Human-Keratinozyten (HaCaT) sind eine unversterzte Epidermis-Keratinozyten-Zelllinie, die weit verbreitet in der Erforschung von Mechanismen in der Hautbiologie, oxidativem Stress, Zellproliferation und Apoptose eingesetzt wird.
detaillierte Informationen über HaCaT-Zellen:
Die Herkunft und Eigenschaften von HaCaT-Zellen
Quelle und Hintergrund: Die HaCaT-Zelllinie wurde vom deutschen Wissenschaftler N.E. Fusenig im Jahr 1989 etabliert. Die Zellen wurden aus der normalen Haut um das Läsion eines 62-jährigen männlichen Melanom-Patienten abgeleitet. Diese Zellen zeigen typische Merkmale von Keratinozyten, einschließlich der Expression von Keratin und Differenzierungsmarkern wie Involucin, und können eine bestimmte Proliferations- und Migrationsfähigkeit in vitro aufrechterhalten [9,21].
Morphologie und Eigenschaften: Diese Zellen wachsen adhäsiv und haben eine epitheliale Zellmorphologie, die in der Lage ist, Keratin, keratinisierte vernetzte Außenmembranproteine und Intermediärfilament-assoziierte Proteine zu exprimieren. Sie sind wichtige Werkzeuge zur Erforschung der Bildung von Epidermis-Keratinozyten.
Biologische Eigenschaften: HaCaT-Zellen weisen partielle bis vollständige Differenzierungsphänotypen auf und können sich in vitro unbegrenzt vermehren, ohne natürliche Apoptose, wodurch Probleme wie kurze Zelllebensdauer und potenzielle Variationen in der Zelllinienkultur gelöst werden.
Kulturbedingungen
KulturmEDIUM:Es wird empfohlen, DMEM + 10% FBS + 1% P/S als Grundkulturmedium zu verwenden, mit einem Kulturoberflächen-Umfeld von 95% Luft und 5% Kohlendioxid sowie einer Temperatur von 37 ℃.
Passagenverhältnis: Das Passagenverhältnis beträgt in der Regel 1:2 bis 1:4, und das Flüssigkeitswechselzyklus ist 2-3 Tage. Die spezifische Operation muss je nach Zelldichte und Status angepasst werden.
Einfristungsbedingungen: Das Einfristungs-Substrat besteht aus 50% GrundkulturmEDIUM + 60% FBS + 10% DMSO und wird in flüssigem Stickstoff gelagert.
Anwendungsbereiche
Hautbiologie-Forschung: HaCaT-Zellen werden verwendet, um die Proliferation, Differenzierung, Apoptose und Epidermis-Barrierefunktion von Keratinozyten zu untersuchen.
Phototoxizität und UV-Forschung: HaCaT-Zellen sind empfindlich gegenüber UV-Strahlung und können verwendet werden, um die Auswirkungen von UV auf Hautzellen zu untersuchen und Sonnenschutzprodukte zu entwickeln.
Arzneimittel-Screening und Toxizitätstests: HaCaT-Zellen werden verwendet, um die Wirkungen von Arzneimitteln auf Keratinozyten zu bewerten, wie z.B. Antioxidantien, entzündungshemmende Arzneimittel usw.
Tumor-Transformation-Forschung: HaCaT-Zellen werden als Modell zur Erforschung der Tumor-Transformation verwendet.
4. Funktionen und Merkmale
Proliferation und Differenzierung: HaCaT-Zellen haben eine stabile Proliferationsfähigkeit, können aber unter bestimmten Bedingungen (wie z.B. niedriges Calcium-Umfeld) morphologische und funktionelle Veränderungen zeigen.
Migrationsfähigkeit: Studien zeigen, dass Gen-Knockout oder Arzneimittelbehandlung die Migrationsfähigkeit von HaCaT-Zellen erhöhen kann.
Antioxidative und entzündungshemmende Effekte: Bestimmte Verbindungen, wie z.B. Nrf2-Aktivatoren, können die antioxidative Kapazität von HaCaT-Zellen signifikant erhöhen.
