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細胞中的空泡是指在光學(xué)顯微鏡下清晰可見的一種泡狀結(jié)構(gòu)，其光學(xué)特性與細胞質(zhì)形成鮮明對比。當細胞內(nèi)部出現(xiàn)這種具有獨-特光學(xué)特征的泡狀結(jié)構(gòu)時，我們稱之為細胞空泡化現(xiàn)象。
本期細胞學(xué)堂，我們就來聊一聊細胞空泡化現(xiàn)象產(chǎn)生原因以及如何解決。
細胞空泡的來源
細胞空泡的來源廣泛，主要源自細胞內(nèi)的多種膜結(jié)構(gòu)細胞器，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基體等。這些細胞器在特定的生理或病理條件下，可能經(jīng)歷一系列復(fù)雜的生物化學(xué)過程，都可能導(dǎo)致細胞內(nèi)部形成空泡。
圖1. 光學(xué)顯微鏡下的細胞空泡
細胞產(chǎn)生空泡的原因及解決辦法
1
細胞老化
在原代細胞培養(yǎng)的過程中，由于細胞老化而出現(xiàn)空泡的情況較為常見。原代細胞體外增殖能力有限，當細胞在體外培養(yǎng)時間過長，會因自發(fā)老化而產(chǎn)生空泡，甚至導(dǎo)致細胞死亡。同樣的，對于細胞系來說，隨著傳代次數(shù)的不斷增加，細胞也可能因老化而產(chǎn)生空泡。
2
更換培養(yǎng)基或血清或培養(yǎng)基理化性質(zhì)改變
更換細胞使用的培養(yǎng)基或血清，細胞可能會出現(xiàn)不適應(yīng)的情況，導(dǎo)致空泡的產(chǎn)生；細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基，若因配制錯誤、儲存不當、過期仍使用或是血清質(zhì)量不過關(guān)等，均可能引發(fā)培養(yǎng)基的理化性質(zhì)如pH、滲透壓等發(fā)生改變，進而影響細胞狀態(tài)，甚至導(dǎo)致細胞出現(xiàn)空泡。
3
細胞消化不當
在處理如貼壁細胞等需要消化的細胞時，解離試劑的選擇、消化時間的控制、操作力度的把握等都至關(guān)重要。解離試劑選擇不當，消化時間過長或操作力度過大等均可能導(dǎo)致細胞受損，進而引發(fā)細胞空泡的產(chǎn)生。
4
傳代或換液不及時
細胞長滿后未及時傳代或細胞長時間未換液，會導(dǎo)致培養(yǎng)過程中細胞代謝副產(chǎn)物的累積和營養(yǎng)物質(zhì)的耗盡，可能誘導(dǎo)細胞自噬的發(fā)生，進而細胞出現(xiàn)空泡化。
5
細胞污染
在細胞培養(yǎng)的過程中，若出現(xiàn)細菌、支原體、黑膠蟲等污染，將會導(dǎo)致細胞狀態(tài)明顯變差，并可能引發(fā)細胞產(chǎn)生空泡等異常現(xiàn)象。
6
細胞藥物處理
在細胞實驗中，研究人員可能會加入特定的藥物（如氯喹、氨基糖苷類抗生素、細胞凋亡誘導(dǎo)劑等）對細胞進行誘導(dǎo)處理。這些藥物通過影響細胞的代謝過程誘導(dǎo)細胞發(fā)生特定的生物學(xué)變化，但也可能產(chǎn)生細胞毒性，進而可能導(dǎo)致細胞內(nèi)出現(xiàn)空泡甚至引發(fā)細胞死亡。
細胞空泡化是否可逆
細胞空泡化是否可逆主要取決于空泡形成的原因和細胞狀態(tài)。具體而言：
如果空泡形成是由短期的培養(yǎng)環(huán)境變化（如溫度波動、運輸過程中的刺激等）所誘發(fā)的細胞應(yīng)激反應(yīng)，當不利因素消除時并恢復(fù)細胞至其適宜的生長環(huán)境后，細胞可能會恢復(fù)到正常的形態(tài)和功能。
如購買常溫發(fā)貨的細胞，因快遞運輸刺激，細胞到貨時可能出現(xiàn)空泡（見圖2）。恢復(fù)正常培養(yǎng)條件并穩(wěn)定傳代后，細胞空泡會消失（見圖3）。
圖2. MC3T3-E1 Subclone 14細胞經(jīng)過快遞運輸刺激收貨時細胞狀態(tài)
圖3. MC3T3-E1 Subclone 14細胞穩(wěn)定傳代后
當細胞因狀態(tài)變差、培養(yǎng)條件改變、污染等不利因素而出現(xiàn)空泡化時，意味著細胞的結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)遭受了嚴重的破壞，其空泡化過程往往呈現(xiàn)出不可逆性，最終可能導(dǎo)致細胞死亡。
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