胰蛋白酶(简称胰酶)是广泛应用的消化剂。胰蛋白酶是一种胰脏制品,对蛋白质有水介作用,主要作用于赖氨酸或精氨酸相连接的肽键,使细胞间质中的蛋白质水介而使细胞分散开,在常用的蛋白酶中由于产品的活力和纯度不同,对细胞的消化能力也不同,胰蛋白酶对细胞的作用,取决于细胞类型、酶的活力、配制的浓度、消化的温度、无机盐离子、pH以及消化时间的长短等。
细胞类型
胰蛋白酶适于消化细胞间质较少的软组织,能有效地分离肝、肾、甲状腺、羊膜、胚胎组织、上皮组织等。而对含结缔组织较丰富的组织,如乳腺、滑膜、子宫、纤维肉瘤、肿瘤组织等就无效,但若与胶原酶合用,就能增加其对组织的分离作用。
酶的活力
市售的胰蛋白酶,其活力都经过测定而有效,但配制时必须新鲜,需保存在低温冰箱中,消化时的pH和温度都要适宜,否则会影响活力,细胞的分散直接与酶的活力有关,最终使用活力为1:或1:,56℃pH8.0时活力最强。
该酶为粉剂,保藏时要防潮,室内温度不宜过高,保存时间不能太长,若粉剂结团块,说明该部分受潮或失效。
酶的浓度
胰蛋白酶一般采用的浓度为0.1%-0.25%(活力1:或1:),但遇到难消化的组织时,浓度可适当提高,消化时间适当延长。浓度高对细胞有毒性,而较低浓度的胰蛋白酶在培养液中可促进细胞的增殖,若培养液中加入血清,其少量胰蛋白酶可被血清中抗胰蛋白酶因子所清除。
温度
一般认为胰蛋白酶在56℃时活性最强,但由于对细胞有损害而不能被采用,常使用的温度为37℃,通常在37℃进行消化比室温作用快。
pH
pH8~pH9是胰蛋白酶活力适宜范围,但随碱性的增加其活力也随之减少,活性强分散快,细胞也容易被消化下来,消化分离细胞时PH只能选用7.6~8.0之间,否则对细胞有损伤。
无机盐离子
若用含有钙和镁的盐类溶液来配制胰蛋白酶时,可以发生抑制胰蛋白的消化作用。因此,在配制时应采用无钙镁离子的PBS配制。
消化时间
如果细胞消化时间过长,可以损害细胞的呼吸酶,从而影响细胞的代谢,一般消化时间为20分钟为宜,冷消化时使用低浓度消化液,于4℃过夜也可。
胶原蛋白水解酶(简称胶原酶,Collagenase),它能在生理PH和温度条件下特异性地水解天然胶原蛋白的三维螺旋结构,而不损伤其它蛋白质和组织。胶原酶的化学本质是一种蛋白质,因此,这对温度、PH和导致蛋白质变性的各种因素均非常敏感,极易受到外界条件的影响而改变其本身的构象和性质。
胶原酶按其存在的方式不同可分为人体内源性胶原酶和药用胶原酶两种。其中用于原代细胞分离的是药用胶原酶(collagenase),它是从溶组织梭状细胞芽孢杆菌提取制备的,主要水解结缔组织中胶原蛋白成分。适于消化分离纤维性组织、上皮及癌组织,可使上皮细胞与胶原成分分离而不受损害。常用剂量为最终浓度U/ml(约为1mg/mL)或0.03%~0.3%
胶原酶分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型以及肝细胞专用胶原酶,要根据所要分离消化的组织类型选择胶原酶类型。
1、胶原酶Ⅰ用于上皮、肺,脂肪和肾上腺组织细胞的分离。用于消化组织中连接部分使其成为单个细胞,用于哺乳动细胞的分离。
2、胶原酶Ⅳ包含至少7种蛋白酶成分,分子量从68-KD不等。它能消化多种组织
3、胶原酶Ⅴ包含至少7种蛋白酶成分,分子量从68-KD不等。它可用于胰腺小岛组织的分离,将结缔组织分离成单个细胞。
4、胶原酶Ⅱ适用于肝脏,骨,甲状腺,心脏和唾液腺组织。
胰蛋白酶应用广泛,特异性也差,一般用在间质少的细胞组织;中性蛋白酶作用相对特异性,常用于皮肤组织细胞的分离,比胰蛋白酶也要温和点。以皮肤为例,胰蛋白酶既破坏桥粒也破坏半桥粒,其作用部位是基底层细胞和其上的棘层细胞,而中性蛋白酶只破坏半桥粒,不影响表皮细胞之间的连接,作用部位在基底膜Iv型胶原和纤维粘连蛋白。
鉴于胰蛋白酶和胶原酶的生物学活性和在不同浓度下消化各种组织小块所需的时间(小时)有差异,以及两者价格不等,有人采用胶原酶与胰蛋白酶并用,同时还可加透明质酸酶(对细胞表面糖基有作用),采用两者的联合消化作用,对分散大鼠和兔肝、癌组织非常有效。
胰蛋白酶和胶原酶生物活性的差别
项目
胰蛋白酶
胶原酶
消化特性
适用于消化软组织
适用于消化纤维多的组织
用量
0.01%~0.5%
0.1~0.3mg/mL(u/mL)
消化时间
0.5~2小时(小块)
1~12小时
pH
8~9
6.5~7.0
作用强度
强烈
缓和
细胞影响
时间过长有影响
无大影响
血清、钙、镁离子
有影响
无影响
胰蛋白酶和胶原酶在不同温度下消化各种组织小块时所需时间(小时)(0.5~1cm3)
酶种类
较硬组织
软组织
4℃室温37℃
4℃室温37℃
胰蛋白酶(0.25%)
24~48
1~6
1~2
12~24
1~2
0.5~1
胶原酶(u/mL)
24
6
6.5
12
3
0.25
两者联合(对冲)
12~46
12~24
4~12
12~24
6~12
1~2
Cellstripper?是一种非酶类细胞消化试剂,由多种螯合剂组成的混合液,大家熟知的康宁公司,cellgro系列的细胞培养类试剂,其由专利的配方生产。该产品有如下特点:
作用更温和,对细胞影响小,消化时间更易控
表现优于酶消化系统
可用于含血清或无血清细胞培养
无动物源成分,适于大规模生产和临床应用
操作简单,无需使用蛋白或血清终止
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