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    轉鐵蛋白飽和度—細胞無血清培養

    更新時間:2017-12-19 點擊次數:2240

    無血清培養基中應該添加鐵飽和(Holo)的轉鐵蛋白,還是脫鐵(Apo)的轉鐵蛋白?

    我們知道,一個轉鐵蛋白可以高親合力結合 2 個 Fe3+。結合了 2 個 Fe3+的轉鐵蛋白,

    因其鐵離子結合位點均已被占用,所以稱為鐵飽和轉鐵蛋白,英文為Holo-transferrin,holo

    是全部、*的意思。而未結合 Fe3+的轉鐵蛋白則稱為脫鐵轉鐵蛋白,英文為 Apo-transferrin,其中 Apo 是分離的意思。

    重組的轉鐵蛋白zui初均為 Apo-transferrin,要得到 Holo-transferrin 則需在酸性環境下

    與一定量的六水硫酸鐵銨作用,然后再將 pH 值調至堿性,再作用一段時間即可。體外細胞培養時,Apo-transferrin 與細胞表面轉鐵蛋白受體的親合力很弱,但當其結合細胞外環境中的 Fe3+形成 Holo-transferrin 后,與細胞表面轉鐵蛋白受體的親合力顯著提高,進而介導了對鐵的轉運。

     

    那么在配制無血清培養基時,是應該添加 Holo-transferrin(飽和) 還是 Apo-transferrin(脫鐵) 呢?

    無血清培養基中多數都添加 Holo-transferrin(飽和),因為 Holo-transferrin (飽和)除發揮轉鐵作用外,自身即可作為細胞的鐵源,無需在培養基中另加外源性鐵。但在某些本身含鐵量高的培養基(如 DMEM/F12)中,則可使用 Apo-transferrin 這種不含鐵的轉鐵蛋白。

    另外需要注意,通常我們無法從理論上推斷出到底是 Holo-transferrin 好還是 Apotransferrin好,zui準確的方法是進行實驗測試。

    有報道在神經細胞無血清培養時,添加物 B27與Holo-transferrin 合用會比與transferrin 合用獲得更好的神經元培養質量[1]。而另一種添加物 N2,與 Apo-transferrin合用時則會提高某些神經干細胞的增殖能力。

     

    小結:無血清培養基一般添加鐵飽和轉鐵蛋白作為細胞鐵源。

     

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    轉鐵蛋白在無血清培養基中的作用之一

    維持細胞內的鐵平衡

     

    轉鐵蛋白的這個功能也很重要。對于細胞而言,并不是鐵越多越好,而應當是在適當的時間獲得適量的鐵。如果細胞內的鐵過多,也跟細胞外環境一樣,鐵會誘導產生破壞力*的羥基自由基。而如果細胞內鐵過少,則不足以維持細胞的生長和增殖。

    那么轉鐵蛋白是如何調節細胞內的鐵平衡的呢?這與細胞表面的轉鐵蛋白受體有關。

    細胞表面轉鐵蛋白受體的數目不是固定不變的,而是隨著細胞對鐵的需求程度而上調或下調,因而可自主影響細胞對鐵的攝取量。

    一般而言,靜止未活化的細胞表面轉鐵蛋白受體相對較少,而活化增殖的細胞表面轉鐵蛋白受體數目顯著增加。如淋巴細胞在有絲分裂因子的刺激下會發生轉化,在 DNA 合成前數小時,轉鐵蛋白受體的數目明顯上調,鐵攝入也相應增加。而到了有絲分裂期,淋巴細胞表面轉鐵蛋白受體數目又明顯減少,這時細胞對鐵的需求量也降低了。腫瘤細胞均為快速增殖的細胞,所以相對于正常細胞,腫瘤細胞表面存在著大量的轉鐵蛋白受體,以滿足腫瘤細胞對鐵的大量需求[2]。

    此外,在細胞培養中,轉鐵蛋白受體數目與培養環境中鐵的含量也密切相關。

    培養環境中的含鐵介質比較多,則細胞表面轉鐵蛋白受體的數目會減少,從而避免細胞攝入過量的鐵[2]。

    既然轉鐵蛋白的作用僅是向細胞內轉運鐵離子,然后通過鐵離子來發揮維持細胞生長和增殖的作用,于是有研究者試圖在無血清培養基中加入鐵離子螯合劑,以將鐵離子轉運到細胞內,從而供細胞的生長所需,這樣可以避免使用轉鐵蛋白,使配制出無蛋白成分的無血清培養基成為可能。鐵離子螯合劑雖然也取得了部分成功,但對于絕大多數細胞并不能很好地維持細胞的生長,原因是鐵離子螯合劑只有轉鐵作用,但無調節鐵平衡的能力,常會導致細胞內的鐵含量過多,進而產生自由基并使細胞受到損傷[3,4]。

     

    參考文獻

    [1] Chen Y, Stevens B, et al. NS21: re-defined and modified supplement B27 for neuronal cultures. J Neurosci Methods. 2008;171(2):239-47.

    [2] 肖芒等。轉鐵蛋白和轉鐵蛋白受體。國外醫學輸血及血液學分冊,1987;10(4):203-6。

    [3] Kovar, J and Franek F. Growth-stimulating effect of transferrin on a hybridoma cell line: relation to transferrin iron-transporting function. Exp Cell Res. 1989;182(2):358-69.

    [4] Eto, N, Yamada K, et al., Development of a protein-free medium with ferric citrate substituting transferrin for the c*tion of mouse-mouse hybridomas. Agric Biol Chem. 1991;55(3):863-5.

     

    資料來源:BioGems

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