培养中的人血管内皮细胞
人体的血管是人体血液循环的通道,也是人体营养、氧气和废物运输的重要通道。大的血管由多层结构,包括由外周细胞组成的外层、中层平滑肌细胞组成的中层和由内皮细胞组成的内层。小的血管层次减少,毛细血管仅有一层内皮细胞组成。
去除了内皮细胞的血管,只能算是毛胚管,内皮细胞相互连接形成一张薄膜,将内部装修平整光滑。虽然没有内皮细胞的血管也可以流通液体,但不能流通血液。因为血液不仅仅是一般液体,还裹挟着大量的细胞,有运输氧气的搬运工红细胞,有巡逻的警察白细胞,有形成血栓补漏的管道工血小板细胞等等。这些细胞一旦直接触到没有内皮细胞的血管,血小板细胞会立即冲上去堵漏而形成血栓;白细胞中有一类叫吞噬细胞的,会爬上去吞噬平滑肌细胞的胞外基质,会通过变形挤进平滑肌细胞中间,挤落平滑肌细胞;平滑肌细胞也直接暴露于氧含量很高的环境中,直接受到氧化腐蚀,同时,因为不能受到内皮细胞分泌的NO(一氧化氮)分子的调节,而不能舒展,只能收缩,引起血压升高;红细胞在这样一种内壁粗糟的管内运行,移动速度减慢,在细小的血管处将无法通过。形成血栓、血管收缩和红细胞阻滞的结果,将导致运输通道的阻断。所以,血管中千万不能少了内皮层。
图一
所幸,一般情况下,血管不会蜕掉这层皮,最多发生几处破缺、脱落,那也是在诸如动脉粥样硬化等病理状态下才出现,当然,如不能得到及时修复,也会酿成大祸,出现上述危险。
血管内皮如此重要,因而人们有必要首先体外培养内皮细胞,了解它的形态、功能、增殖、代谢、爬行、死亡方式等。图1是体外培养状态下的人脐带静脉血管内皮细胞(human umbilic vein endothelial cells, HUVEC),细胞形态为多边形,但形状不一。从标尺长度可以估计出细胞的长宽分别约为50 μm(微米)和20 μm。细胞密集,已基本长满培养皿的底面,细胞与细胞之间挨得很近,但决不互相覆盖,而是互相填补空隙,象是工人用碎石砌成的路面,严丝密缝,这种生长特征就是内皮细胞的典型特征。照片上似乎浮起来的几个圆球,实际上是刚刚分裂增殖出来的新生内皮细胞。
图二
图2是培养中的HUVEC(人血管内皮细胞)的分裂、增殖、安家的过程。图中绝大多数细胞都是正常生活的细胞(normal living cells,紫色长箭头所指的只是部分正常生活的细胞)。带a、b、c的红箭头所指向的几个细胞都是生长到接近增殖程度的细胞,细胞体积比较大,同时体态变圆,很快将进行分裂增殖。
带绿色1、2、3阿拉伯数字的红箭头所指向的几对细胞中,1是正刚一分为二的2个新细胞;2是分裂后期即将分离的2个新细胞;4为分裂后的2个细胞,身旁就有空地盘,似乎是它们的新房,开始搬入新居(贴附下来),体态已经由圆开始变为多边形;5为分裂后的2个细胞,身旁不但有空地盘,而且它们的贴附和安家落户的工作即将完成,体态基本变为多边形,大概正准备好好过日子,等待时机再儿孙满堂。
带白色1、2、3阿拉伯数字的绿尖头所指向的细胞,1是分裂后抢先拉关系占到地盘,提前一步贴附下来,仔细看看,它正在伸出7只手成功地给周围细胞挠痒痒、套近乎,似乎还为它的双胞胎小妹找地盘:“唉唉,各位大爷大妈大哥大姐,行行好,屁股再挪挪,给我那小妹再腾出点地方。唉唉,屁股再挪一点嘛——据说上海的房价要崩盘了,你还占这么多地方干嘛?不想去上海弄套房?”一旁的2即是1 的小妹,有那么一点地,刚够坐下,还没法躺下呢;3是分裂后无立锥之地的细胞,只好背井离乡,流落到远处空地方,可能正在跟它下面的老居民打听该处的户口好办不好办,“是正式的,还是蓝印的?”。
人们在治疗很多疾病时,必须给予内皮细胞充分重视。如:治疗癌症时,最好杀死内皮细胞,造成肿瘤内外血管堵塞甚至坏死,营养和氧气无法运进,饿死、闷死肿瘤细胞,让肿瘤内废物运不出,毒死肿瘤细胞;构建组织工程人工器官或人工组织时,要使这些人工器官或组织能够长期生活于体内,发挥正常功能,就必须促使其血管化,使人工器官、组织内的细胞正常呼吸、营养代谢。而血管化的第一步就是内皮细胞化。
翟万银