人角质形成细胞（HaCaT）

人角质形成细胞（HaCaT）是一种永生化的表皮角质形成细胞系，广泛用于研究皮肤生物学、氧化应激、细胞增殖与凋亡等领域的机制。以下是关于HaCaT细胞的详细信息：

HaCaT细胞的来源与特性

• 来源与背景：Hacat细胞系由德国科学家N.E. Fusenig于1989年建立，细胞来源于一位62岁男性黑色素瘤患者的病灶外围正常皮肤。这些细胞具有典型的角质形成细胞特征，包括表达角蛋白和分化标志物（如involucrin），并且能够在体外培养中维持一定的增殖能力和迁移能力[9,21]。

• 形态与特性：这些细胞呈贴壁生长，具有上皮细胞样形态，能够表达角蛋白、角化细胞交联外膜蛋白和中间丝相关蛋白，是研究表皮角质形成的重要工具。

• 生物学特性：Hacat细胞具有部分至完全的分化表型，能够在体外无限期地增殖而不自然凋亡，解决了培养细胞寿命短和细胞系培养中可能遇到的变异等问题。

培养条件

• 培养基：推荐使用DMEM+10% FBS+1% P/S作为基础培养基，培养环境为95%空气和5%二氧化碳，温度为37℃。

• 传代比例：传代比例通常为1:2至1:4，换液周期为2-3天，具体操作需根据细胞密度和状态调整。

• 冻存条件：冻存基质为50%基础培养液+60%FBS+10%DMSO，液氮保存。

  氧化应激与保护作用

HaCaT细胞对氧化应激非常敏感。研究表明，熊果酸（熊果苷）能够显著降低过氧化氢诱导的HaCaT细胞氧化损伤，通过提高抗氧化酶（如SOD和CAT）的活性来减少丙二醛（MDA）含量[1]。此外，硒也显示出对HaCaT细胞氧化应激的保护作用，能够降低活性氧水平并提高抗氧化能力[16]。

紫外线损伤与修复

UVB辐射会诱导HaCaT细胞的氧化应激和凋亡，导致SOD和GSH-Px活性降低，MDA含量升高[6]。然而，玉竹水提液等天然成分可以通过提高抗氧化酶活性和降低MDA含量来保护HaCaT细胞免受UVB损伤[6]。

药物与化合物的影响

• 青蒿琥酯（ART） ：低浓度ART（0.01-0.5mg/mL）能够抑制HaCaT细胞的增殖，并促进TGF-β1分泌[2]。

• 复方甘草酸苷（CG） ：CG在一定浓度范围内（50-200μmol/L）能够抑制HaCaT细胞的增殖，并显著降低CXCR2表达[3]。

• 他克莫司：适当浓度的他克莫司能够促进HaCaT细胞的增殖和干细胞因子（SCF）分泌[5]。

• 光动力疗法（PDT）血卟啉单甲醚（HMME）结合低剂量光动力疗法（ALA-PDT）能够促进HaCaT细胞的增殖，而高剂量PDT则会抑制其增殖[4,7]。

• 迁移与迁移能力HaCaT细胞具有一定的迁移能力，血清含量对其迁移特性有显著影响。低血清培养基（2% FBS）能够显著提高HaCaT细胞的迁移能力[8]。

• 基因表达与信号通路

HaCaT细胞在多种信号通路中表现出活跃的基因表达。例如，Toll样受体（TLR）在HaCaT细胞中有组成性表达，尤其是TLR4和TLR2[17]。此外，FAK磷酸化状态在HaCaT细胞迁移和角质形成中也起重要作用[9]

其他研究方向

HaCaT细胞还被用于研究皮肤炎症、免疫反应以及皮肤组织工程等领域。例如，白念珠菌感染能够上调HaCaT细胞中β防御素-2的表达，从而发挥抗感染作用[12]。

HaCaT细胞作为一种重要的体外模型，为研究皮肤生物学提供了宝贵的工具。通过对其在氧化应激、紫外线损伤、药物作用以及信号通路中的反应进行深入研究，可以为皮肤疾病的治疗和皮肤组织工程的发展提供理论基础和技术支持。

参考文献：

1. 雷双媛,徐姣,谷建梅等.山茱萸有效成分熊果酸对皮肤角质形成细胞损伤的保护作用研究[J].中医药信息,2016.

2. 金慧玲,张汝芝,高玉祥.青蒿琥酯对体外培养角质形成细胞的影响[J].中国中医药科技,2007. 

3. 张汝芝,朱文元,马佳等.复方甘草酸苷对体外培养的角质形成细胞的作用[J].中国皮肤性病学杂志,2006.

4. 邱海霞,顾瑛,刘凡光等.血卟啉单甲醚光动力学疗法对体外培养的人角质形成细胞增生的影响[J].中国激光医学杂志,2006.

5. 杜娟,樊春红,何培英等.他克莫司对人角质形成细胞增殖及干细胞因子分泌的影响[J].中华皮肤科杂志,2008.

6. 王业秋,陈巧云,张宁等.玉竹对UVB诱导HaCaT细胞损伤的保护作用[J].中国美容医学,2012.

7. 杨航,谭杨,唐辉等.低剂量ALA-PDT对人角质形成细胞生长和分泌细胞因子的作用研究[J].中国美容医学,2017.

8. 张泽曦,李墨灵,杜天乐等.血清含量对HaCaT细胞生长特性及迁移能力的影响[J].天津中医药大学学报,2015.

9.  Transmembrane Collagen XVII Modulates Integrin Dependent Keratinocyte Migration via PI3K/Rac1 Signaling. [PMID: 24505282]

10.  Generation and Culturing of Primary Human Keratinocytes from Adult Skin.  [PMID: 29286419]

11. Human epithelial cells induce human melanocyte growth in vitro but only skin keratinocytes regulate its proper differentiation in the absence of dermis. [PMID: 2460471]

12. 段德鉴,蒋献,冉玉平等.白念珠菌对角质形成细胞β防御素-2 mRNA表达的影响[J].中华皮肤科杂志,2005.

13. Cold Atmospheric Plasma Ameliorates Skin Diseases Involving Reactive Oxygen/Nitrogen Species-Mediated Functions. [PMID: 35720416]

14. The JAK–STAT pathway in keloid pathogenesis: a systematic review with qualitative synthesis.

15. 陈向齐,刘向农.中波紫外线诱导皮肤角质形成细胞凋亡机制的研究进展[J].中国麻风皮肤病杂志,2006.

16. Sodium selenite improves the in vitro follicular development by reducing the reactive oxygen species level and increasing the total antioxidant capacity and glutathione peroxide activity.[PMID: 20139425]

17. 刘苏俊,张彩萍,周武庆等.人表皮角质形成细胞Toll样受体表达[J].中国医学科学院学报,2008.