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公司动态

为什么植物血凝素能成为淋巴细胞活化的经典刺激剂?

2026-06-15

 

植物血凝素(Phytohemagglutinin, PHA)是从红腰豆(Phaseolus vulgaris)中提取的一类高分子糖蛋白凝集素,常用人淋巴细胞的促有丝分裂原(mitogen)。作为天然来源的外源凝集素,PHA具有促进有丝分裂和诱导干扰素分泌的双重活性,是免疫学研究中最常用的非特异性淋巴细胞刺激剂之一。其分子由低聚糖(半乳糖、N-乙酰葡糖胺和甘露糖)与蛋白质形成的复合物构成,独特的四聚体结构赋予了其多价结合能力,使其能够高效交联细胞膜表面的糖蛋白受体,触发T淋巴细胞的活化、增殖与分化。


PHA结晶结构

PHA的分子结构有何特点?

PHA属于高分子糖蛋白,由4个亚基通过非共价键结合形成四聚体结构。根据亚基组成的不同,PHA包含两种主要亚基分子:

L亚基(白细胞凝集素,Leucoagglutinin)

  • 具有白细胞凝集活性
  • 高促有丝分裂活性
  • 主要刺激T淋巴细胞增殖

E亚基(红细胞凝集素,Erythroagglutinin)

  • 具有高红细胞凝集活性
  • 促有丝分裂活性相对较低
  • 对红细胞的凝集作用较强

这两种亚基的不同组合形成了5种异构体:L4、L3E1、L2E2、L1E3和E4,其中L4代表四个L亚基组成的四聚体,E4代表四个E亚基组成的四聚体,中间的数字表示混合亚基的组成比例。


PHA-E与PHA-L结合特性差异

不同PHA亚型之间有何区别?

根据纯化程度和亚基组成,实验室常用的PHA主要分为以下几种形式:

PHA-L(白细胞凝集素)

由4个L亚基经色谱纯化获得的四聚体,具有:

  • 高促有丝分裂活性
  • 白细胞凝集活性高
  • 红细胞凝集活性极低
  • 广泛用于人和小鼠淋巴细胞的体外活化研究
  • 常用作PBMC的刺激物、INF-γ ICS和ELISPOT实验的阳性对照

PHA-E(红细胞凝集素)

纯化的E4异构体,具有:

  • 高红细胞凝集活性(8 μg/mL可促进人红细胞凝集)
  • 低促有丝分裂活性
  • 主要用于糖基化修饰研究和红细胞凝集实验
  • 不具有血型特异性,但凝集作用可被某些寡糖抑制

PHA-M(粘性蛋白形式)

PHA的粘性蛋白形式(mucoprotein form),含有5种异构体(与PHA-P成分相似):

  • 强大的红细胞凝集特性
  • 最初用于从全血中分离淋巴细胞
  • 含有L和E两种亚基分子的混合物

PHA-P(原PHA蛋白形式)

未分离纯化PHA-E和PHA-L之前的原始形式,包含PHA-E及PHA-L两种分子:

  • 粗提物形式
  • 含有两种亚基的混合活性
  • 常用于红细胞凝集滴定实验

为什么PHA能有效刺激T淋巴细胞增殖?

PHA作为非特异性有丝分裂原,其作用机制涉及多层次的细胞信号激活:

1

受体交联

PHA通过其多价糖结合位点与T细胞表面糖蛋白(如CD3、TCR复合物)的糖基部分结合,导致受体交联和聚集,模拟抗原识别信号。

2

信号转导激活

受体交联激活下游信号通路,包括:

  • 蛋白激酶C(PKC)激活
  • 钙离子内流增加
  • 原癌基因(如c-myc、c-fos)表达上调
  • 细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)激活
3

细胞因子分泌

活化的T细胞分泌IL-2等细胞因子,形成自分泌和旁分泌环路,进一步促进细胞进入S期和M期,实现克隆性增殖。


T淋巴细胞活化信号通路

在哪些免疫学实验中可以应用PHA?

外周血单个核细胞(PBMC)刺激

PHA是体外诱导人PBMC增殖的标准刺激剂,常用于:

  • 淋巴细胞转化试验(Lymphocyte Transformation Test)
  • 细胞免疫功能评估
  • 免疫缺陷病诊断辅助

细胞因子检测的阳性对照

  • 胞内细胞因子染色(ICS):用作INF-γ、IL-2、TNF-α等细胞因子检测的阳性对照
  • ELISPOT实验:验证细胞分泌功能,检测抗原特异性T细胞应答

流式细胞术分析

  • 淋巴细胞亚群功能检测
  • 增殖标志物(如Ki-67、CFSE稀释)检测的阳性刺激对照

淋巴细胞分离

利用PHA-M或PHA-E的红细胞凝集特性,从全血中分离淋巴细胞(早期应用)。

如何正确使用和保存PHA?

储存液制备

  • 粉末形式:用无菌PBS(pH 7.2或6.8)或无水水溶解,配制1-10 mg/mL储存液
  • 液体形式:按产品浓度分装,-20°C保存,避免反复冻融
  • 储存稳定性:-20°C分装冻存可稳定数月

工作液配制

  • 用无菌PBS或细胞培养液直接稀释至工作浓度
  • 建议工作浓度:5-10 μg/mL(刺激外周血淋巴细胞)
  • 实际浓度需根据实验体系和细胞类型优化摸索

红细胞凝集实验设置(以96孔板为例)

  1. 制备2%红细胞比容(HCT)的血型A型红细胞悬液
  2. 设置PHA梯度稀释(如从1 mg/mL开始倍比稀释)
  3. 每孔加入50 μL红细胞悬液和50 μL不同浓度PHA溶液
  4. 室温静置观察凝集情况,肉眼判定凝集程度(从Ⅰ级不凝集到Ⅴ级全凝集)

使用中的关键注意事项

浓度优化

PHA的促分裂活性存在明显的剂量依赖性:

  • 浓度过低(<1 μg/mL):刺激不充分,增殖反应弱
  • 浓度过高(>20 μg/mL):可能导致细胞过度活化、凋亡或细胞毒性
  • 建议设置浓度梯度(1、5、10、20 μg/mL)进行预实验优化

细胞质量控制

  • 小鼠脾细胞或人外周血单个核细胞经刺激活化后,应通过细胞增殖检测(如3H-TdR掺入、CFSE稀释、Ki-67染色)验证本品活性
  • 细胞活力应>90%,死细胞过多会影响刺激效果

无菌操作

  • 所有操作需在无菌条件下进行
  • 储存液和工作液应无菌过滤(0.2 μm滤膜)
  • 避免微生物污染导致细胞死亡

安全性

操作时应穿实验服并佩戴一次性手套,避免直接接触皮肤。

通过选择合适的PHA亚型并优化刺激条件,研究人员能够有效激活T淋巴细胞,用于免疫功能评估、细胞因子研究和免疫治疗开发等多个领域。

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