细胞的核数并不总是一个,某些类型的细胞具有多个细胞核。例如,破骨细胞是一种高度分化的多核细胞,具备独特的功能,但并不具备克隆能力,因此无法进行传代培养,而且其体外培养也相对困难。
骨代谢背景知识
在深入了解骨代谢之前,我们先来认识一些专业术语。
骨重塑
骨重塑是指破骨细胞清除老旧或受损的骨质,并由成骨细胞形成的新骨替代的过程。这个过程受到破骨细胞和成骨细胞之间“交流”的调控。
破骨细胞(Osteoclasts,OCs)
破骨细胞是来源于造血干细胞的骨吸收细胞,其通过分泌酸性酶和蛋白水解酶来降解骨质。
成骨细胞(Osteoblasts,OBs)
成骨细胞是骨形成细胞,来源于间充质前体细胞,经过转录因子的作用分化为骨祖细胞谱系,最终成熟为骨细胞。
骨矿化
骨矿化是指钙和磷等无机盐沉淀到骨组织中的过程。作为特殊的结缔组织,骨骼具有高度矿化的结构和构造,能够为身体提供支撑,同时保护内脏器官并为血液造血组织提供场所。此外,骨骼是无机离子的主要来源和储存地,对维持体内矿物质稳态和能量代谢具有重要作用。
骨吸收
骨吸收是指骨钙释放的过程,破骨细胞通过分解硬骨组织释放钙离子到血液中。破骨细胞是唯一能被明确降解骨的细胞,其在骨稳态和健康维护中至关重要。其分化过程经历多个阶段,包括破骨细胞前体、多核破骨细胞及成熟破骨细胞等阶段。
破骨细胞的体外诱导
以下是使用RAW264.7细胞诱导破骨细胞的实验方案:
- 将RAW2647细胞用含10% FBS的α-MEM培养基制成细胞悬液,随后以3×104细胞/孔的密度接种于24孔板中。
- 细胞接种12小时后,加入RANKL(20-100 ng/mL)。每3天更换培养基并补加RANKL。
- 在分化培养4天后会出现明显的多核破骨细胞,并在第5天至第6天达到高峰。
值得注意的是,RAW2647细胞会表达M-CSF及其受体c-fms,因此仅需添加RANKL即可诱导破骨细胞分化,无需额外添加M-CSF。
破骨细胞的鉴定
形态学鉴定
1. 多核巨细胞可在相差显微镜下观察到≥3个细胞核(成熟破骨细胞通常含有10-20个核)。
2. 伪足结构,活化破骨细胞的边缘呈现出“皱褶缘”。
功能标志物检测
1. TRAP染色:破骨细胞特有的抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)可作为鉴定破骨细胞的重要标志物。
2. 骨吸收实验:观察骨髓单核细胞(BMMs)的骨吸收功能,通过超声波去除表面细胞后应用扫描电子显微镜(SEM)对吸收凹陷进行成像,使用ImageJ软件量化凹陷面积。
分子标志物检测
通过qPCR和Western blot检测Trap、NFATc1、CTSK(组织蛋白酶K)和DC-STAMP等分子标志物,以确保破骨细胞的分化准确性。
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