干货分享 | 细胞培养过程中不可忽视的问题

生物科研实验室

在细胞培养过程中，内毒素是一个不容忽视的问题。内毒素主要来源于革兰氏阴性细菌的细胞壁，如大肠杆菌、绿脓杆菌等。在细胞培养过程中，如果使用了含有内毒素的试剂或介质，可能会对细胞生长和分化产生负面影响，甚至导至实验失败。内毒素的特点是在其产生的量相对较少时，对宿主细胞没有直接的毒性作用，而是通过诱导炎症反应间接产生各种生物学效应。虽然内毒素的毒性作用相对较弱，但在细胞培养中，其影响却不容忽视。
内毒素是革兰氏阴性细菌细胞壁中的一种成分，其化学本质是一种脂多糖（LPS）。与外毒素不同，内毒素不能穿过细胞膜，只能在细胞外发挥作用。革兰氏阴性细菌的内毒素被宿主细胞识别后，会触发炎症反应，这可能会干扰细胞的正常生长和分化。例如，内毒素可以诱导产生肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素-1（IL-1），这些炎症因子会对细胞产生毒害作用，抑制其生长或诱导其凋亡。



在细胞培养过程中，细胞的生理功能受到多种因素的影响，包括营养物质、激素、生长因子等。当内毒素存在时，这些因素的作用可能会受到影响。例如，内毒素可以干扰胰岛素的信号转导途径，从而影响细胞的能量代谢和蛋白质合成。



1. 细胞形态变化：在含有内毒素的培养基中培养细胞时，细胞形态会发生明显变化，如细胞体积缩小、细胞折光性降低等。这些变化通常表明细胞正在遭受损害或死亡。



2. 细胞增殖抑制：内毒素可抑制细胞的增殖，导至细胞生长停滞或凋亡。这是因为在内毒素的作用下，细胞周期的各期都会受到影响，包括G0/G1期延长、S期缩短等。



3. 细胞功能改变：内毒素还可以引起细胞功能的改变。例如，内毒素可以刺激一些细胞分泌炎症因子，导至局部炎症反应；同时也可以诱导一些细胞的凋亡或自噬等。



内毒素产生的原因



1. 革兰氏阴性细菌的存在：在细胞培养环境中，革兰氏阴性细菌是一种常见的污染源。这些细菌在培养过程中可能死亡，导至内毒素的释放。



2. 培养基污染：细胞培养所用的培养基可能受到细菌污染，特别是那些含有血清或蛋白成分的培养基。这些污染的成分可能促进革兰氏阴性细菌的生长和内毒素的产生。



3. 操作过程中的污染：细胞培养过程中的操作环节，如样本的取放、细胞的传代等，如果没有严格的清洁和消毒措施，也可能导至内毒素的污染。



避免内毒素不良影响的措施



1. 选择高质量的试剂和介质：尽量选择来自信誉良好的供应商的试剂和介质，并严格按照生产商的推荐使用。避免使用含有内毒素的试剂或介质。



2. 细胞株的选择：选择对内毒素敏感度低的细胞株进行培养。例如，某些肿瘤细胞株对内毒素的敏感性较低，可以优先考虑使用这些细胞株进行实验。



3. 培养条件的优化：优化细胞培养条件，如温度、pH值、渗透压等，以降低内毒素对细胞的不良影响。同时，注意保持培养环境的无菌状态，防止细菌污染。



4. 内毒素去除：对于已经含有内毒素的培养基或试剂，可以使用内毒素吸附剂或去除剂进行处理，以降低内毒素的浓度。例如，一些特定的抗体或蛋白可以结合内毒素并帮助其去除。



5. 检测和质量控制：定期对培养基、试剂和细胞样品进行内毒素检测，以确保其浓度在安全范围内。同时，建立严格的质量控制体系，确保实验结果的准确性和可重复性。



过氧化氢的应用



过氧化氢是一种强氧化剂，具有广谱抗菌作用，可以有效杀灭细菌和病毒。在细胞培养中，过氧化氢被广泛应用于消毒和预防内毒素的产生。



1. 预处理培养基：在培养基使用之前，加入一定浓度的过氧化氢进行预处理，可以有效地杀灭细菌，减少培养基中的内毒素污染。



2. 细胞消毒：对于已经受到内毒素污染的细胞，可以使用过氧化氢进行消毒。一定浓度的过氧化氢可以杀灭细菌，减少内毒素的产生，使细胞培养环境得到改善。



3. 空气消毒：细胞培养室的空气也需要注意消毒。通过使用过氧化氢熏蒸或喷雾消毒，可以杀灭空气中的细菌，减少内毒素的产生。



然而，使用过氧化氢也存在一些问题。首先，过氧化氢的强氧化性能可能会对细胞产生直接的毒性作用。其次，过氧化氢的处理可能会影响细胞的生理状态和功能。因此，在使用过氧化氢处理细胞时，需要仔细考虑其浓度、作用时间和处理方式等因素。