细胞学堂 | 解密星形胶质细胞：原代分离实操精要
来源：Pricella 发布时间：2025-04-18 15:59:32
星形胶质细胞（Astrocytes）是大脑中重要的支持性细胞，具有多种生物学功能。鉴于其在神经退行性疾病、神经损伤和神经发育中所发挥的关键作用，星形胶质细胞已成为神经系统疾病治疗干预的理想靶点。
本期普诺赛细胞学堂将为您介绍星形胶质细胞的背景和原代星形胶质细胞分离方法，帮助您快速了解神经星形胶质细胞，顺利展开相关实验。
细胞特性
在体外培养条件下，星形胶质细胞通常呈梭形或多角形的贴壁形态。通过经典的金属浸镀技术（银染色）可显示其星形结构。在中枢神经系统中，星形胶质细胞的胞体发出分支状突起，延伸至神经元和血管周围，形成一个复杂的支持性网络（见图1）。
图 1. 中枢神经系统神经胶质细胞与神经元和毛细血管的关系示意图（图片来自网络）
生物学作用
神经元支持功能：星形胶质细胞通过三重突触与神经元相互作用，调控突触传递，并调节血管内皮细胞、周细胞和基底膜的活动，从而维持神经元代谢和血流[1]。
神经保护悖论：在病理条件下，星形胶质细胞可形成胶质疤痕，限制炎症和轴突再生，同时分泌神经毒性脂质和因子，促进神经元死亡或诱导神经元凋亡。
神经可塑性调节：成熟星形胶质细胞通过调节神经可塑性，影响视觉系统的闭合期重新开放，显示出其在神经可塑性中的重要性。
神经炎症枢纽：星形胶质细胞在神经炎症中起核心作用，通过分泌炎症因子和神经毒性物质，参与阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病的发生[2，3]。
标志物与功能解析
GFAP（胶质纤维酸性蛋白）：星形胶质细胞的特征性标志物，其表达水平与细胞活化状态呈正相关，广泛用于检测和研究星形胶质细胞的分布和功能[3-4]。
S100B：特异性高表达于灰质星形胶质细胞，用于区分灰质和白质中的星形胶质细胞，同时作为星形胶质损伤的生物标志物。
SOX10：表达于星形胶质细胞前体和成熟星形胶质细胞中，是研究星形胶质细胞分化和发育的常用标记物。
GLAST和GLT-1：这两种转运蛋白主要负责谷氨酸的清除，是星形胶质细胞在神经元代谢中不可或缺的功能标志物。
AQP4（水通道蛋白4）：在星形胶质细胞的血管周足中高度表达，参与脑水肿和脑水代谢调节。
研究应用
学习与记忆机制：星形胶质细胞调节记忆印迹神经元突触活动，释放D-丝氨酸增强NMDA受体功能，促进记忆形成。
神经退行性疾病：在阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）中，星形胶质细胞释放炎症因子和神经毒性物质，影响神经元存活，与Aβ斑块形成和多巴胺能神经元功能相关。特别是，在AD中，星形胶质细胞的GFAP和S100B水平升高，提示神经炎症和神经退行性变化[5]。
脊髓损伤：星形胶质细胞的增殖和胶质疤痕形成是损伤后的典型反应，GFAP和PCNA等标记物的表达显著增加[6]。
癫痫：星形胶质细胞异常激活与颞叶癫痫的发生有关，GFAP和SOX10的表达变化表明其在癫痫发病机制中的作用[7]。
神经毒性研究：利用星形胶质细胞进行药物和环境毒素筛选，评估其对神经系统的毒性。
神经再生和修复：在脊髓损伤和脑卒中后，星形胶质细胞形成胶质瘢痕，分泌神经营养因子，促进修复和再生。
神经元成熟和脑类器官：星形胶质细胞分泌因子促进神经元成熟，支持脑类器官构建，模拟真实大脑结构。
原代分离培养
星形胶质细胞的原代分离技术是研究其生理与病理机制的重要技术。本实验以Sprague-Dawley大鼠（出生1-3 d）为研究对象，从大脑皮层组织中分离星形胶质细胞，具体步骤如下：
取材操作
取新生大鼠，断头，从头骨正中剖开头骨，取出完整大脑，放入预冷的PBS内；
用显微剪、显微镊，剥离大脑皮质；
用显微镊在解剖镜下剥离大脑皮质脑膜，或者将皮质组织放在无菌滤纸上，来回滚动2次即可清理脑膜。
收集处理完的皮质组织，剪成1-3 mm3的小块。
组织处理与消化
加入3-5倍组织体积消化酶，37℃，水浴震荡，消化10 min；
加入FBS终止消化，用移液器反复吹打至组织分散；
依次用100目、200目细胞筛过滤，除去大组织和脑微血管组织；
收集滤液，经1200 rpm，5 min，离心获得细胞沉淀；
用完全培养基重悬细胞，按照5-10×105/瓶，接种在T25瓶内。
细胞分离
大脑皮质组织经酶消后，直接贴壁培养，为混合细胞，包含星形胶质细胞，小胶质细胞，少突胶质细胞、神经元细胞等；其中星形胶质占约48%，小胶质占约11%，神经元占约40%，还有1%其他细胞。
接种培养24 h后更换培养基，可以去除部分神经元细胞，继续培养1周左右，可获得纯度较高的星形胶质细胞：
纯化方法1
