Las queratinocitos humanos (HaCaT) son una línea celular de queratinocitos epidérmicos inmortales ampliamente utilizada en el estudio de mecanismos en biología de la piel, estrés oxidativo, proliferación celular y apoptosis.
información detallada sobre las células HaCaT:
El origen y características de las células HaCaT
Origen y antecedentes: La línea celular Hacat fue establecida por el científico alemán N.E. Fusenig en 1989. Las células fueron derivadas de la piel normal alrededor de la lesión de un paciente de melanoma masculino de 62 años. Estas células exhiben características típicas de los queratinocitos, incluyendo la expresión de queratina y marcadores de diferenciación como involucrina, y son capaces de mantener cierto nivel de capacidad de proliferación y migración en cultivo in vitro [9,21].
Morfología y características: Estas células crecen adherentes y tienen una morfología similar a las células epiteliales, capaces de expresar queratina, proteína de membrana celular queratinizada interconectada y proteína relacionada con filamentos intermedios. Son herramientas importantes para estudiar la formación de queratinocitos epidérmicos.
Características biológicas: Las células Hacat tienen fenotipos de diferenciación parcial a completo y pueden proliferar indefinidamente in vitro sin apoptosis natural, resolviendo problemas como la vida celular corta y variaciones potenciales en el cultivo de líneas celulares.
Condiciones de cultivo
Medio de cultivo: Se recomienda usar DMEM+10% FBS+1% P/S como medio de cultivo básico, con un ambiente de cultivo del 95% aire y 5% dióxido de carbono, y una temperatura de 37 ℃.
Razón de pasaje: La razón de pasaje suele ser de 1:2 a 1:4, y el ciclo de cambio de líquido es de 2-3 días. La operación específica necesita ajustarse según la densidad celular y el estado.
Condiciones de congelación: El sustrato de congelación es 50% medio de cultivo básico+60% FBS+10% DMSO, almacenado en nitrógeno líquido.
Campos de aplicación
Investigación biológica de la piel: Las células HaCaT se utilizan para estudiar la proliferación, diferenciación, apoptosis y función barrera epidérmica de los queratinocitos.
Fototoxicidad e investigación UV: Las células HaCaT son sensibles a la radiación UV y pueden utilizarse para estudiar los efectos de la UV en las células de la piel y desarrollar productos protectores solares.
Pantalla de fármacos y pruebas de toxicidad: Las células HaCaT se utilizan para evaluar los efectos de los fármacos sobre los queratinocitos, como antioxidantes, fármacos antiinflamatorios, etc.
Investigación de transformación tumoral: Las células HaCaT se utilizan como modelo para estudiar la transformación tumoral.
4. Funciones y Características
Proliferación y diferenciación: Las células HaCaT tienen capacidad de proliferación estable, pero bajo ciertas condiciones (como ambiente de calcio bajo), pueden exhibir cambios morfológicos y funcionales.
Capacidad de migración: Estudios han demostrado que el knockout génico o tratamiento con fármacos puede mejorar la capacidad de migración de las células HaCaT.
Efectos antioxidantes y antiinflamatorios: Ciertos compuestos, como activadores de Nrf2, pueden mejorar significativamente la capacidad antioxidante de las células HaCaT.
5. Precauciones
Durante el proceso de cultivo, se debe prestar atención al controlar la densidad de pasaje y el tiempo de digestión para evitar adhesión celular excesiva o muerte flotante.
Las condiciones de almacenamiento son fase de vapor de nitrógeno líquido, y el ambiente necesita mantener aire (95%) y dióxido de carbono (5%).
Antes del uso, verificar el estado celular para asegurar que no haya anomalías.
6. Problemas Potenciales y Disputas
Aunque las células HaCaT son ampliamente utilizadas en investigación, sus propiedades inmortalizadas pueden traer algunas controversias. Por ejemplo, estudios han demostrado que el tratamiento con bajas concentraciones de arsenito de sodio puede llevar a la transformación maligna de las células HaCaT. Por lo tanto, se requiere control estricto de las condiciones experimentales durante el uso.
Estrés oxidativo y efectos protectores
Las células HaCaT son altamente sensibles al estrés oxidativo. La investigación ha demostrado que el ácido ursólico (arbutina) puede reducir significativamente el daño oxidativo inducido por peróxido de hidrógeno en las células HaCaT aumentando la actividad de enzimas antioxidantes como SOD y CAT para reducir el contenido de malondialdehído (MDA) [1]. Además, el selenio también ha mostrado un efecto protector contra el estrés oxidativo en las células HaCaT, reduciendo los niveles de especies reactivas de oxígeno y aumentando la capacidad antioxidante [16].
Daño UV y reparación
La radiación UVB induce estrés oxidativo y apoptosis en las células HaCaT, llevando a una disminución de la actividad de SOD y GSH Px y un aumento del contenido de MDA [6]. Sin embargo, ingredientes naturales como el extracto acuoso de Polygonatum sibiricum pueden proteger las células HaCaT del daño UVB aumentando la actividad de enzimas antioxidantes y reduciendo el contenido de MDA [6].
