在复杂的免疫反应中,巨噬细胞扮演着多面手的角色,它们在炎症、组织修复以及免疫调节中都发挥着关键作用。为了深入理解这些细胞的具体功能,巨噬细胞清除技术应运而生,为研究者提供了强有力的工具。今天,我们就来探讨几种常用的巨噬细胞清除方法及其在研究中的应用。
文献报道的巨噬细胞清除方法主要有以下几种(表1),其中氯膦酸盐脂质体以其操作简单,性价比高,文献认可度高,已经成为目前清除巨噬细胞的首选方法。

氯膦酸盐脂质体
氯膦酸盐脂质体Clodronate Liposomes是目前应用最多的清除巨噬细胞方法,文献引用超过万篇。目前氯膦酸盐脂质体已经应用于多种物种的巨噬细胞清除,如小鼠、大鼠、斑马鱼、兔等等。而且氯膦酸盐脂质体不同注射方式清除的巨噬细胞有所不同,可以通过选择给药方式实现器官特异性的的巨噬细胞清除。
- 清除原理:氯膦酸盐脂质体在体内被巨噬细胞吞噬后,其中的氯膦酸盐被释放,抑制ATP依赖性酶,破坏细胞能量代谢,导致巨噬细胞凋亡。
- 可清除的巨噬细胞种类:肝脏、脾脏、肺、骨髓和血液等的巨噬细胞。
- 可用物种:小鼠、大鼠、兔、犬、斑马鱼……
- 常见器官清除推荐注射方案可参考下表:
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- 文献举例:银屑病,也称为牛皮癣,是一种慢性、炎症性皮肤病,其具体的发病机制尚未完全阐明。以前的研究显示银屑病患者表皮组织中巨噬细胞数量明显增多,暗示巨噬细胞在银屑病中可能扮演重要角色。西南医科大学附属中医医院的王丽课题组先是通过局部涂抹咪喹莫特 (IMQ)构建小鼠银屑病模型,随后在涂抹部位皮下注射氯膦酸盐脂质体以清除巨噬细胞,结果发现使用氯膦酸盐脂质体清除巨噬细胞能够显著抑制小鼠的银屑病症状,而随后通过尾静脉注射Mincle表达的巨噬细胞则可以恢复银屑病症状。这个结果表明巨噬细胞在银屑病的发展中起着关键作用,并且Mincle依赖的机制在其中扮演了重要角色。
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图1:通过氯膦酸盐脂质体构建巨噬细胞耗竭模型
(引用文献:Cell Death Discov. 2023 Apr28;9(1):140.)
转基因模型
转基因模型也是目前用的比较多的清除巨噬细胞的手段,主要以基于白喉毒素受体(DTR)的转基因小鼠使用最多。但是使用转基因小鼠的价格比较昂贵,繁殖周期也比较长。当然,转基因动物也有其独特优势,即特异性强,清除效率高。通过实验设计,可以实现对特定巨噬细胞的100%清除。
- 清除原理: 转基因小鼠可以通过一定方法将外源DNA插入到基因组中,然后驱动表达特定功能的基因从而达到清除特定细胞的效果。
- 文献举例: 华盛顿大学医学院的研究者们为了研究心脏驻留型巨噬细胞(CCR2−)在慢性心力衰竭中的作用,使用CD169-DTR转基因小鼠,通过腹腔注射白喉毒素(DT)特异性耗竭心脏中的CCR2−巨噬细胞。他们的研究显示,在小鼠模型中,CCR2−巨噬细胞的耗竭加速了心力衰竭的进程,导致死亡率上升。
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图2:使用CD169-DTR小鼠耗竭心脏驻留型巨噬细胞(CCR2−)
(引用文献:Immunity. 2021 Sep 14;54(9):2072-2088.e7.)
GdCl3
GdCl3因为对除了肝脏中的Kupffer以外的许多巨噬细胞都无效,文献报道不多,应用较少。但是如果是清除Kupffer细胞,也有文献使用此方法。
- 清除原理:GdCl3在溶酶体中解离成游离的Gd3+,被Kupffer细胞吸收后促使其自身凋亡。
- 可清除的巨噬细胞种类:主要针对肝脏中的Kupffer细胞。
- 文献举例:内毒素血症是一种由内毒素释放到血液中引起的致命疾病,表现为全身性过度炎症。肝脏是对抗病原体微生物的主要免疫屏障,也是内毒素血症的靶器官。已知调节巨噬细胞极化平衡是治疗内毒素血症肝损伤的可行方案。同时孕烷X受体(PXR)也可以在多种肝脏疾病中发挥重要积极作用。但是PXR对巨噬细胞的影响以及在内毒素血症中的作用机制尚不明确。为了确定巨噬细胞在PXR激活对内毒素血症引起的肝损伤保护作用中的贡献,南方医科大学药学院的毕惠嫦教授团队通过使用GdCl3耗竭小鼠巨噬细胞,尾静脉注射10 mg/kg GdCl3,每隔一天注射一次,一共注射三次,结果显示GdCl3可以显著清除肝脏中的巨噬细胞。同时他们发现巨噬细胞的耗竭几乎完全抵消了PXR激活对肝损伤的保护作用,证实了巨噬细胞在PXR介导的保护作用中的关键角色。
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图3:通过GdCl3耗竭肝脏中的巨噬细胞
(引用文献:Adv Sci (Weinh). 2024 May;11(19):e2308771.)
F4/80抗体抑制剂
F4/80是成熟小鼠巨噬细胞的标志物,近年来也有厂家推出了小鼠的F4/80抗体抑制剂,可以用于耗竭小鼠巨噬细胞。但这类产品的文献应用还比较少。
- 清除原理:通过抑制F4/80清除巨噬细胞
- 可清除的巨噬细胞种类:可表达F4/80的巨噬细胞
- 文献举例:华东理工大学材料科学与工程学院刘昌胜院士团队发现类肝素多糖磺化壳聚糖(SCS)可以促进缺血区域的血管生成。为了探究巨噬细胞是否参与调节SCS诱导血管生成,研究人员选择眼球后静脉注射F4/80抗体抑制剂来清除巨噬细胞。在手术前两天,每天注射400 µg的F4/80抗体抑制剂,手术后连续7天每天注射200 µg,然后每隔1天注射200 µg,通过取手术第1天、第7天和第13天的外周血流式分析确认的确可以成功耗竭巨噬细胞。
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图4:使用F4/80抗体抑制剂显著耗竭巨噬细胞
(引用文献:Sci. Adv.7,eabd8217(2021).)
GW2580
GW2580是一种靶向CSF-1/CSF-1R的小分子抑制剂,也有报道它可以用于耗竭巨噬细胞。
- 清除原理:GW2580通过抑制CSF-1R来特异性清除巨噬细胞。
- 可清除的巨噬细胞种类:肾脏、脾脏和腹腔膜等的巨噬细胞
- 文献举例:汉诺威医学院的研究人员为了研究巨噬细胞在周围肢体缺血(PLI)中扮演的角色,通过连续7天每天对小鼠给药80 mg/kg GW2580,结果显示给药后脾脏巨噬细胞数量明显降低。
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图5:使用GW2580能明显降低脾脏中的巨噬细胞
(引用文献:Front Immunol. 2023 Aug 24;14:1240327.)
相关产品:
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