HMEC-1人微血管內皮細胞株源自人真皮微血管内皮细胞，贴壁生长，具血管形成、屏障构建功能，用于血管生物学、炎症及肿瘤血管生成机制、药物筛选研究。

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更新时间：2025-11-11

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HMEC-1人微血管內皮細胞株

一、细胞基本生物学特性

HMEC-1人微血管內皮細胞株源自健康人真皮微血管内皮细胞，经 SV40 大 T 抗原永生化建立，保留正常微血管内皮细胞的核心功能与表型特征，同时具备无限增殖能力，是研究微血管生物学、血管生成机制、炎症反应及血管相关疾病的核心体外模型。其在模拟微血管结构形成、内皮屏障功能及血管微环境互作方面表现稳定，广泛应用于血管生物学、药理学、肿瘤学及病理生理学领域。

形态上，该细胞呈典型微血管内皮细胞形态：常规培养时以梭形、多边形为主，贴壁生长且呈 “铺路石样" 排列（细胞间紧密连接，形成单层连续细胞层），胞体直径 10-15μm；胞质丰富均匀，呈弱嗜酸性（HE 染色呈淡红色），含少量棒状小体（Weibel-Palade 小体，内皮细胞特异性结构，储存 vWF 因子，光学显微镜下偶见）；细胞核呈椭圆形或圆形，位于细胞中央，核仁 1 个（清晰可见），染色质呈细颗粒状均匀分布，核分裂象偶见（正常培养条件下分裂象比例约 1%-2%，增殖活性适中）。体外培养可稳定传代 80 代以上，传代过程中内皮细胞表型与血管相关功能无明显衰减，符合长期实验需求。

功能特性方面，HMEC-1 细胞具备三大核心功能，高度模拟体内微血管内皮细胞功能。一是血管生成能力：在 Matrigel 基质胶上培养 24-48 小时可形成管状结构（毛细血管样网络，管腔清晰可见，管状结构形成率≥80%），可分泌血管生成相关因子（如 VEGF、bFGF，VEGF 分泌量约 100-150pg/10⁶细胞 / 24 小时），响应血管生成刺激信号（如 VEGF 处理后，管状结构数量增加 30%-40%，细胞迁移能力提升 50%）；同时表达血管生成相关受体（如 VEGFR2，阳性率≥90%），介导血管生成信号传导。二是内皮屏障功能：细胞间形成紧密连接（occludin、claudin-5 阳性率≥85%）与黏附连接（VE-cadherin 阳性率≥90%），体外培养 7-10 天可形成稳定的单层屏障，跨上皮电阻（TEER）值≥150Ω・cm²（模拟微血管内皮的物质转运屏障功能）；对炎症因子（如 TNF-α、IL-1β）敏感，10ng/mL TNF-α 处理 24 小时后，TEER 值下降 40%-50%，紧密连接蛋白表达减少，模拟炎症状态下内皮屏障损伤过程。三是凝血与抗凝调节功能：表达内皮细胞特异性凝血相关分子（如 vWF 因子，阳性率≥85%，参与血小板黏附与凝血启动）、抗凝分子（如 TM、eNOS，TM 阳性率≥80%，eNOS 活性可被剪切应力激活），同时表达白细胞黏附分子（如 ICAM-1、VCAM-1，基础阳性率 30%-40%，炎症刺激后上调至 70%-80%），介导白细胞与内皮细胞的黏附过程（模拟炎症时免疫细胞穿越血管壁的过程）。

分子表型上，该细胞高表达微血管内皮细胞特异性标志物：CD31（PECAM-1，细胞膜阳性，内皮细胞间连接标志物，阳性率≥95%）、CD105（Endoglin，细胞膜阳性，血管内皮增殖标志物，阳性率≥90%）、VE-cadherin（细胞膜阳性，内皮细胞特异性黏附分子，阳性率≥90%），其中 CD31⁺VE-cadherin⁺双阳性是其身份鉴定的核心依据；同时表达血管功能相关分子：vWF（胞质阳性，内皮细胞凝血相关蛋白）、eNOS（胞质阳性，一氧化氮合成酶，调控血管舒张）、ICAM-1（细胞膜阳性，炎症黏附分子）；细胞内信号通路维持血管内皮功能平衡：PI3K/Akt 通路（调控内皮细胞存活与屏障功能，基础活性稳定）、MAPK/ERK 通路（介导血管生成与细胞迁移，刺激后活性上调）、NF-κB 通路（炎症刺激时激活，调控黏附分子与细胞因子表达）；染色体核型为人类二倍体伴随少量永生化相关异常（46,XX/XY，部分细胞可见 SV40 大 T 抗原整合相关的染色体微小改变，无致瘤性），与原代微血管内皮细胞分子特征高度一致。