El impacto de fármacos y compuestos
Artemisinina (ART):
Bajas concentraciones de ART (0.01-0.5mg/mL) pueden inhibir la proliferación de las células HaCaT y promover la secreción de TGF - β 1 [2].
Glicirretina compuesta (CG):
CG puede inhibir la proliferación de las células HaCaT y reducir significativamente la expresión de CXCR2 dentro de un rango de concentración determinado (50-200 μ mol/L).
Tacrolimus:
Concentraciones apropiadas de tacrolimus pueden promover la proliferación de las células HaCaT y la secreción del factor de células madre (SCF).
Terapia fotodinámica (PDT) combinada con terapia fotodinámica de dosis baja (ALA-PDT) puede promover la proliferación de las células HaCaT, mientras que la PDT de alta dosis puede inhibir su proliferación [4,7].
Migración y Capacidad de Migración
Las células HaCaT tienen cierta capacidad de migración, y los niveles de suero tienen un impacto significativo en sus características de migración. Medio de suero bajo (2% FBS) puede mejorar significativamente la capacidad de migración de las células HaCaT [8].
Expresión génica y vías de señalización
Las células HaCaT exhiben expresión génica activa en múltiples vías de señalización. Por ejemplo, receptores tipo Toll (TLRs) están expresados constitutivamente en las células HaCaT, particularmente TLR4 y TLR2 [17]. Además, el estado de fosforilación de FAK también juega un papel importante en la migración celular HaCaT y formación de queratinocitos [9].
Otros direcciones de investigación
Las células HaCaT también se utilizan en campos como inflamación de la piel, respuesta inmune e ingeniería de tejidos cutáneos. Por ejemplo, la infección por Candida albicans puede regular a la alza la expresión de β -defensina-2 en células HaCaT, ejerciendo así efectos antiinfecciosos [12].
Las células HaCaT, como un modelo importante in vitro, proporcionan herramientas valiosas para estudiar la biología de la piel. Al realizar investigación profunda sobre sus reacciones en estrés oxidativo, daño UV, acción de fármacos y vías de señalización, se pueden proporcionar fundamentos teóricos y soporte técnico para el tratamiento de enfermedades cutáneas y el desarrollo de ingeniería de tejidos cutáneos.
Referencias
1. Lei Shuyuan, Xu Jiao, Gu Jianmei et al. Efecto protector de la arbutina, un componente activo de Cornus officinalis, sobre el daño a los queratinocitos cutáneos [J]. Información de Medicina Tradicional China, 2016.
4. Qiu Haixia, Gu Ying, Liu Fangguang et al. Efectos de la terapia fotodinámica de monometil éter de porfirina sobre la proliferación del queratinocito humano in vitro [J]. Revista China de Medicina Láser, 2006.
6. Wang Yeqiu, Chen Qiaoyun, Zhang Ning et al. Efecto protector de la selva de Salomón sobre el daño celular HaCaT inducido por UVB [J]. Revista China de Medicina Cosmética, 2012.
7. Yang Hang, Tan Yang, Tang Hui et al. Efectos de la ALA-PDT de baja dosis sobre el crecimiento de queratinocitos y secreción de citocinas en humanos [J]. Revista China de Medicina Cosmética, 2017.
9. El Colágeno Transmembrana XVII Modula la Migración Dependiente de Integrina vía Señalización PI3K/Rac1. [PMID: 24505282]
10. Generación y Cultivo de Queratinocitos Humanos Primarios de Piel Adulta.[PMID: 29286419]
11.Células epiteliales humanas inducen crecimiento de melanocitos humanos in vitro pero solo queratinocitos cutáneos regulan su diferenciación apropiada en ausencia de dermis. [PMID: 2460471]
12. Duan Dejian, Jiang Xian, Ran Yuping et al. Efectos de Candida albicans sobre la expresión de β-defensina-2 mRNA en queratinocitos [J]. Revista China de Dermatología,2005.
13. Plasma Atmosférico Frío Mejora Enfermedades de Piel Involucrando Funciones Mediadas por Especies Reactivas Oxígeno/Nitrógeno. [PMID: 35720416]
14. La vía JAK–STAT en patogénesis de queloides: una revisión sistemática con síntesis cualitativa.
15. Chen Xiangqi, Liu Xiangnong. Progreso de investigación sobre el mecanismo de apoptosis de queratinocitos cutáneos inducido por radiación ultravioleta media-longitud [J]. Revista China de Leprología y Enfermedades Dermatológicas,2006.
16. El selenito de sodio mejora el desarrollo folicular in vitro reduciendo el nivel de especies reactivas de oxígeno y aumentando la capacidad antioxidante total y actividad de glutatión peroxidasa. [PMID: 20139425]
17. Liu Sujun, Zhang Caiping, Zhou Wuqing et al. Expresión de receptores tipo Toll en queratinocitos epidérmicos [J]. Revista de Academia China de Ciencias Médicas,2008.
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