細胞學堂|肺泡上皮細胞知識盤點

更新時間：2023-08-23 | 點擊率：2325

肺中的支氣管經多次反複分枝成無數細支氣管，它們(men) 的末端膨大成囊，囊的四周有很多突出的小囊泡，即為(wei) 肺泡。肺泡或肺的氣體(ti) 交換表麵由 I 型肺泡上皮(ATⅠ,AT1)、II型肺泡上皮(ATⅡ,AT2)和微血管內(nei) 皮細胞組成。

其中，ATⅠ細胞又稱小肺泡細胞，其主要作用是參與(yu) 構成氣血屏障、進行氣體(ti) 交換；ATⅡ細胞又稱大肺泡細胞，是肺泡上皮中的祖細胞，具有很強的增殖和分化潛能，可分化成ATⅠ，在維持肺髒穩態以及肺損傷(shang) 修複過程中起著至關(guan) 重要的作用。

圖1 肺泡模式圖

圖2 肺泡細胞的外觀：上皮I型細胞(I)、上皮II型細胞(II)和毛細血管內(nei) 皮細胞(E)(bar=4μm)

什麽(me) 是Ⅰ型肺泡上皮細胞？

傳(chuan) 統的觀點認為(wei) ATⅡ是肺泡上皮中具有生物學活性的細胞，而終末分化的ATⅠ隻是被動地參與(yu) 氣血屏障的形成，不增殖，也不具有可塑性。但最近的研究發現ATⅠ可能不隻是傳(chuan) 統意義(yi) 上的終末分化細胞，而具有多樣的生物學功能，並在損傷(shang) 修複過程中發揮一定作用^[3]。雖然ATⅠ數量隻占全肺總細胞數的8%，但卻覆蓋了95%~98%的肺泡表麵積，是其中最大的細胞之一，平均體(ti) 積為(wei) 1,764 μm³。ATⅠ參與(yu) 氣血屏障的形成，對於(yu) 正常的換氣功能非常重要。由於(yu) ATⅠ易破裂，缺少生物學標記，分離相對困難，因此目前針對ATⅠ的研究主要采用由ATⅡ分化而來的ATⅠ樣細胞，但其生物學特性與(yu) ATⅠ細胞存在一定差異。

什麽(me) 是Ⅱ型肺泡上皮細胞？

Ⅱ型肺泡上皮細胞(typeⅡ alveolar epithelial cells，ATⅡ)是由內(nei) 胚層衍生的多功能極化上皮細胞，存在於(yu) 成年哺乳動物的肺部遠端，與(yu) Ⅰ型肺泡上皮細胞偶聯鑲嵌排列，形成肺泡囊，參與(yu) 呼吸膜的形成。ATⅡ雖僅(jin) 占肺泡表麵積的7%，但卻占實質肺泡細胞總數的16%，平均體(ti) 積為(wei) I型肺細胞的一半，可通過分泌大量的表麵活性物質，從(cong) 而減低肺泡表麵張力。另外，其還可參與(yu) 肺部的炎症反應、免疫反應、細胞外基質(extracellular matrix，ECM)調節和損傷(shang) 修複等多種生物學活動。

Ⅱ型肺泡上皮細胞的鑒定：

肺表麵活性蛋白C(surfactant protein C,SP-C)基因是目前被發現的唯-一僅(jin) 在肺泡Ⅱ型上皮細胞中表達的肺表麵活性蛋白基因，也是鑒定ATⅡ細胞最-常用的標記物。此外，至少對於(yu) 小鼠，有報道稱，一部分SP-C(+)ATⅡ細胞也被發現表達低水平的Clara/Club細胞基因Scgb1a1/CC10，這些雙陽性細胞能夠分化成ATⅠ細胞。因此，CC10的共存表達並不絕對排除作為(wei) ATⅡ細胞的識別^[2]。

