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更新时间:2025-11-12
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HIEC-6人正常肠上皮细胞
一、细胞基本生物学特性
HIEC-6人正常肠上皮细胞源自正常人体近端小肠黏膜组织,经原代分离纯化建立的亚型细胞系,属正常二倍体肠上皮细胞,保留小肠上皮细胞的核心形态与生理功能,增殖能力有限(传代次数约 18-25 代,略高于普通 HIEC 细胞),是研究肠道生理代谢、屏障功能、肠道疾病机制及药物肠道安全性评估的优质体外模型。其在模拟肠道上皮极性建立、屏障完整性维持及对肠道内外刺激的特异性响应方面表现稳定,广泛应用于消化病学、营养学、药理学及毒理学领域。
形态上,该细胞呈典型小肠上皮细胞形态:贴壁生长时为不规则多边形或短柱状,细胞排列紧密形成连续单层上皮,极性明确(apical 侧朝向培养基表面,basolateral 侧贴附培养皿,wan美复刻肠道黏膜上皮的腔面 - 基底侧结构),胞体直径 13-19μm;胞质均匀透亮,HE 染色呈淡嗜酸性,apical 侧富含微绒毛(电镜下可见密集排列的刷状缘结构,长度约 1-2μm,是营养吸收的核心结构基?。?,细胞间可见连续的紧密连接与黏附连接(免疫荧光染色可观察到 ZO-1 蛋白在细胞边界形成线状分布);细胞核呈圆形或椭圆形,位于细胞 basolateral 侧,核仁 1 个(清晰可见),染色质呈细网状,核分裂象偶见(正常培养条件下分裂象比例约 1%-3%,增殖活性温和且稳定,符合正常体细胞特性)。体外培养时,细胞形态随功能状态动态变化:融合形成完整单层后,紧密连接成熟,呈现典型 “铺路石样" 排列;经肠道致病菌(如沙门氏菌)、炎症因子(如 TNF-α)处理后,细胞间隙增宽,紧密连接断裂,微绒毛脱落,精准模拟体内肠道屏障损伤的病理特征,确保实验结果与临床肠道疾病的相关性。
功能特性方面,HIEC-6 细胞具备正常小肠上皮细胞的三大核心功能,且亚型特异性使其功能稳定性更优。一是肠道屏障功能:可形成高完整性的上皮屏障,高表达紧密连接蛋白(ZO-1、occludin、claudin-1/4)、黏附连接蛋白(E - 钙黏蛋白)及上皮细胞黏附分子(EpCAM),融合后跨上皮电阻(TEER)值可达 350-550 Ω?cm2(高于普通肠上皮细胞,屏障完整性更接近体内正常肠道黏膜);能有效阻挡大分子物质(如荧光su钠、 FITC - 葡聚糖)渗透,通透系数(Papp)≤1×10?? cm/s,模拟肠道对有害物质的阻隔作用,是研究肠道屏障损伤与修复的理想模型。二是营养物质吸收功能:高表达小肠特异性营养转运体,如 apical 侧的葡萄糖转运体 SGLT1、果糖转运体 GLUT5、中性氨基酸转运体 B?AT1、长链脂肪酸转运体 CD36,且转运活性稳定(葡萄糖吸收速率达 0.6-1.2 nmol/min/mg protein);可通过主动转运与被动扩散两种方式,高效吸收碳水化合物、氨基酸、脂肪酸等营养物质,wan美复刻体内小肠的营养吸收过程,适用于营养代谢机制与吸收障碍疾病研究。三是肠道稳态与响应功能:具备完整的肠道防御与信号响应体系,可分泌黏蛋白 MUC2(维持黏液屏障)、防御素 β1(抗菌防御)及抗炎因子 IL-10(调节肠道炎症平衡);对肠道益生菌代谢产物(如短链脂肪酸)敏感,处理后可上调紧密连接蛋白表达,TEER 值提升 20%-30%,增强屏障功能;对肠道刺激物(如脂多糖 LPS、致病菌毒素)响应显著,1μg/mL LPS 处理 24 小时后,炎症因子 IL-8、IL-6 表达升高 6-9 倍,TEER 值下降 45%-55%,模拟肠道炎症状态下的上皮响应,为肠道炎症疾病机制研究提供可靠模型。
