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探索體外巨噬細(xì)胞極化培養(yǎng)：細(xì)胞因子的力量
前言
巨噬細(xì)胞（Macrophage）是從血液中的單核細(xì)胞分化而來的一種大型吞噬細(xì)胞。它們存在于幾乎所有組織中，特別是在那些與外界接觸頻繁的組織如皮膚、肺和腸道，在人體的免疫防御、炎癥反應(yīng)、組織修復(fù)、免疫調(diào)節(jié)以及疾病發(fā)展等多個生物學(xué)過程中，巨噬細(xì)胞都扮演著至關(guān)重要的角色。
原代人類巨噬細(xì)胞很難從組織中分離出足夠數(shù)量的巨噬細(xì)胞，并且在培養(yǎng)中不增殖。單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞提供了一種的替代品，因為人血液中的單核細(xì)胞很容易大量獲得，并且可以在體外分化為巨噬細(xì)胞。
巨噬細(xì)胞的生物學(xué)功能
巨噬細(xì)胞通過其表面的受體識別并吞噬病原體和死亡的細(xì)胞殘骸。這一過程不僅有助于清除感染，更是防止了這些物質(zhì)在體內(nèi)積累，從而可能引發(fā)炎癥或其他問題。
巨噬細(xì)胞通過產(chǎn)生殺滅微生物的化學(xué)物質(zhì)（如活性氧和氮氧化物）以及調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子和化學(xué)因子，對抗病原體。
巨噬細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮復(fù)雜作用。它們不僅可以促進(jìn)炎癥通過釋放促炎細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白細(xì)胞介素1（IL-1），還可以通過產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子（如IL-10和TGF-β）來抑制炎癥。
在炎癥反應(yīng)后，巨噬細(xì)胞通過分泌各種生長因子幫助組織修復(fù)和再生。清除損傷后的殘余同時促進(jìn)新組織的形成。
巨噬細(xì)胞通過呈遞抗原給T細(xì)胞，促進(jìn)特異性免疫應(yīng)答。同時，它們通過分泌各種細(xì)胞因子調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的其他成分，如調(diào)控T細(xì)胞和B細(xì)胞的活動。
巨噬細(xì)胞在多種疾病的發(fā)展中扮演著重要角色，包括感染性疾病、自身免疫疾病、腫瘤以及如動脈粥樣硬化等慢性炎癥性疾病。
巨噬細(xì)胞分類
根據(jù)其活化狀態(tài)和功能的不同，巨噬細(xì)胞可以分為M1型和M2型兩大類。這兩種亞型在免疫反應(yīng)和炎癥調(diào)節(jié)中發(fā)揮著不同的作用。
M1型巨噬細(xì)胞
M1型巨噬細(xì)胞主要受到如干擾素γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子α（TNF-α）等細(xì)胞因子的刺激，具有促炎性特點。它們具有強烈的抗微生物活性，能夠產(chǎn)生氧自由基和炎癥因子，參與殺傷和清除細(xì)菌、病毒等病原微生物。
M1型巨噬細(xì)胞參與機體的免疫防御和炎癥反應(yīng)，促進(jìn)炎癥和免疫細(xì)胞的浸潤，協(xié)助清除感染和損傷的組織，促進(jìn)免疫炎癥反應(yīng)的發(fā)生和維持。
M2型巨噬細(xì)胞
M2型巨噬細(xì)胞主要受到如白細(xì)胞介素-4（IL-4）和白細(xì)胞介素-13（IL-13）等細(xì)胞因子的刺激，具有抗炎和修復(fù)特點。它們參與組織修復(fù)和再生過程，促進(jìn)抗炎反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)。
M2型巨噬細(xì)胞在炎癥后期和組織修復(fù)階段發(fā)揮重要作用，促進(jìn)炎癥的解析和組織修復(fù)，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的平衡，促進(jìn)組織再生和修復(fù)。
圖1.活化巨噬細(xì)胞的主要巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)總結(jié)[1]
巨噬細(xì)胞的體外分離、培養(yǎng)及誘導(dǎo)分化
分離方法
從外周血分離
單核細(xì)胞的分離：使用密度梯度離心（如Ficoll-Paque）分離外周血單核細(xì)胞（PBMCs）。血液樣本加入到Ficoll上層，經(jīng)離心后，單核細(xì)胞會位于血漿和Ficoll層之間。
巨噬細(xì)胞的分離：從PBMCs中分離出單核細(xì)胞后，可以通過塑料黏附法進(jìn)一步分離出單核前體細(xì)胞。單核細(xì)胞在塑料培養(yǎng)皿中培養(yǎng)數(shù)小時，非黏附細(xì)胞被去除，剩余黏附的細(xì)胞主要是單核前體細(xì)胞。
從組織中分離
組織樣本經(jīng)機械和/或酶處理（如膠原酶和DNA酶）分解成單細(xì)胞懸液。通過密度梯度離心或負(fù)選擇法（使用抗體和磁珠）去除非目標(biāo)細(xì)胞，收集巨噬細(xì)胞。
培養(yǎng)方式
常用的培養(yǎng)基包括RPMI 1640或IMDM，通常需要添加10%的胎牛血清（FBS）、1%青霉素/鏈霉素和必要的生長因子。培養(yǎng)條件通常是37°C、5% CO2的恒溫箱中。
誘導(dǎo)分化方法
從單核前體細(xì)胞分化
使用M-CSF：在培養(yǎng)基中加入巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF），通常濃度為20-50 ng/mL，連續(xù)培養(yǎng)7-10天，促使單核前體細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞。
