消化液常在贴附型细胞原代培养或传代培养过程中用来分散组织或细胞团,以达到离散细胞,获得细胞悬液的目的。目前常用的消化液主要有胰蛋白酶消化液、胶原酶消化液以及乙二胺四乙酸二钠(EDTA—2Na)液。其中,胰蛋白酶溶液是使用范围zui广的消化液;EDTA—2Na由于消化能力较弱,常与胰蛋白酶混合使用;胶原酶则多用于原代培养中将特殊组织的细胞与胶原成分的分离。一般来说,这些消化液可以单独使用,也可以按一定比例混合使用,这主要取决于处理细胞类型的不同。
1)胰蛋白酶液
胰蛋白酶(Trypsin)是一种黄白色粉末,来自牛或猪的胰脏。当其水解蛋白质时,作用于与赖氨酸或精氨酸相连接的肽键,除去细胞间粘蛋白及糖蛋白,影响细胞骨架,从而使细胞分离。胰蛋白酶的活力用解离酪蛋白质的能力来表示,常用的有1:125和1:250两种,即1份胰蛋白酶能解离125份或250份酪蛋白。胰蛋白酶适于消化细胞间质较少的软组织使用。胰蛋白酶对细胞的分离作用与细胞的类型和细胞的性质密切关。不同的细胞对胰蛋白酶液的浓度、温度和作用时间等要求也不一样。一般来说,浓度越大、温度越高、作用时间越长,对细胞的分离能力也越大,但超过一定限度就会损伤细胞。常用的胰蛋白酶液的浓度是O.25%和0.125%,作用温度是37℃或室温,pH 7.4左右:许多学者认为Ca 2+ 、Mg 2+和血清的存在都会降低胰蛋白酶的活力。为使胰蛋白酶达到松弛细胞间连接和深入至单层细胞基底面及外侧面,细胞在进行胰蛋白酶液处理前,先用无Ca 2+、Mg 2+的D-Hank’s液洗涤,去除培养液剩留的血清、钙及镁离子;再用D—Hank’s液配制的胰蛋白酶液消化细胞,细胞一旦分散,即用血清培养液终止胰蛋白酶对细胞的继续消化作用
胰蛋白酶液的配制方法如下:
①按实验需要称取酶粉,用少量D—Hank’s液将胰蛋白酶粉调成糊状。
②加适量D.Hank's液(橙红色),低速磁力搅拌(室温和4℃间断进行,室温高于30℃时要减少酶液在室温中的搅拌时间)至酶液溶解。
③溶解后的酶液(深红色),滤过除菌,小瓶分装,一20℃冻存。
2)二乙胺四乙酸二钠液
EDTA—2Na是一种化学鳌合剂(商品名为Vorson),它对传代细胞有一定的解离作用,并且毒性小,使用方便。常用D.Hank’s液配成O.02%EDTA工作液,经高压灭菌后使用。EDTA的作用原理为:一些组织细胞,尤其是上皮组织细胞,在生长过程中需Ca 2+和Mg 2+ 参与细胞间连接,维持组织的完整性,EDTA从细胞生存环境中夺取Ca 2+和Mg 2+ ,并与这些离子形成螯合物,从而使细胞分离。因此,胰蛋白酶和EDTA混合使用可提高消化效率。EDTA不可与胶原酶联用.因为胶原酶的消化作用依赖于Ca2+。EDTA可损伤线粒体,它与核蛋白中的钙、镁离子结合,破坏核蛋白结构。细胞长期处于无钙环境,钾离子浓度降低,细胞呼吸减弱。EDTA作用不受血清抑制,故消化后需*漂洗,否则会影响细胞生长。
3)胶原酶液
胶原是细胞间质的主要成分,天然三股螺旋构象的胶原在生理温度和pH下,不能被其他任何蛋白酶水解,而只能被胶原酶(collagenase)降解。胶原降解后,可进一步被其他蛋白酶降解。目前从不同组织分离的胶原酶有20多种,作用于天然胶原分子的N端1/4处,水解甘氨酸一异亮氨酸或甘氨酸一亮氨酸之间的肽键。不同批号或同一批号不同日期的胶原酶,其质量都有差异。目前国内多数实验室使用的胶原酶,大多是从芽孢杆菌中提取出来的。溶组织梭状芽孢杆菌胶原酶中含梭茵肽酶(0.57~0.59 μg/mg),具有较强的细胞毒性,能破坏细胞膜上的蛋白多肽,从而改变细胞膜的通透性,因此用它消化组织时,应采取多步收集法(20.30 min/次),这样才可获得完整细胞膜和zui大活细胞收率。胶原酶在Ca 2+和Mg 2+存在下仍有活性,血清亦不能抑制其活性,故消化后应充分漂洗。不同来源的胶原酶对于不同类型的胶原的作用强弱不等。
胶原酶液的配制方法如下:胶原酶用基础营养液配制。常用剂量为200 μg/mL或0.1~0.3 mg/mL。胶原酶粉用基础营养液调成糊状,液体加至定量后,磁场搅拌至基本溶解。滤过除菌,按1次用量分装,一20℃冻存。
此外还有链霉蛋白酶(pronase,酶活性不能被血清终止,适合消化道黏膜细胞、kupter细胞等分离)、透明质酸酶(hyaluronidase,作用细胞外基质透明质酸)、DNA酶(deoxyribonuclease,作用破碎细胞释放的DNA,酶活性可被Mg 2+和Ca 2+活化)、中性蛋白酶(dispase,用于上皮细胞分离)等。这些酶价格昂贵.只在获取某类特殊细胞的情况下使用。由于酶作用的特异性,单一酶水解蛋白的能力有限。采用混合酶作消化剂,如利用DNA酶和胰蛋白酶分离小鼠胚胎成纤维细胞,利用胶原酶、透明质酸酶、胰蛋白酶分离大鼠心室细胞,效果会更好。