消化传代，去除小胶质（小胶质无法增殖，难消化，多次传代，即可纯化）。
纯化方法2
将培养瓶密封，放在摇床上，200 rpm，震荡48 h，去除漂浮的小胶质细胞，剩余贴壁的即为高纯度星形胶质细胞。
细胞鉴定
原代分离的大鼠星形胶质细胞经GFAP免疫荧光鉴定，纯度可达到90%（见图2）。大鼠神经星形胶质细胞培养10 d，具有细长突起、突起分支多且广泛延伸，胞体小且形成网络连接的星状结构，符合星形胶质细胞典型特征（见图3）。
DAPI
GFAP
Merge
图2. 大鼠神经星形胶质细胞免疫荧光鉴定，200×
图3. 大鼠神经星形胶质细胞，200×
（左：培养3 d；右：培养10 d）
注意事项
所有器械耗材试剂保证无菌，在无菌环境下进行操作。
操作全程需要维持在4℃低温，放在冰盒上操作。
脑膜需要清理干净，否则会引入成纤维、微血管等杂细胞。
操作时间尽量缩短，操作时间过长可能导致组织缺血死亡或裂解自消化等，进而影响细胞活率。
消化时注意细胞裂解产生的DNA团块，需要用DNA酶处理，否则黏连细胞，阻塞滤网过滤，极大降低细胞得率。
以上是关于星形胶质细胞的背景介绍及原代分离操作的解析。为帮助大家更好地开展神经疾病相关研究，普诺赛®提供了多款原代神经细胞分离培养试剂盒和原代神经细胞专用完全培养基：
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参考文献
[1]
Tsujioka H， Yamashita T. Utilization of ethanolamine phosphate phospholyase as a unique astrocytic marker. Frontiers in Cellular Neuroscience. 2023 January 30; 17: 1097512.
[2]
Kong Y， Cao L， Wang J， Zhuang J. In vivo reactive astrocyte imaging using [18F]SMBT-1 in tauopathy and familial Alzheimer's disease mouse models: A multi-tracer study. Journal of the Neurological Sciences. 2024 July 15; 462: 123079.
[3]
Barclay WE， Aggarwal N， Deerhake ME. The AIM2 inflammasome is activated in astrocytes during the late phase of EAE. JCI Insight. 2022 April 22; 7 (8): e155563.
[4]
Tsujioka H， Yamashita T. Utilization of ethanolamine phosphate phospholyase as a unique astrocytic marker. Frontiers in Cellular Neuroscience. 2023 January 30; 17: 1097512.
[5]
Sidoryk-Wegrzynowicz M, Gerber YN, Ries M. Astrocytes in mouse models of tauopathies acquire early deficits and lose neurosupportive functions. Acta Neuropathologica Communications. 2017 Nov 29;5(1):89.
[6]
Li G, Cao Y, Shen F. Mdivi-1 inhibits astrocyte activation and astroglial scar formation and enhances axonal regeneration after spinal cord injury in rats. Frontiers in Cellular Neuroscience. 2016 October 19; 10: 241.
[7]
Pai B， Tome-Garcia J， Cheng WS. High-resolution transcriptomics informs glial pathology in human temporal lobe epilepsy. Acta Neuropathologica Communications. 2022 October 23; 10 (1): 149.
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