圖3 Ⅱ型肺泡上皮細胞的鑒定

圖3[A]:從(cong) 分化的人類胎兒(er) 外植體(ti) 中製備的人類ATⅡ細胞在培養(yang) 4天後使用尼羅紅進行脂質染色以識別層狀體(ti) (LB);"N"=原子核。

圖3[B]:來自正常成人肺的人ATⅡ細胞的透射電子顯微照片，顯示含有致密核心顆粒的形成良好的 LB (LB→)。此外，還鑒定出了多泡體(ti) （MVB）和微絨毛（mv）。

圖3[C]:對[A]中製備的人ATⅡ細胞單層進行免疫組化，使用抗NPROSP-C(紅色)和DAPI(細胞核)對proSP-C進行染色，顯示點狀胞質染色，表明proSP-C後高爾基體(ti) 運輸到LB。

圖3[D]:使用新鮮分離的小鼠ATⅡ的proSP-C抗血清進行蛋白質印跡，顯示21 kD proSP-C初級翻譯產(chan) 物(箭頭)和低分子量加工中間體(ti) (括號)。

圖3[E]:使用SP-B抗血清對按照A和C中製備的兩(liang) 種單獨的人ATⅡ細胞製劑進行蛋白質印跡。proSP-B初級翻譯產(chan) 物(粗箭頭)、25kD 中間體(ti) (細箭頭)和成熟SP-B(括號)被識別。此外，二聚體(ti) 成熟的SP-B(箭頭)也出現了。^[2]

原代肺泡上皮細胞的分離培養(yang) ：

取完-全無血液殘留的肺髒組織

消化肺組織

常用消化酶: 胰蛋白酶、彈性蛋白酶、膠原酶;

經支氣管將酶灌注到完整的肺中消化，或把肺組織剪碎放入消化液中消化（前者比後者更有效）。

分離純化細胞

原代肺泡上皮細胞分離純化主要方法：

密度梯度離心法

不同細胞的沉降係數不同，在密度梯度離心中細胞所處的位置也相應不同。用ficoll或percoll不連續梯度離心法分離肺泡Ⅱ型上皮細胞。

流式細胞技術法

根據不同細胞之間的熒光差異，用熒光物質標記篩選。肺泡上皮細胞內(nei) 含有豐(feng) 富的脂類物質，用親(qin) 脂性熒光素標記，可以得到純度很高的細胞。該方法分離細胞的產(chan) 量很低，但純度極-高。

免疫黏附法

不同細胞的沉降係數不同，在密度梯度離心中細胞所處的位置也相應不同。用ficoll或percoll不連續梯度離心法分離肺泡Ⅱ型上皮細胞。

貼壁選擇法

肺泡上皮細胞完成貼壁的時間不同，利用這種特性在肺泡上皮細胞培養(yang) 時做篩選。

●參考文獻●

[1] Crapo JD, Barry BE, Gehr P, Bachofen M, Weibel ER. Cell number and cell characteristics of the normal human lung. Am Rev Respir Dis. 1982 Aug;126(2):332-7. doi: 10.1164/arrd.1982.126.2.332. PMID: 7103258.

[2] Beers MF, Moodley Y. When is an alveolar type 2 cell an alveolar type 2 cell? a conundrum for lung stem cell biology and regenerative medicine[J]. Am J Respir Cell Mol Biol, 2017, 57(1):18-27

[3] Downs CA, Montgomery DW, Merkle CJ. Cell culture models using rat primary alveolar type I cells. Pulm Pharmacol Ther. 2011 Oct;24(5):577-86. doi:10.1016/j.pupt.2011.05.005. Epub 2011 May 23. PMID: 21624488; PMCID: PMC3205456.

[4] 李勇,杜娟,餘(yu) 靜等.大鼠Ⅰ型肺泡上皮細胞的分離、培養(yang) 及生物學特性研究[J].解-放軍(jun) 醫學雜誌,2014,39(05):374-378.

上一篇：小鼠腎小管上皮細胞使用時需要注意哪些

下一篇：4T1 （小鼠乳腺癌細胞）的研究及其在癌症治療中的應用