分子表型上,该细胞高表达小肠上皮细胞特异性标志物,亚型标识明确:细胞角蛋白 20(CK20,胞质阳性,阳性率≥95%,小肠上皮细胞特异性标志物,区别于结肠上皮细胞的 CK19)、绒毛蛋白 villin(apical 侧刷状缘阳性,阳性率≥90%,小肠上皮微绒毛特征性标志物)、紧密连接蛋白 ZO-1(细胞间连接阳性,阳性率≥88%),其中 CK20?villin?双阳性是其小肠上皮细胞身份的核心鉴定依据;同时表达营养转运相关分子(SGLT1 阳性率≥85%、GLUT5 阳性率≥80%)、防御相关蛋白(MUC2 阳性率≥75%);细胞内信号通路符合肠道上皮调节机制:NF-κB 通路(炎症刺激时激活,调控炎症因子表达)、AMPK 通路(调控能量代谢与营养吸收)、Wnt/β-catenin 通路(维持上皮细胞增殖与分化平衡);核型稳定(46,XX/XY 正常二倍体,染色体畸变率 < 1%),无致瘤性(裸鼠接种后无肿瘤形成),功能稳定性优于普通肠上皮细胞系,确保实验的可重复性与可靠性。
二、体外培养关键条件
HIEC-6 细胞的培养需重点维持其屏障功能、极性结构及转运体活性,亚型对培养条件的适配性更具特异性,需精准控制以下参数。
培养基选择:优先使用 DMEM/Ham's F-12(1:1)混合培养基,添加 10% 胎牛血清(FBS,低内毒素≤5 EU/mL,选择热灭活血清以?;そ裘芰咏峁梗?、2 mmol/L L - 谷an酰胺、1% 非必需氨基酸(NEAA)、10 ng/mL 表皮生长因子(EGF,促进上皮细胞增殖与极性建立)、5 μg/mL 胰岛素、100 U/mL 双抗;培养基 pH 值控制在 7.2-7.4,渗透压 285-305 mOsm/kg(模拟肠道内环境渗透压,渗透压异?;岬贾伦颂寤钚韵陆?30% 以上)。开展屏障功能实验时,使用无血清培养基(避免血清成分干扰 TEER 检测);营养吸收实验需用含 2% FBS 的培养基饥饿 12 小时(减少细胞内营养储备干扰)。
培养环境参数:温度稳定维持在 37℃±0.5℃,CO?浓度 5%±0.3%,相对湿度≥95%;温度波动超过 ±1℃会导致细胞增殖率下降 30%,ZO-1 表达减少 40%;CO?浓度低于 4% 会导致培养基 pH 升高,细胞极性紊乱;高于 6% 则导致细胞皱缩、微绒毛脱落,需通过培养箱实时监控调整;模拟肠道缺氧环境时(如炎症性肠病中的缺血状态),可将氧气浓度降至 5%-8%,诱导 HIF-1α 表达,用于肠道缺血损伤研究。
传代操作要点:细胞融合度达 85%-90% 时及时传代(避免过度融合导致接触抑制,影响屏障形成);操作步骤:用无菌 PBS 轻柔清洗 2 次(避免剧烈冲洗破坏微绒毛与紧密连接),加入含 EDTA 的 0.25% 消化液(温和消化,防止损伤细胞表面转运体),37℃孵育 3-5 分钟(镜下见细胞间隙增大后立即终止),加入含血清的培养基中和,轻柔吹打至单细胞悬液,按 1:2-1:3 比例接种至预包被胶原 Ⅳ 的培养皿(胶原 Ⅳ 可提升细胞黏附与极性建立效率,贴壁率≥95%);传代次数建议不超过 22 代,避免细胞衰老导致功能衰减。
关键注意事项:细胞对血清批次高度敏感(不同批次血清可能导致 TEER 值波动 35%、SGLT1 活性差异 40%),建议长期使用同一批次肠道细胞专用血清,更换前需验证 CK20 表达、TEER 值及葡萄糖吸收活性,确保与原批次差异 < 15%;培养过程中避免频繁换液(每 3 天换液 1 次,频繁换液会破坏细胞分泌的黏液层);定期检测 TEER 值(融合后每 24 小时检测 1 次,TEER 值低于 300 Ω?cm2 时需更换细胞);操作时严格无菌(肠道细胞易受真菌污染,超净台需定期消毒,培养基可添加 0.1% 抗真菌试剂)。
三、核心科研应用领域