使用GM-CSF：使用粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）也可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的分化，尤其是傾向于產(chǎn)生M1型（促炎型）巨噬細(xì)胞。
表型和功能的進(jìn)一步調(diào)控
M1型巨噬細(xì)胞：可以通過在培養(yǎng)基中加入IFN-γ（干擾素-γ）和LPS（脂多糖）來誘導(dǎo)。
M2型巨噬細(xì)胞：通過添加IL-4和IL-13等抗炎細(xì)胞因子誘導(dǎo)。
這些方法使得研究者能夠在體外條件下研究巨噬細(xì)胞的多種生物學(xué)功能和它們在病理狀態(tài)下的行為。每一步的具體操作條件（如細(xì)胞密度、培養(yǎng)時間、添加因子的濃度等）可能需要根據(jù)實驗的具體目的進(jìn)行優(yōu)化。
表1.巨噬細(xì)胞培養(yǎng)及誘導(dǎo)條件
細(xì)胞來源 | 培養(yǎng)基 | 初始加入 | M1極化 | M2極化 |
THP-1細(xì)胞 | RPMI 1640 | 100 ng/ml PMA | 20 ng/ml IFN-γ、 100 ng/ml LPS | 20 ng/ml IL-4、 20 ng/ml IL-13 |
PBMCs(單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞MDM) | RPMI 1640 | 50 ng/mL G-CSF 或50 ng/mL M-CSF | 10 ng/ml LPS、 50 ng/ml IFN-γ | 20 ng/ml IL-4、 20 ng/ml IL-10 |
骨髓來源巨噬細(xì)胞BMDM | IMDM | 10ng/ml M-CSF | 100 ng/ml LPS （可加50 ng/ml IFN-γ） | 10 ng/ml IL-4 （可加10 ng/ml IL-13） |
相關(guān)產(chǎn)品推薦
分類 | 種屬 | 貨號 | 規(guī)格 |
PMA | PMA(TPA) 佛波肉荳蔻醋酸 | 50601ES | 1 mg |
G-CSF | Human | 91101ES | 2μg/10μg/ 50μg/ 100μg |
Mouse | 91107ES | 2μg/ 10μg/50μg/100μg/500μg | |
M-CSF | Human | 91103ES | 10μg/100μg/500μg |
Mouse | 91109ES | 10μg/100μg/ 500μg | |
GM-CSF | Human | 91102ES | 5μg /50μg/100μg/ 500μg |
Mouse | 91108ES | 5μg /50μg/ 100μg/ 500μg | |
IFN-γ | Human | 91207ES | 20μg /50μg/ 100μg/ 500μg |
Mouse | 91212ES | 5μg /50μg/ 100μg/ 500μg | |
IL-4 | Human | 90105ES | 5μg /50μg/ 100μg/ 500μg |
Mouse | 90144ES | 5μg / 100μg/ 500μg | |
IL-10 | Human | 90109ES | 2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg |
Mouse | 90149ES | 2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg | |
IL-13 | Human | 90112ES | 2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg |
Mouse | 90151ES | 2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg |
翌圣生物提供一系列與巨噬細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)的HiActive®高活性細(xì)胞因子產(chǎn)品，以支持巨噬細(xì)胞研究。
HiActive®高活性細(xì)胞因子: 每個細(xì)胞因子生物活性均經(jīng)過驗證，保證細(xì)胞因子的高活性。
活性驗證：
Human IFN-γ
Figure 2. The ED50 as determined by a cytotoxicity assay using human HT-29 cells is 0.54-0.60 ng/mL, corresponding to a specific activity of> 1.6×106 IU/mg.
Human IL-4
Figure 3. The ED50 as determined by a cell proliferation assay using human TF-1 cells is less than 0.1 ng/mL，corresponding to a specific activity of >1 × 107 IU/mg.
Human IL-10
Figure 4. The ED50 as determined by a cell proliferation assay using murine MC/9 cells is less than 0.1 ng/mL, corresponding to a specificactivity of > 1.0×107 IU/mg.
引用文獻(xiàn)
[1]Atri C, Guerfali FZ, Laouini D. Role of Human Macrophage Polarization in Inflammation during Infectious Diseases. Int J Mol Sci. 2018 Jun 19;19(6):1801.
