胃腸道平滑肌細胞培養及鑒定

高靜 徐曉霞 陳平（內蒙古醫科大學附屬醫院消化內科，內蒙古呼和浩特010010）

·綜述·

胃腸道平滑肌細胞培養及鑒定

高靜 徐曉霞 陳平
（內蒙古醫科大學附屬醫院消化內科，內蒙古呼和浩特010010）

胃腸道平滑肌原代細胞培養基本保留了體內生長特性，作為一種體外研究模型，在生理學、病理學、胃腸動力學和藥物代謝動力學等較多研究領域顯示出細胞株所不具備的優越性。本文就胃腸道平滑肌原代細胞的分離、培養、純化和鑒定方法方面進行了綜述，為研究消化系統疾病培養胃腸道平滑肌細胞方法的選擇提供參考。

胃腸道平滑肌細胞；分離；培養；純化；鑒定

胃腸道平滑肌組織在人和動物體內分布廣泛，是構成人體消化道的重要空腔臟器，通過收縮蠕動來協助器官的功能發揮。胃腸道平滑肌原代細胞由于剛剛從活體組織分離出來，生物學特性還未發生很大變化，仍保留原來的遺傳特性，可反映出體內生長的一般性質，適合用于胃腸動力學、運動調節機制及藥物研究等[1]。但由于獲得胃腸道原代細胞的過程較復雜、培養困難，使得原代細胞還不能成為實驗材料的首選對象。原代細胞是否培養成功主要與細胞的分離、培養方法有關，因此有效分離原代細胞并保持其相應的生物學特性，找到適合其生長的環境尤為重要。

1 取材

胃腸道平滑肌細胞培養主要來自于SD乳鼠、小鼠、大鼠、豚鼠及家兔等，取材前務必將實驗動物禁食12 h以上（未進食的可直接用于實驗），分離材料時應在手術顯微鏡或解剖顯微鏡下進行，以達到分離完全的目的，分離后應用4℃含雙抗（青霉素，鏈霉素）的PBS液反復沖洗，直至組織塊發白，再用不含血清的培養基沖洗1～2遍，將洗好的組織剪成1～2mm3大小組織塊，在剪碎的過程中要保持濕潤，最好使用不含血清的培養基，使用的刀剪盡量鋒利，預防對組織的撕拉等造成損傷，應盡量縮短取材的時間。避免污染是GSMC培養的基礎，操作過程中應嚴格無菌操作。

2 胃腸道平滑肌原代細胞的分離方法

2.1 組織塊培養法：組織塊培養法就是將組織剪成小塊后，直接接種到一定的培養基質上，培養4～14 d后，細胞就會從這些組織塊四周游出，10～14 d細胞融合。組織塊培養法是分離胃腸道平滑肌細胞（Gastrointestinal smooth muscle cells，GSMC）最簡單的方法，具有經濟、操作簡單、可反復利用組織塊等優點[2]，能夠獲得高純度的單細胞，且分離的GSMC由于未經過酶處理其活性較好、增殖能力也較強。缺點是培養周期長且難傳代[3]，易被成纖維細胞污染。適用于較少組織的細胞培養和易被消化酶影響電活動的細胞培養，如oddi括約肌和Cajal間質細胞培養。吳志軒等[4]用組織塊法成功培養出Cajal間質細胞，并證實了該方法短期培養的細胞保持了節律性內向電流的特性，可以用來研究起搏電活動。Thuneberg認為[5]，酶的濃度過高或者消化時間過長，均會對Cajal間質細胞產生損害，應該降低酶的濃度或在低溫下消化，但消化不充分達不到分散細胞的目的，因此組織塊培養法是目前研究Cajal間質細胞發育過程和功能特性的比較理想的模型[6]。

2.2 酶消化法：酶消化法是將組織用酶進行消化，使細胞分散，并去除妨礙細胞生長的細胞間質等。酶消化法培養周期短，短期內細胞收獲量大（可在消化1～6 h后即可獲得較純的GSMC，5 d左右細胞融合），但酶濃度和作用時間不易掌握，且消化酶本身對細胞有毒性作用，可致培養失敗。由于酶消化法能在短期內獲得大量原代細胞，大大的節約了時間，故學者們多采用酶消化法分離原代細胞。膠原酶僅對細胞間質有消化作用而對GSNC的影響不大可使細胞有效分離，是分離SMC最常用的酶，常用的主要有Ⅰ、Ⅱ型膠原酶。蔣鋒利等[7]用Ⅱ型膠原酶成功培養出SD乳鼠胃腸平滑肌細胞，并證明培養的細胞95%以上為GSMC。祝捷等[8]用Ⅱ型膠原酶成功培養出豚鼠近段結腸平滑肌細胞，并做穿孔全細胞模式膜片鉗實驗。為了達到更好的消化效果，近年來很多學者嘗試采用聯合酶消化法。劉東海[9]等用Ⅰ型膠原酶聯合木瓜蛋白酶成功分離出小鼠胃竇平滑肌細胞。丁術旺等[10]用Ⅱ型膠原酶聯合胰酶成功解離出家兔oddi括約肌細胞，并將其傳代培養。還可在酶消化的過程中加入大豆胰蛋白酶抑制劑（避免實驗中破碎的細胞釋放大量的胰蛋白酶被激活對實驗造成影響）、牛血清白蛋白、二硫蘇糖醇等。

