细胞学堂 | 一文揭秘细胞空泡之谜
时间：2024-07-05 阅读：1697
细胞中的空泡是指在光学显微镜下清晰可见的一种泡状结构，其光学特性与细胞质形成鲜明对比。当细胞内部出现这种具有独-特光学特征的泡状结构时，我们称之为细胞空泡化现象。
本期细胞学堂，我们就来聊一聊细胞空泡化现象产生原因以及如何解决。
细胞空泡的来源
细胞空泡的来源广泛，主要源自细胞内的多种膜结构细胞器，如线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体等。这些细胞器在特定的生理或病理条件下，可能经历一系列复杂的生物化学过程，都可能导致细胞内部形成空泡。
图1. 光学显微镜下的细胞空泡
细胞产生空泡的原因及解决办法
1
细胞老化
在原代细胞培养的过程中，由于细胞老化而出现空泡的情况较为常见。原代细胞体外增殖能力有限，当细胞在体外培养时间过长，会因自发老化而产生空泡，甚至导致细胞死亡。同样的，对于细胞系来说，随着传代次数的不断增加，细胞也可能因老化而产生空泡。
2
更换培养基或血清或培养基理化性质改变
更换细胞使用的培养基或血清，细胞可能会出现不适应的情况，导致空泡的产生；细胞培养所用的培养基，若因配制错误、储存不当、过期仍使用或是血清质量不过关等，均可能引发培养基的理化性质如pH、渗透压等发生改变，进而影响细胞状态，甚至导致细胞出现空泡。
3
细胞消化不当
在处理如贴壁细胞等需要消化的细胞时，解离试剂的选择、消化时间的控制、操作力度的把握等都至关重要。解离试剂选择不当，消化时间过长或操作力度过大等均可能导致细胞受损，进而引发细胞空泡的产生。
4
传代或换液不及时
细胞长满后未及时传代或细胞长时间未换液，会导致培养过程中细胞代谢副产物的累积和营养物质的耗尽，可能诱导细胞自噬的发生，进而细胞出现空泡化。
5
细胞污染
在细胞培养的过程中，若出现细菌、支原体、黑胶虫等污染，将会导致细胞状态明显变差，并可能引发细胞产生空泡等异常现象。
6
细胞药物处理
在细胞实验中，研究人员可能会加入特定的药物（如氯喹、氨基糖苷类抗生素、细胞凋亡诱导剂等）对细胞进行诱导处理。这些药物通过影响细胞的代谢过程诱导细胞发生特定的生物学变化，但也可能产生细胞毒性，进而可能导致细胞内出现空泡甚至引发细胞死亡。
细胞空泡化是否可逆
细胞空泡化是否可逆主要取决于空泡形成的原因和细胞状态。具体而言：
如果空泡形成是由短期的培养环境变化（如温度波动、运输过程中的刺激等）所诱发的细胞应激反应，当不利因素消除时并恢复细胞至其适宜的生长环境后，细胞可能会恢复到正常的形态和功能。
如购买常温发货的细胞，因快递运输刺激，细胞到货时可能出现空泡（见图2）。恢复正常培养条件并稳定传代后，细胞空泡会消失（见图3）。
图2. MC3T3-E1 Subclone 14细胞经过快递运输刺激收货时细胞状态
图3. MC3T3-E1 Subclone 14细胞稳定传代后
当细胞因状态变差、培养条件改变、污染等不利因素而出现空泡化时，意味着细胞的结构和功能已经遭受了严重的破坏，其空泡化过程往往呈现出不可逆性，最终可能导致细胞死亡。
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