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NRK-52E大鼠肾细胞
货号:BY-1241
品牌:其它品牌
规格:T25瓶
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NRK-52E 大鼠肾细胞详解

起源与背景

NRK-52E 细胞是NRK(Normal Rat Kidney)细胞系的经典株系,源自正常大鼠肾脏近端肾小管上皮细胞,通过SV40 病毒永生化技术建立。该细胞系由美国学者于 20 世纪 80 年代分离,因其保留了近端小管上皮的典型形态和功能特性,成为研究肾小管生理、病理损伤及药物毒性的常用体外模型,尤其适用于模拟糖尿病肾病、急性肾损伤(AKI)等疾病的细胞机制研究。

细胞特性

  1. 形态与生长特征
    • 形态学:贴壁生长时呈鹅卵石样或多边形单层排列,细胞边界清晰,细胞质丰富且透光性好,细胞核大而圆,位于细胞中央(显微镜下可见典型的上皮细胞铺路石样结构,图 1)。
    • 生长动力学
      • 倍增时间约24-36 小时,传代周期 3-4 天,建议使用20 代以内细胞以维持稳定表型。
      • 密度达 80%-90% 时需传代,过度汇合可能导致细胞接触抑制,甚至出现去分化现象(如极性丢失、间质标志物表达增加)。
  2. 表型与功能标志物
    • 上皮细胞特异性标记
      • 高表达细胞角蛋白 18(CK18)E - 钙粘蛋白(E-Cadherin)、紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin),免疫荧光染色可见细胞膜或细胞质呈阳性(图 2)。
      • 功能性蛋白:钠 - 葡萄糖协同转运蛋白 2(SGLT2)、Na?/K?-ATP 酶(位于基底膜,维持离子梯度)、水通道蛋白 1(AQP1,参与水分重吸收)。
    • 病理应激响应
      • 高糖诱导损伤:25 mM 葡萄糖处理可激活 PKC 通路,导致活性氧(ROS)生成增加TGF-β1 分泌升高,进而诱导上皮 - 间质转化(EMT),表现为 α-SMA(间质标志物)表达上调、E-Cadherin 表达下降。
      • 顺铂毒性模型:通过顺铂(10-20 μM)处理可模拟 AKI,诱导细胞凋亡(Annexin V/PI 双染阳性率升高)和炎症因子(如 IL-6、MCP-1)释放。
  3. 体外功能验证模型
    • 跨膜转运功能:利用 Transwell 小室检测跨膜电阻(TER)(正常 TER 值约 500-800 Ω?cm2)和荧光标记物(如 FITC - 葡聚糖)的通透性,评估紧密连接完整性。
    • 细胞外基质(ECM)合成:在 TGF-β1(5 ng/mL)刺激下,可显著增加 **Ⅰ 型胶原、纤连蛋白(FN)** 的 mRNA 和蛋白表达,模拟肾小管间质纤维化过程。

培养与保存条件

  1. 基础培养方案
    • 培养基:经典配方为 DMEM/F12(1:1 混合)+10% 胎牛血清(FBS)+1% 双抗(青霉素 / 链霉素),部分实验为增强上皮特性可添加胰岛素 - 转铁蛋白 - 硒(ITS)复合物(1×)。
    • 培养环境:37℃、5% CO?恒温培养箱,湿度≥95%,pH 7.2-7.4。
    • 传代操作
      • 消化:0.25% 胰酶 - EDTA 室温消化 30 秒 - 1 分钟,镜下观察细胞变圆、间隙增大时终止消化(避免过度消化导致细胞成团或损伤)。
      • 传代比例:1:2-1:3(按细胞密度调整),接种密度建议5×10? cells/cm2
  2. 冻存与复苏要点
    • 冻存液:90% FBS + 10% DMSO(或使用商业化细胞冻存液),细胞密度调整为1×10?-3×10? cells/mL,程序降温(-80℃过夜后转液氮)。
    • 复苏技巧:37℃水浴快速解冻(≤1 分钟),离心(800 rpm×5 分钟)去除冻存液后,接种于含 15% FBS 的培养基中,24 小时内更换培养液以清除死细胞。

