操作復(fù)雜,適用于取材、培養(yǎng)困難,細(xì)胞產(chǎn)量低的情況[13]。有研究顯示,當(dāng)雪旺氏細(xì)胞純度低于75%時,傳代后成纖維細(xì)胞很快成為優(yōu)勢細(xì)胞,此時應(yīng)用前述物理、化學(xué)方法純化雪旺氏細(xì)胞效果不佳[14]。
山羊雪旺氏細(xì)胞的培養(yǎng)與鼠類相比難度稍大,在保證新鮮取材的基礎(chǔ)上細(xì)致操作、嚴(yán)格無菌觀念是成功的關(guān)鍵。同時,要注意到大型動物細(xì)胞活性較小型動物下降更快這一特性,選擇適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液并合理添加血清,及時凍存細(xì)胞,以保證實(shí)驗(yàn)的順利完成。
[1]萬虹,孫梅珍,張亞卓,等.雪旺氏細(xì)胞培養(yǎng)方法的比較[J].中國危重病急救醫(yī)學(xué),2001,13(3):530-532.
[2]Zhou LN,Zhang JW,Wang JC,et al.Bone marrow stromal and Schwann cells from adult rats can interact synergistically to aid in peripheral nerve repair even without intercellular contact in vitro[J].J tissue Eng Regen med,2012,6(7):579-588.
[3]Tao Y.Isolation and culture of Schwann cells[J].MethodsMol Biol,2013,(1018):93-104.
[4]Meletis K,Barnabé-Heider F,Carlén M,et al.Spinal cord injury reveals multilineage differentiation of ependymal cells[J].PLoS Biol,2008,6(7):182-188.
[5]程飚,李伯休,陳崢嶸.雪旺細(xì)胞構(gòu)建人工神經(jīng)在大鼠長段神經(jīng)缺損中的修復(fù)作用研究[J].中國矯形外科雜志,2007,15(20):1562-1565.
[6]馬向陽.巨噬細(xì)胞條件培養(yǎng)基促進(jìn)許旺細(xì)胞分泌神經(jīng)生長因子的實(shí)驗(yàn)研究[J].中華顯微外科雜志,1999,22(2):120-121.
[7]武雷,羅艷芬,秦建強(qiáng).雪旺細(xì)胞培養(yǎng)的技巧[J].福州總醫(yī)院學(xué)報,2007,14(1):120,124.
[8]張自杰,朱家愷.乳鼠雪旺氏細(xì)胞的培養(yǎng)純凈和形態(tài)學(xué)研究[J].中華顯微外科雜志,1991,14(1):42-45.
[9]Kaewkhaw R,Scutt AM,Haycock JW.Integrated culture and purification of rat Schwann cells from freshly isolated adult tissue[J].Nat Protoc,2012,7(11):1996-2004.
[10]Niapour A,Karamali F,Karbalaie K,et al.Novel method to obtain highly enriched cultures of adult rat Schwann cells[J].Biotechnol Lett,2010,32(6):7810786.
[11]Weinstein DE,Wu R.Isolation and purification of primary Schwann cells[J].Curr Protoc Neurosci,2001,Chapter 3:Unit 3.17.
[12]楊俊,武雷,黃濤,等.改良雪旺細(xì)胞傳代培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國臨床解剖學(xué)雜志,2005,23(1):17-19.
[13]翁惠蘭,孫淑明,吳麗娥.雪旺細(xì)胞體外培養(yǎng)和純化的新方法[J].中國基層醫(yī)藥,2005,12(10):1299-1300.
[14]王世清,范志海,沈憶新.不同部位取材的雪旺細(xì)胞培養(yǎng)與純化研究[J].中國修復(fù)重建外科,2011,25(2):166-170.