细胞有几个核?并非所有细胞都只有一个细胞核。例如,破骨细胞是一种高度分化的多核细胞,它们没有克隆能力,无法进行传代培养,同时在体外培养也相对困难。
Section01 骨代谢: 背景知识
首先,我们来了解一下骨代谢的专业术语。骨重塑是指破骨细胞清除旧骨或受损骨质,并由成骨细胞形成的新骨取代的过程。这个过程由破骨细胞和成骨细胞之间的交流来调控。
破骨细胞(osteoclasts,OCs)是一种源自造血干细胞的骨吸收细胞,主要通过分泌酸性酶和蛋白水解酶来降解骨质。而成骨细胞(Osteoblasts,OBs)则是由间充质前体细胞在转录因子的作用下分化而成,最终演变为骨细胞。
骨矿化是指钙等无机盐在骨组织中的沉淀过程,骨骼作为一种特殊的结缔组织,具有高度矿化的结构。骨骼不仅为身体提供结构支撑和肌肉附着点,同时保护大脑和内脏器官,并为骨髓造血组织提供生存场所。此外,骨骼还作为无机离子的主要储存地,参与体内矿物质稳态和能量代谢。
骨吸收是指骨钙的溶出过程,即将钙从骨组织中释放到血液中。破骨细胞是唯一能够降解骨组织的细胞,它们在骨稳态和健康维护中发挥着关键作用。这些细胞是来自血液和骨髓中单核细胞的组织特异性多核巨噬细胞,其分化过程经历多个阶段,包括破骨细胞前体、多核破骨细胞和成熟破骨细胞。
Section02 破骨细胞的体外诱导
巨噬细胞系RAW264.7的破骨细胞诱导实验方案为:
- 使用含10% FBS的α-MEM培养基,将RAW264.7细胞制成细胞悬液,以3×104 cells/孔的密度接种于24孔板中。
- 在细胞接种12小时后,加入RANKL(20-100ng/mL)。每3天更换培养基,并同时补加RANKL。
- 在第4天时,较为明显的多核破骨细胞开始出现,并在第5到第6天时逐渐增多。由于RAW264.7细胞表达M-CSF及其受体c-fms,因此仅加入RANKL就足以诱导破骨细胞分化。
Section03 破骨细胞的鉴定方法
一、形态学鉴定
1. 多核巨细胞在显微镜下可见≥3个细胞核(成熟破骨细胞通常含有10-20个核)。
2. 破骨细胞的边缘呈现“皱褶缘”(ruffled border),是其骨吸收功能的重要区域。通过鬼笔环肽染色的共聚焦显微镜观察,可以显示出特征性的"封箱带"结构。
二、功能标志物检测
1. Trap染色:破骨细胞产生的一种主要酶是抗酒石酸酸性磷酸酶(Trap),该酶特异性分布于破骨细胞中,通常被用作鉴别破骨细胞的重要标志物。
2. 骨吸收实验:将骨髓单核细胞(BMMs)接种于羟基磷灰石涂层板或骨片上,观察吸收陷窝的情况。培养期间,每天补充新鲜含有M-CSF和RANKL的培养基,10天后利用扫描电子显微镜(SEM)对吸收凹陷进行成像,并计算凹陷面积。
三、分子标志物检测
可通过qPCR/WB检测Trap、NFATc1、CTSK和DC-STAMP等分子标志物。
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