二、体外培养关键条件

HMEC-1 细胞的体外培养需重点维持其内皮细胞表型、血管生成能力及屏障功能，避免培养条件不当导致功能丢失或表型漂移。

培养基选择：优先使用 EGM-2 微血管内皮细胞专用培养基（含 EGF、bFGF、VEGF 等血管内皮生长因子，无需额外添加生长因子），或使用 M199 培养基添加 10%-15% 胎牛血清（FBS，低内毒素≤5 EU/mL，无支原体污染，建议选择内皮细胞专用血清，确保细胞生长与功能稳定）、50μg/mL 抗坏血酸（促进细胞间连接形成）、10mmol/L Hepes（维持培养基 pH 稳定）；培养基 pH 值控制在 7.2-7.4，渗透压 285-310 mOsm/kg。开展血管生成实验时，可使用含 2% FBS 的培养基饥饿处理 12 小时（减少血清干扰）；构建屏障模型时，需使用 Transwell 小室（孔径 0.4μm），接种密度 2×10⁵个 / 孔，培养 7-10 天至 TEER 值稳定。

培养环境参数：温度稳定维持在 37℃±0.5℃，CO₂浓度 5%±0.3%，相对湿度 95% 以上；温度波动超过 ±1℃会导致细胞增殖率下降 15%-20%，管状结构形成能力减弱（减少 25%-30%）；CO₂浓度低于 4% 会导致培养基 pH 值升高，细胞出现空泡化；高于 6% 则导致 pH 值降低，细胞活力下降，需通过培养箱实时监控调整；部分模拟体内剪切应力的实验，可使用流动培养系统（剪切应力 0.5-2 dyne/cm²），增强细胞功能模拟效果。

传代操作要点：细胞融合度达 80%-90% 时需及时传代（避免过度融合导致细胞分化或功能减弱）；操作步骤：用无菌 PBS 轻柔清洗细胞 2 次（避免破坏细胞间连接），加入 0.05% 胰dan白酶 - 0.02% EDTA 消化液，37℃孵育 3-5 分钟（镜下观察至细胞边缘收缩、间隙增大），加入含血清的培养基终止消化，用移液器轻柔吹打至细胞wan全脱落（避免过度吹打导致细胞损伤），按 1:2-1:3 比例接种至预包被 0.1% 明胶的培养皿（提升细胞贴壁率，维持内皮细胞形态，明胶包被后贴壁率≥95%）；传代过程中避免消化过度（防止细胞表面标志物破坏），且传代次数不宜超过 80 代（超过后细胞可能出现功能衰减）。

关键注意事项：细胞对血清质量高度敏感（不同批次血清可能导致 CD31 表达波动 20%-25%，管状结构形成率差异 30%），建议长期使用同一批次内皮细胞专用血清，更换批次前需进行小体积验证（检测细胞活力、CD31 表达及管状结构形成率，确保与原批次差异 < 15%）；培养器皿需包被明胶或胶原（避免细胞贴壁不良导致形态异常）；培养基每 2-3 天更换 1 次（内皮细胞代谢较快，需及时补充生长因子），更换时轻柔操作，避免冲击细胞单层。

三、核心科研应用领域

微血管生物学研究：可用于解析微血管内皮细胞的分化、血管生成及屏障功能调控机制，如研究 VEGFR2 信号对血管生成的影响（沉默 VEGFR2 基因后，管状结构形成率下降 70%，细胞迁移能力减弱 60%）；探索剪切应力对内皮细胞功能的调控（流动培养系统处理后，eNOS 活性提升 40%，紧密连接蛋白表达增加，屏障功能增强）；对比微血管内皮细胞与大血管内皮细胞（如 HUVEC）的表型与功能差异，明确微血管内皮的特异性特征（如 HMEC-1 的 VEGF 分泌量比 HUVEC 高 20%-30%，炎症黏附分子上调更显著）。

