BRL(Buffalo Rat Liver)细胞是源自水牛大鼠(Buffalo Rat)肝脏的永生化肝细胞系,*早由美国学者于 20 世纪 70 年代通过自发永生化方法建立。该细胞系保留了正常肝细胞的部分功能特性,如合成白蛋白、分泌尿素及代谢药物的能力,是研究肝脏生理、药物代谢、肝损伤与修复的经典体外模型。
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形态与生长特性
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形态:贴壁生长,呈多边形或不规则三角形,类似原代肝细胞的 “铺路石” 样排列,细胞核大而圆,可见 1-2 个核仁,细胞质丰富(含脂滴或糖原颗粒,可通过特殊染色观察)。
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增殖能力:永生性细胞系,可稳定传代(建议使用 20 代以内以保持功能活性),倍增时间约 24-36 小时,密度达 70%-80% 时需传代,高汇合度(>90%)可能诱导细胞分化或功能衰退。
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表型与功能特性
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肝细胞标志表达:
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高表达肝特异性蛋白:如白蛋白(Albumin)、细胞角蛋白 18(CK18)、转铁蛋白(Transferrin)、谷氨酰胺合成酶(GS)。
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功能性酶表达:细胞色素 P450 家族(CYP1A2、CYP3A4,参与药物代谢)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGT,参与**)、酪氨酸氨基转移酶(TAT,参与氨基酸代谢)。
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代谢与合成功能:
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可合成尿素(反映肝脏氮代谢功能),通过尿素检测试剂盒定量评估。
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对葡萄糖稳态有调控作用:在高糖培养基中可合成糖原,低糖条件下分解糖原释放葡萄糖。
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应激与损伤响应:
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对肝毒性物质敏感,如四氯化碳(CCl₄)、乙醇、脂多糖(LPS)可诱导细胞凋亡或坏死,用于模拟急性肝损伤。
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炎症因子(如 TNF-α、IL-6)可激活 NF-κB 通路,诱导急性期蛋白(如 C 反应蛋白)表达。
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培养条件
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培养基:经典配方为含 10% 胎牛血清(FBS)的Minimum Essential Medium(MEM)或Dulbecco's Modified Eagle Medium(DMEM),部分实验室添加 1% 非必需氨基酸(NEAA)、1 mM 丙酮酸钠和 100 nM 地塞米松(增强肝细胞功能)。
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环境:37℃、5% CO₂恒温培养箱,湿度 95% 以上,pH 维持 7.2-7.4。
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传代方法:0.25% 胰酶 - EDTA 短暂消化(约 2-3 分钟,避免过度消化损伤细胞),传代比例通常为 1:2-1:3,接种密度建议为 5×10⁴-1×10⁵ cells/cm²。
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冻存与复苏
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冻存液:含 10% DMSO、30% FBS 的 DMEM 培养基,细胞密度调整为 1×10⁶-3×10⁶ cells/mL,程序降温(-80℃过夜后转液氮)。
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复苏要点:37℃水浴快速解冻,离心去除冻存液后接种于含 15% FBS 的培养基中,24 小时内更换新鲜培养基以清除死细胞。
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肝脏代谢与药物毒性研究
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药物代谢动力学:通过检测 CYP450 酶活性或底物(如荧光素二乙酸酯)代谢率,评估药物(如抗抑郁药、**药)的肝内代谢途径及代谢产物毒性。
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肝毒性筛选:利用 MTT 法、LDH 释放实验或凋亡检测(Annexin V-FITC),分析化学物质(如黄曲霉毒素 B1、对乙酰氨基酚)对 BRL 细胞的损伤机制。
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肝脏疾病模型构建
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非酒精性脂肪肝(NAFLD):通过高糖高脂培养基(如棕榈酸诱导)诱导细胞内脂质堆积,模拟肝细胞脂肪变性,研究 PPARγ、AMPK 等通路在脂肪代谢中的作用。
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肝炎与肝纤维化:通过 LPS/TNF-α 诱导炎症反应,或 TGF-β1 刺激细胞外基质(如 Ⅰ 型胶原、纤连蛋白)合成,模拟肝纤维化早期过程。
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肝细胞功能与再生机制
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研究 Wnt/β-catenin、Hippo-YAP 等通路对肝细胞增殖的调控,例如通过过表达 YAP 基因促进细胞克隆形成。
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探讨干细胞因子(如 HGF、EGF)对 BRL 细胞向肝样细胞(Hepatocyte-like Cells)分化的诱导作用,用于组织工程或细胞治疗研究。
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营养与保健品评估
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分析天然产物(如茶多酚、姜黄素)对肝细胞抗氧化能力的影响,检测 SOD、GSH-Px 等抗氧化酶活性或 ROS 水平变化。
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评估膳食成分(如胆固醇、饱和脂肪酸)对肝脏脂质代谢的调控,通过油红 O 染色观察脂滴沉积。
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功能非完全性:BRL 细胞为永生化细胞,与原代肝细胞相比,部分肝特异性功能(如胆汁酸代谢、精密药物代谢网络)有所减弱,复杂机制研究需结合原代细胞或肝组织切片。
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血清依赖性:培养基中血清成分可能干扰药物代谢实验(如血清蛋白结合药物),建议使用无血清培养基(如 Williams’ E 培养基添加激素和生长因子)或化学限定培养基。
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批次间差异:不同来源的 BRL 细胞(如 ATCC、DSMZ 或自建株)可能存在功能异质性,实验前需通过白蛋白分泌、尿素合成等指标验证细胞状态。
BRL 细胞系因其易培养、功能稳定的特点,被广泛应用于肝脏相关基础研究和药物开发。在使用时需结合实验目的选择合适的培养条件,并注意体外模型与体内生理环境的差异,必要时通过动物模型(如大鼠肝损伤模型)验证关键结论。
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