5. Vorkehrungen
Während des Kultivierungsprozesses sollte die Kontrolle der Passagedichte und Verdauungszeit beachtet werden, um übermäßige Zelladhäsion oder schwebenden Tod zu vermeiden.
Die Lagerbedingungen sind flüssiger Stickstoff-Dampfphase, und die Umgebung muss Luft (95%) und Kohlendioxid (5%) aufrechterhalten.
Vor der Verwendung sollte der Zellstatus überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Abnormalitäten vorliegen.
6. Potenzielle Probleme und Streitigkeiten
Obwohl HaCaT-Zellen in der Forschung weit verbreitet sind, können ihre unversterzten Eigenschaften einige Kontroversen bringen. Zum Beispiel zeigen Studien, dass niedrige Konzentrationen von Natriumarsenit-Behandlung zu maligner Transformation von HaCaT-Zellen führen kann. Daher ist eine strenge Kontrolle der experimentellen Bedingungen während der Verwendung erforderlich.
Oxidativer Stress und Schutzwirkungen
HaCaT-Zellen sind hochsensibel gegenüber oxidativem Stress. Studien zeigen, dass Ursolsäure (Arbutin) die oxidativen Schäden durch Wasserstoffperoxid in HaCaT-Zellen signifikant reduzieren kann, indem sie die Aktivität von antioxidativen Enzymen wie SOD und CAT erhöht, um Malondialdehyd (MDA)-Gehalt [1] zu verringern. Darüber hinaus hat Selenium auch eine schützende Wirkung gegen oxidativen Stress in HaCaT-Zellen gezeigt, reaktive Sauerstoffspezies-Level reduziert und antioxidative Kapazität erhöht [16].
UV-Schaden und Reparatur
UVB-Strahlung induziert oxidativen Stress und Apoptose in HaCaT-Zellen, was zu einer Verringerung von SOD und GSH Px Aktivität sowie einer Erhöhung von MDA-Gehalt [6] führt. Allerdings können natürliche Inhaltsstoffe wie Wasserextrakt von Polygonatum sibiricum HaCaT-Zellen vor UVB-Schaden schützen, indem sie antioxidative Enzymaktivität erhöhen und MDA-Gehalt verringern [6].
Die Auswirkungen von Arzneimitteln und Verbindungen
Artemisinin (ART):
Niedrige Konzentrationen von ART (0.01-0.5mg/mL) können die Proliferation von HaCaT-Zellen hemmen und die Sekretion von TGF - β 1 [2].
Komplexes Glycyrrhizin (CG):
CG kann die Proliferation von HaCaT-Zellen hemmen und signifikant CXCR2-Expression innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs (50-200 μ mol/L).
Tacrolimus:
Passende Konzentrationen von Tacrolimus können die Proliferation von HaCaT-Zellen fördern und die Sekretion von Stammzellen-Faktor (SCF).
Photodynamische Therapie (PDT) in Kombination mit niedriger Dosierung photodynamischer Therapie (ALA-PDT) kann die Proliferation von HaCaT-Zellen fördern, während hohe Dosierung PDT ihre Proliferation hemmen [4,7].
Migration und Migrationsfähigkeit
HaCaT-Zellen haben eine gewisse Migrationsfähigkeit, und Serum-Level haben signifikante Auswirkungen auf ihre Migrationsmerkmale. Niedriges Serum-Medium (2% FBS) kann die Migrationsfähigkeit von HaCaT-Zellen signifikant erhöhen [8].
Genexpression und Signalwege
HaCaT-Zellen zeigen aktive Genexpression in mehreren Signalwegen. Zum Beispiel sind Toll-like-Rezeptoren (TLRs) konstitutiv in HaCaT-Zellen exprimiert, insbesondere TLR4 und TLR2 [17]. Darüber hinaus spielt auch FAK-Phosphorylierungsstatus eine wichtige Rolle bei HaCaT-Zell-Migration und Keratinozyten-Bildung [9].