血管相关疾病模型与机制研究：可构建炎症性血管疾病（如动脉粥样硬化、败血症）、糖尿病血管病变的体外模型，如用高糖（25mmol/L 葡萄糖）处理细胞模拟糖尿病血管损伤（处理 7 天后，TEER 值下降 50%，VEGF 分泌减少 40%，氧化应激水平升高）；研究肿瘤血管生成机制（如与肿瘤细胞共培养，观察肿瘤细胞对 HMEC-1 血管生成的诱导作用，共培养后管状结构数量增加 50%，ICAM-1 表达上调）；解析血栓形成机制（如检测凝xue因子对细胞 vWF 释放的影响，凝xue酶处理后 vWF 释放量增加 3 倍，血小板黏附率提升 60%）。

血管相关药物筛选与评价：适用于血管生成抑制剂（如抗 VEGF 药物）、血管保护剂（如抗炎、抗凝药物）的筛选与活性评估，如检测药物对 HMEC-1 管状结构形成的抑制作用（10μmol/L 抗 VEGF 药物处理后，管状结构形成率下降 65%）；评价药物对内皮屏障的保护效果（如 50μmol/L 抗氧化药物处理高糖损伤的细胞，TEER 值恢复至 80%，紧密连接蛋白表达上调）；检测药物的抗凝或促凝活性（如药物处理后，TM 表达增加 40%，凝xue酶生成时间延长 30%，提示抗凝活性）。

肿瘤微环境与转移研究：作为肿瘤血管微环境的关键组成部分，可用于研究肿瘤细胞与内皮细胞的互作（如肿瘤细胞分泌的因子诱导 HMEC-1 表达更多黏附分子，促进肿瘤细胞黏附与跨内皮迁移）；构建肿瘤血管侵袭模型（Transwell 小室上层接种肿瘤细胞，下层接种 HMEC-1，观察肿瘤细胞穿越内皮细胞层的能力，模拟肿瘤转移的血管穿透步骤）；筛选抑制肿瘤血管生成的抗转移药物（如药物处理后，肿瘤细胞诱导的管状结构形成减少 70%，跨内皮迁移率下降 60%）。

四、质量控制与使用注意事项

（一）质量控制标准

细胞活力与表型：台盼蓝染色法检测活力≥90%，传代后 24 小时贴壁率≥95%（明胶包被后）；流式细胞术检测 CD31⁺VE-cadherin⁺细胞比例≥90%，CD105⁺细胞比例≥85%，vWF⁺细胞比例≥80%。

功能验证：Matrigel 基质胶上管状结构形成率≥80%（培养 48 小时后）；单层屏障 TEER 值≥150Ω・cm²（培养 10 天后）；10ng/mL TNF-α 处理 24 小时后，ICAM-1 阳性率上调至≥70%，TEER 值下降≥40%。

污染检测：无细菌、真菌、支原体污染（PCR 法或培养法检测）；无病毒（如 HIV、HBV、HCV）污染（RT-PCR 检测病毒基因）；STR 分型与标准 HMEC-1 细胞图谱一致性≥95%（避免细胞交叉污染）。

稳定性检测：传代至 80 代后，仍保持≥85% 的标志物阳性率，管状结构形成率波动 < 20%，TEER 值下降 < 15%，确保长期实验重复性。

（二）使用注意事项

培养操作：长期培养需每 10 代进行一次表型与功能验证（检测 CD31 表达、管状结构形成及 TEER 值），避免细胞表型漂移；与其他内皮细胞（如 HUVEC）分开培养（使用独立培养箱与试剂，防止交叉污染）；操作时轻柔处理细胞，避免反复消化或剧烈吹打（防止细胞功能损伤）。

实验设计：开展血管生成实验时，需设置 Matrigel 空白对照组与阳性刺激组（如 VEGF 处理），明确药物或信号的作用效果；构建屏障模型时，需每日监测 TEER 值，确保屏障完整性达标后再进行实验；进行炎症相关实验时，需设置未刺激对照组，区分基础与炎症状态下的功能差异。

冻存复苏：冻存需选择对数生长期细胞（活力≥95%，传代 20-50 代，功能zui稳定），冻存液配方为 EGM-2 培养基 + 10% DMSO+20% FBS，梯度降温（4℃ 30 分钟→-20℃ 1 小时→-80℃过夜→液氮保存）；复苏时在 37℃水浴中快速融化（1 分钟内），加入 10 倍体积预热的 EGM-2 培养基，1000rpm 离心 5 分钟，弃上清后接种至明胶包被的培养皿，复苏后 24 小时内避免换液，提升存活率（复苏存活率需≥80%）。