利用 Celloger® Pro 活细胞成像仪监测和分析成纤维细胞
浏览次数:331 发布日期:2024-12-18
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成纤维细胞在器官中的发育和功能
在生命的微观世界里,有一种细胞被称为“皮肤的守护者”——成纤维细胞。成纤维细胞是高度动态的细胞,在组织修复和纤维化中起着核心作用。广义上,成纤维细胞是身体结缔组织的细胞,负责产生和重塑细胞外基质。成纤维细胞不仅仅是被动的“旁观者”细胞,而是一种高度活跃的细胞类型,在整个身体及其发育过程中具有多种和动态的功能。成纤维细胞在发育/生长、体内平衡和损伤反应中起关键作用;它们对于形成和维持几乎每个器官的结构都至关重要,并且是组织损伤后修复过程和新组织形成的关键贡献者。
成纤维细胞通常是指在解剖学上创造并维持一系列富含细胞外基质(ECM)的结缔组织的细胞,以支持广泛的基本器官功能,如皮肤对钝器和锐器损伤的抵抗力,或完整呼吸肺的全器官伸展和弹性回缩。在此过程中,成纤维细胞通过 ECM 中的微结构、生物力学和生物化学线索以及细胞因子、生长因子和代谢物等可溶性介质的调节分泌,为邻近细胞提供重要的龛位和位置信息(图 1)。除了产生结缔组织外,成纤维细胞还是特殊间充质细胞类型的祖细胞,例如在胚胎发育、成人体内平衡以及损伤、修复和重塑过程中形成骨的成骨细胞或充满脂质的脂肪细胞。
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图1.成纤维细胞输出和功能总结
1858 年,德国病理学家鲁道夫-维尔肖(Rudolf Virchow)首次将成纤维细胞描述为一种独特的细胞类型,并将其称为 “Spindelzelle des Bindegewebes”——“结缔组织的纺锤形细胞”(图2A)。“成纤维细胞”一词最早由恩斯特-齐格勒(Ernst Ziegler)提出,用来描述愈合时产生新结缔组织的细胞(图2B),圣地亚哥-拉蒙-卡哈尔(Santiago Ramón y Cajal)对这一观察结果进行了复制,他观察到 ”célula fusiforme “或 ”fibro-células "是愈合的皮肤伤口和疤痕中肉芽组织的重要制造者(图2C)。
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图2.成纤维细胞的发现史
器官特异成纤维细胞
尽管成纤维细胞具有相似的特性,并对许多相同的信号转导途径做出反应,但仍存在组织特异性成纤维细胞功能和细胞系,以支持特定器官的发育、平衡和修复需求。在胚胎发育过程中,随着多个细胞系汇聚形成成纤维细胞,这些成纤维细胞填充了所有三个体细胞胚层的器官,如外胚层衍生的皮肤和乳腺、中胚层衍生的骨骼肌或心肌以及内胚层衍生的肺。人体中的大部分成纤维细胞来源于副中胚层和侧板中胚层的前体,而颅面结构中的成纤维细胞则来源于神经嵴间充质(图3)。例如在心脏中,心外膜和心内膜上皮细胞分别通过上皮向间质转化(EMT)和内皮向间质转化(EndMT)产生成纤维细胞(图3D)。
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图3.器官特异性成纤维细胞的组织和系谱关系
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参考文献:
- Talbott HE, Mascharak S, Griffin M, Wan DC, Longaker MT. Wound healing, fibroblast heterogeneity, and fibrosis. Cell Stem Cell. 2022 Aug 4;29(8):1161-1180. doi: 10.1016/j.stem.2022.07.006. PMID: 35931028; PMCID: PMC9357250.
- Plikus MV, Wang X, Sinha S, Forte E, Thompson SM, Herzog EL, Driskell RR, Rosenthal N, Biernaskie J, Horsley V. Fibroblasts: Origins, definitions, and functions in health and disease. Cell. 2021 Jul 22;184(15):3852-3872. doi: 10.1016/j.cell.2021.06.024. PMID: 34297930; PMCID: PMC8566693.