Andere Forschungsrichtungen
HaCaT-Zellen werden auch in Bereichen wie Hautentzündung, Immunantwort und Hautgewebe-Engineering verwendet. Zum Beispiel kann Candida albicans-Infektion die Expression von β -defensin-2 in HaCaT-Zellen hochregulieren, wodurch anti-infektive Effekte [12] ausgeübt werden.
HaCaT-Zellen, als wichtiges in-vitro-Modell, bieten wertvolle Werkzeuge zur Erforschung der Hautbiologie. Durch die Durchführung eingehender Forschung zu Reaktionen bei oxidativem Stress, UV-Schaden, Arzneimittelwirkung und Signalwegen können theoretische Grundlagen und technische Unterstützung für die Behandlung von Hautkrankheiten und Entwicklung von Hautgewebe-Engineering bereitgestellt werden.
Referenzen
1. Lei Shuyuan, Xu Jiao, Gu Jianmei et al. Schutzwirkung von Arbutin, einem aktiven Bestandteil von Cornus officinalis, auf Haut-Keratinozyten-Schaden [J]. Traditionelle Chinesische Medizin Information, 2016.
4. Qiu Haixia, Gu Ying, Liu Fangguang et al. Wirkungen von Porphyrin-Monomethyl-Ether photodynamischer Therapie auf Proliferation von humanen Keratinozyten in vitro [J]. Chinesisches Journal für Lasermedizin, 2006.
6. Wang Yeqiu, Chen Qiaoyun, Zhang Ning et al. Schutzwirkung von Solomons-Seil auf UVB-induzierten HaCaT-Zell-Schaden [J]. Chinesisches Journal für kosmetische Medizin, 2012.
7. Yang Hang, Tan Yang, Tang Hui et al. Wirkungen von niedriger Dosierung ALA-PDT auf Keratinozyten-Wachstum und Zytokin-Sekretion in Menschen [J]. Chinesisches Journal für kosmetische Medizin, 2017.
9. Transmembran-Kollagen XVII moduliert Integrin-abhängige Keratinozyten-Migration über PI3K/Rac1-Signalweg. [PMID: 24505282]
10. Generation und Kultivierung von primären menschlichen Keratinozyten aus erwachsener Haut.[PMID: 29286419]
11.Humanepithelzellen induzieren menschliche Melanozyten-Wachstum in vitro, aber nur Haut-Keratinozyten regulieren ihre korrekte Differenzierung in Abwesenheit von Dermis. [PMID: 2460471]
12. Duan Dejian, Jiang Xian, Ran Yuping et al. Wirkungen von Candida albicans auf Expression von β-defensin-2 mRNA in Keratinozyten [J]. Chinesisches Journal für Dermatologie,2005.
13. Kälteluft-Plasma verbessert Hautkrankheiten, die reaktive Sauerstoff/Stickstoff-Spezies-vermittelte Funktionen involvieren. [PMID: 35720416]
14. Der JAK–STAT-Weg in Keloid-Pathogenese: eine systematische Überprüfung mit qualitativer Synthese.
15. Chen Xiangqi, Liu Xiangnong. Forschungsfortschritt zum Mechanismus der Haut-Keratinozyten-Apoptose, die durch mittelwelliges ultraviolettes Strahlung induziert wird [J]. Chinesisches Journal für Lepra und dermatologische Krankheiten,2006.
16. Natrium-Selenit verbessert die in-vitro-Follikel-Entwicklung, indem es das reaktive Sauerstoffspezies-Level reduziert und die gesamte antioxidative Kapazität sowie Glutathion-Peroxidase-Aktivität erhöht. [PMID: 20139425]
17. Liu Sujun, Zhang Caiping, Zhou Wuqing et al. Expression von Toll-like-Rezeptoren in epidermalen Keratinozyten [J]. Journal der Chinesischen Akademie für Medizinische Wissenschaften,2008.
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