肠道屏障功能研究:可构建多种屏障损伤模型(LPS 诱导的炎症性损伤、高糖诱导的代谢性损伤、缺血缺氧诱导的缺血性损伤),通过检测 TEER 值、紧密连接蛋白表达、大分子渗透速率,解析屏障损伤的分子机制(如 NF-κB 激活导致紧密连接降解);评估屏障?;ひ┪铮ㄈ缫嫔?、谷an酰胺、植物提取物)的修复效果(如促进 ZO-1 重新分布,TEER 值回升),为炎症性肠病、肠易激综合征、糖尿病肠道并发症等疾病的机制研究与治疗提供依据。
营养代谢与吸收研究:适用于解析小肠对碳水化合物、氨基酸、脂肪酸的吸收机制,如验证 SGLT1 在葡萄糖吸收中的关键作用(抑制剂处理后吸收效率下降 85% 以上);研究激素(胰岛素、胰高血糖素)、肠道菌群代谢产物(短链脂肪酸)对营养转运的调节作用;分析吸收障碍疾?。ㄈ缛槊有骸⒍坛ψ酆险鳎┑牟±砘?,为营养学研究与临床营养干预提供实验支持。
药物肠道安全性与吸收评估:可用于口服药物的肠道黏膜毒性筛查(检测细胞活力、TEER 值、LDH 释放),评估药物对肠道屏障的损伤风险;研究药物对肠道营养吸收的影响(如药物是否抑制转运体活性);通过 Transwell 小室模型,检测药物从 apical 侧到 basolateral 侧的渗透速率,预测口服药物的生物利用度,为药物临床前安全性评价与剂型优化提供关键数据。
肠道炎症与稳态研究:可模拟肠道炎症微环境,研究炎症因子(IL-1β、TNF-α)对肠道上皮的影响(诱导炎症因子分泌、促进细胞凋亡);分析肠道益生菌与上皮细胞的互作(如益生菌分泌的细菌素可抑制上皮细胞炎症反应);探索肠道免疫细胞(巨噬细胞、树突状细胞)与上皮细胞的协同作用(共培养体系中增强抗菌防御能力),为肠道炎症疾病的免疫机制研究与益生菌应用提供模型。
四、质量控制与使用注意事项
(一)质量控制标准
细胞活力与表型:台盼蓝染色活力≥90%,传代后 24 小时贴壁率≥90%;流式细胞术检测 CK20?villin?细胞比例≥90%,ZO-1?细胞比例≥88%;HE 染色可见典型小肠上皮形态(极性明确、微绒毛完整、细胞间连接紧密),成纤维细胞污染率(Vimentin 阳性)<1%。
功能验证:融合后 TEER 值≥350 Ω?cm2;葡萄糖吸收活性≥0.6 nmol/min/mg protein;1μg/mL LPS 处理 24 小时后,IL-8 表达升高≥6 倍,TEER 值下降≥45%。
遗传与安全性:染色体核型为 46,XX/XY 正常二倍体,畸变率 < 1%;STR 分型与标准 HIEC-6 细胞图谱一致性≥95%;端粒酶活性阴性,裸鼠接种无肿瘤形成。
污染检测:无细菌、真菌、支原体污染;无 HIV、HBV、HCV 污染;无其他细胞系交叉污染。
(二)使用注意事项
培养操作:每 5 代验证表型与功能(CK20/villin 表达、TEER 值、转运活性),避免表型漂移;与肠道肿瘤细胞(如 Caco-2)分开培养,防止交叉污染;轻柔操作,避免反复离心或剧烈吹打(防止微绒毛与紧密连接破坏)。
实验设计:屏障功能实验设空白对照、阳性损伤组(LPS)与溶剂对照;营养吸收实验设转运体抑制剂对照(如根皮苷抑制 SGLT1);共培养实验设单种细胞对照。
冻存复苏:冻存对数生长期细胞(融合度 70%、TEER≥400 Ω?cm2),冻存液为 DMEM/F12+10% DMSO+20% FBS+10 ng/mL EGF,梯度降温;复苏后 48 小时检测活力≥80%,72 小时检测 TEER≥320 Ω?cm2,功能恢复后再实验。
安全防护:遵守生物安全二级规范(生物安全柜操作,穿戴手套、护目镜);废弃培养物用 0.5% 次氯酸钠处理 30 分钟后高压灭菌;实验人员定期体检,避免职业暴露。
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