应用领域与典型研究

  1. 糖尿病肾病(DN)机制研究
    • 高糖 / AGEs 模型:通过高葡萄糖(25 mM)或 AGE-BSA(100 μg/mL)处理细胞,研究mTOR 通路激活对 ECM 沉积的影响,或筛选 PPAR-γ 激动剂(如罗格列酮)对 EMT 的抑制作用。
    • 氧化应激与炎症:检测高糖条件下 NADPH 氧化酶(NOX4)表达及 NLRP3 炎症小体激活,探讨 Sirtuin 家族蛋白(如 SIRT1)的肾保护机制。
  2. 急性肾损伤(AKI)与药物毒性评估
    • 顺铂 / 庆大霉素毒性模型:通过剂量梯度实验(顺铂 5-20 μM)建立 AKI 细胞模型,检测肾损伤分子 - 1(KIM-1)、NGAL的分泌水平,或验证抗氧化剂(如 N - 乙酰半胱氨酸)的保护效应。
    • 新型药物肾毒性筛选:利用 CCK-8 法、LDH 释放实验评估候选药物对 NRK-52E 细胞的存活率影响,结合流式细胞术分析凋亡(Annexin V)和坏死(PI)比例。
  3. 肾小管上皮细胞生物学研究
    • EMT 与纤维化机制:TGF-β1 诱导 EMT 模型中,研究 miRNA-21/PTEN 通路对细胞表型转化的调控,或探索间充质干细胞外泌体对 EMT 的逆转作用。
    • 细胞极性与转运功能:通过 RNA 干扰敲低 ZO-1,观察紧密连接破坏后溶质转运异常,或研究 Wnt/β-catenin 通路对上皮极性的维持作用。
  4. 肾脏修复与再生研究
    • 生长因子促进修复:探讨肝细胞生长因子(HGF)或表皮生长因子(EGF)对划痕**实验中细胞迁移的促进作用,或验证低氧预处理(1% O?)对细胞抗损伤能力的增强效应。
    • 表观遗传调控:研究组蛋白去乙酰化酶(HDAC6)抑制剂对 NRK-52E 细胞线粒体功能的保护作用,或分析长链非编码 RNA(如 lncRNA MALAT1)在 AKI 中的表达变化及机制。

局限性与注意事项

  1. 模型局限性
    • 永生化带来的功能偏差:与原代近端小管细胞相比,NRK-52E 细胞的刷状缘酶(如碱性磷酸酶、γ- 谷氨酰转肽酶)活性较低,部分药物代谢酶(如 CYP450)表达缺失,复杂代谢研究需结合原代细胞或肝 - 肾共培养模型。
    • 株系特异性:不同实验室保存的 NRK-52E 细胞可能存在微小遗传差异,建议通过短串联重复序列(STR)鉴定确认细胞身份,避免交叉污染(如与成纤维细胞株混淆)。
  2. 实验设计注意事项
    • 血清饥饿处理:在刺激实验(如细胞因子、药物处理)前,建议用无血清培养基饥饿 12-24 小时,以排除血清中生长因子的干扰(如 EGF 可能激活 MAPK 通路)。
    • 多重模型验证:关键机制研究需结合体内模型(如大鼠顺铂肾损伤模型)或类器官模型(如肾小管类器官),以弥补体外模型与真实病理环境的差异。
  3. 质量控制
    • 污染检测:定期通过支原体检测试剂盒(如 qPCR 法)排除污染,避免真菌、细菌或交叉污染导致实验结果不可靠。
    • 表型稳定性:传代超过 20 代后,部分细胞可能出现 EMT 样表型(如 α-SMA 基础表达升高),建议冻存低代次细胞(≤10 代)并定期复苏使用。

总结

NRK-52E 细胞作为经典的肾小管上皮细胞模型,凭借其培养便捷、表型稳定、应激响应明确的优势,广泛应用于肾脏疾病机制、药物毒性及细胞生物学研究。使用时需结合实验目的充分评估模型局限性,并通过多维度验证(分子标志物、功能实验、体内外关联)确保结论的可靠性。随着单细胞测序和类器官技术的发展,NRK-52E 细胞仍将在肾脏研究中发挥重要的基础支撑作用。


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