3 胃腸道平滑肌原代細胞的培養

平滑肌細胞的基本功能相同，但不同器官來源的平滑肌細胞在形態、特定功能和基因表達方面都存在根本差異，而且細胞生長所需要的環境也有區別，因此對培養條件的要求也會存在一定的差別。在進行體外培養時，要根據平滑肌的來源選擇合適的培養條件以盡可能地模擬體內環境，使細胞在體外培養條件下能較好生長和繁殖。

3.1 培養液的組成：GSMC原代培養時用10%～20%的胎牛血清，GSMC培養最常用的培養液為DMEM、M199、1640等，蔣鋒利等[7]認為對于GSMC的分離培養，M199作為基本培養基優于DMEM。其中還可添加抗生素，常用的有青霉素/鏈霉素等，如果配制的培養基超過2周時，可加入L-谷氨酰胺。

3.2 細胞的傳代：當原代細胞生長達培養瓶80%～90%時或80%細胞融合時，可進行細胞的傳代培養，0.25%胰酶（含EDTA）是傳代時常用的消化酶，加入適當胰酶鏡下觀察至胞質回縮，間隙增大時及時終止消化。傳代時用1∶2的形式傳代，傳至5代以后細胞開始出現老化且活性降低甚至失去分裂能力。因此應選取3～5代作為試驗用細胞來源。

4 胃腸道平滑肌原代細胞的純化

原代GSMC分離時由于黏膜組織及表面結締組織剝離不盡，容易混入成纖維細胞，在傳代過程中成纖維細胞的生長速度快，會很快取代GSMC，因此需要純化GSMC。由于成纖維細胞和GSMC的貼壁時間不同及對胰酶的敏感性不同（成纖維細胞能較快貼壁，而GSMC貼壁時間在1～4h以上，成纖維細胞先于GSMC脫壁，特別是在原代和培養早期的細胞這種差別尤為明顯），因此可以利用反復貼壁法和胰酶/EDTA差時消化法來純化GSMC。當GSMC的組織量多于成纖維細胞的組織量時，可利用自然純化法純化GSMC（因GSMC的增殖優勢抑制成纖維細胞的生長），GSMC的純度會隨著傳代次數的增加而逐漸增高。為了更好地純化細胞，可根據實際情況聯合應用幾種純化方法進行純化。

5 胃腸道平滑肌原代細胞的鑒定

培養的GSMC生長均一，大部分呈梭形狀，胞核位于中央，根據丁術旺等[10]報道的培養方法，培養成功后的oddi括約肌純度通過檢測證實陽性，aactin染色陽性。成纖維細胞由于和GSMC形態具有相似性[11]，故尚需進行GSMC的鑒定。鑒定GSMC的方法有倒置顯微鏡觀察、免疫組化法、免疫熒光染色法等。

6 胃腸道平滑肌細胞的運動機制

GSMC的運動是通過GSMC的收縮與舒張實現的。在此過程中，伴隨離子通道開放、關閉。離子和離子通道是細胞興奮性的基礎，亦即產生生物電現象的基礎。目前認識GSMC收縮和舒張的機制：首先外界的刺激致使細胞膜去極化，電壓依賴性鈣離子通道開放，鈣離子內流，同時肌漿網內儲存鈣也釋放入胞漿。二者共同使[Ca2+]i顯著升高，宏觀表現為GSMC收縮。然后增高的胞漿鈣主要通過位于細胞膜和肌漿網上鈣泵及細胞膜的鈉鈣離子交換泵等途徑逆濃度差的轉運到細胞外或肌漿網內，從而使[Ca2+]i降低，進而恢復到靜息水平，細胞舒張，宏觀變現為GSMC舒張。

7 小結與展望

GSMC培養技術同其它細胞培養技術一樣正在日臻完善。隨著基因工程及分子生物學技術的發展，GSMC培養的研究必將進入分子水平，而膜片鉗技術的快速發展為從分子水平了解生物膜離子通道的門控動力學特征及通透性、選擇性等膜信息，提供了最直接的手段，使人們對細胞膜通道功能的認識進入了一個嶄新的階段。膜片鉗技術與其它技術結合必將為消化系統疾病的病因、機理研究發揮更大作用。

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Culture and Identification of Gastrointestinal Smooth Muscle Cells

Gao JingXu XiaoxiaChen Ping
（Department of Gastroenterology，The Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University，Hohhot 010010，China）

Primary gastrointestinal smooth muscle cells cultured basis retention in vivo growth characteristics，as a model for the in vitro studies，in the Physiology，pathology，gastrointestinal motility and pharmacokinetics of drug large areas show cell lines do not have the advantages of.In this paper，the methods of isolation，culture，purification and identification of gastrointestinal smooth muscle cells were reviewed，which provides references for the study of options of gastrointestinal smooth muscle cells in digestive system diseases.

Gastrointestinal smooth muscle cells；Isolation；Culture；Purification；Identification

R573

A學科分類代碼：32024

1001-8131（2017）02-0185-03

2016-10-14

國家自然科學基金＜鈣離子通道在oddi括約肌運動功能中的調節機制以及在急性胰腺炎發生過程中的作用＞（81260072）