3T3-L1小鼠胚胎成纖維細(xì)胞系
3T3-L1小鼠胚胎成纖維細(xì)胞系是脂肪細(xì)胞分化研究的經(jīng)典模型,以可誘導(dǎo)分化為成熟脂肪細(xì)胞、增殖穩(wěn)定及代謝特征明確為核心優(yōu)勢(shì),在脂肪細(xì)胞生物學(xué)、肥胖機(jī)制及代謝疾病藥物研發(fā)中應(yīng)用廣泛,為解析脂肪細(xì)胞分化調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了可靠實(shí)驗(yàn)工具。
來源與背景:該細(xì)胞系源自 1962 年建立的 Swiss 小鼠胚胎成纖維細(xì)胞系 3T3 的亞克隆,因具有穩(wěn)定的脂肪分化潛能而被單獨(dú)命名。3T3 系列細(xì)胞系以 “每 3 天傳代一次,每次接種 3×10?細(xì)胞” 的培養(yǎng)規(guī)范得名,而 L1 亞克隆的du特jia值在于經(jīng)誘導(dǎo)后 90% 以上細(xì)胞可分化為含脂滴的成熟脂肪細(xì)胞,wan美模擬體內(nèi)脂肪細(xì)胞形成過程。在全球肥胖率持續(xù)攀升的背景下,其建立填bu了脂肪細(xì)胞體外研究模型的空白,至今仍是脂肪分化機(jī)制研究引用率最高的細(xì)胞系。
細(xì)胞特性:未分化時(shí)呈典型成纖維細(xì)胞形態(tài),貼壁生長(zhǎng)呈長(zhǎng)梭形,排列有序,細(xì)胞質(zhì)均勻,細(xì)胞核呈橢圓形,核質(zhì)比約 1:3,增殖狀態(tài)穩(wěn)定,倍增時(shí)間約 24 小時(shí)。核心特性體現(xiàn)為分化潛能卓yue,在特定誘導(dǎo)劑作用下,7 天內(nèi)可見脂滴形成,14 天脂滴融合成大液泡,油紅 O 染色陽(yáng)性率達(dá) 95%;代謝特征明確,分化后甘油三酯含量是未分化細(xì)胞的 8 倍,脂聯(lián)素、瘦素分泌量隨分化進(jìn)程逐步升高,與體內(nèi)脂肪細(xì)胞代謝模式一致;遺傳穩(wěn)定性高,連續(xù)傳代 50 次后仍保持分化能力,染色體核型為小鼠正常二倍體,無明顯畸變。傳代時(shí)采用常規(guī)消化液處理 2-3 分鐘,傳代比例 1:4,過度密集會(huì)抑制增殖,建議細(xì)胞密度達(dá) 70% 時(shí)及時(shí)傳代。
培養(yǎng)與分化條件:基礎(chǔ)培養(yǎng)采用含 10% 胎牛血清的 DMEM 培養(yǎng)基,添加 1% 雙抗,培養(yǎng)環(huán)境為 37℃、5% CO?飽和濕度。細(xì)胞匯合度達(dá) 100% 后進(jìn)入接觸抑制期,此階段是誘導(dǎo)分化的關(guān)鍵窗口。分化誘導(dǎo)需分階段進(jìn)行:第一階段(0-2 天)使用含 1μM 地塞mi松、0.5mM IBMX 及 10μg/ml 胰島素的誘導(dǎo)液;第二階段(2-8 天)換用含胰島素的維持液;之后用基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)至成熟。分化過程中需嚴(yán)格控制血清質(zhì)量,優(yōu)質(zhì)胎牛血清可使分化率提升 15%,而低糖培養(yǎng)基會(huì)抑制脂滴積累。凍存推薦含 10% DMSO 的胎牛血清凍存液,程序降溫后液氮保存,復(fù)蘇后 24 小時(shí)貼壁率達(dá) 90%,分化能力不受影響。
檢測(cè)鑒定:經(jīng)微生物篩查,無支原體、細(xì)菌、真菌污染,符合實(shí)驗(yàn)細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)。未分化細(xì)胞表達(dá)成纖維細(xì)胞標(biāo)志物 vimentin(+)、α-SMA(弱 +),分化后 adiponectin、PPARγ 表達(dá)量上調(diào) 10 倍以上。油紅 O 染色定量分析顯示,分化第 14 天脂滴含量達(dá) 45μg/10?細(xì)胞,甘油三酯測(cè)定值是未分化細(xì)胞的 8.3 倍。染色體核型分析為 40 條小鼠染色體(正常二倍體),STR 分型與原始 3T3 細(xì)胞系匹配,排除交叉污染。功能驗(yàn)證中,胰島素處理可使分化細(xì)胞葡萄糖攝取量增加 2.5 倍,證實(shí)其保留胰島素敏感性。
應(yīng)用領(lǐng)域:在分化機(jī)制研究中,通過該細(xì)胞系發(fā)現(xiàn) PPARγ 是脂肪分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,其激活劑可使分化率提升至 98%,而敲除 PPARγ 則wan全阻斷分化,為 “PPARγ 調(diào)控脂肪形成” 理論提供直接證據(jù)。在肥胖研究中,用于探索高脂環(huán)境對(duì)脂肪細(xì)胞的影響,發(fā)現(xiàn)棕櫚酸處理可使細(xì)胞炎癥因子 TNF-α 分泌增加 3 倍,模擬肥胖狀態(tài)下的脂肪炎癥反應(yīng)。在藥物研發(fā)方面,作為篩選減肥藥物的模型,新型 PPARγ 拮抗劑可使該細(xì)胞系脂滴含量減少 60%,且不影響細(xì)胞活力。此外,該細(xì)胞系可用于研究脂肪細(xì)胞與其他細(xì)胞的相互作用,如與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí),脂肪細(xì)胞會(huì)促進(jìn)巨噬細(xì)胞向 M1 型極化,為肥胖相關(guān)炎癥機(jī)制提供新視角。
與其他脂肪細(xì)胞模型相比,3T3-L1 的優(yōu)勢(shì)在于其分化同步性高、操作簡(jiǎn)便且結(jié)果穩(wěn)定,分化效率遠(yuǎn)高于原代脂肪細(xì)胞(約 30%)。通過該細(xì)胞系的研究,已闡明 20 個(gè)脂肪分化關(guān)鍵基因,推動(dòng) 5 種抗肥胖藥物進(jìn)入臨床前試驗(yàn),為脂肪代謝疾病的防治提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
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