轉(zhuǎn)鐵蛋白在無血清培養(yǎng)基中的作用

牛血清中含有牛種屬的轉(zhuǎn)鐵蛋白，由于轉(zhuǎn)鐵蛋白的保守性，牛轉(zhuǎn)鐵蛋白可對(duì)人和動(dòng)物細(xì)胞起到很好地保護(hù)和支持作用，因此培養(yǎng)基中通常要加入牛血清從而組成*培養(yǎng)基。無血清培養(yǎng)基為達(dá)到與含血清培養(yǎng)基相同或相似的細(xì)胞培養(yǎng)性能，其中也必須添加轉(zhuǎn)鐵蛋白，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞鐵離子平衡的調(diào)節(jié)，以及對(duì)細(xì)胞生長和增殖的維持。

轉(zhuǎn)鐵蛋白在無血清培養(yǎng)基中具有非常重要的作用，具體包括：

1) 避免細(xì)胞外環(huán)境中自由基的產(chǎn)生，防止細(xì)胞受到傷害

我們知道，自由基對(duì)細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和 DNA 均有較大的損傷作用。如果細(xì)胞培養(yǎng)基中出現(xiàn)過多的自由基，被培養(yǎng)的細(xì)胞則容易受到傷害，而鐵正是形成自由基的罪魁禍?zhǔn)字弧?/span>

Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + OH- + •OH

從上面的反應(yīng)式可以看出，F(xiàn)e2+能使過氧化氫(H2O2)還原生成羥基自由基(•OH)，而羥基自由基是zui為活躍和作用zui強(qiáng)的氧自由基，對(duì)細(xì)胞的傷害很大。

轉(zhuǎn)鐵蛋白可以與鐵離子高親合力結(jié)合，當(dāng)被添加入無血清培養(yǎng)基后，在細(xì)胞外的培養(yǎng)環(huán)境中基本不會(huì)存在游離的鐵離子，也就不會(huì)發(fā)生自由基反應(yīng)，故可避免自由基對(duì)細(xì)胞的損傷。

2) 維持細(xì)胞的生長和增殖

我們對(duì)轉(zhuǎn)鐵蛋白的轉(zhuǎn)鐵作用都很了解，但其實(shí)轉(zhuǎn)鐵蛋白更重要的意義在于維持細(xì)胞的生長和增殖，也就是說，轉(zhuǎn)鐵蛋白有類似于生長因子的功能。

那么轉(zhuǎn)鐵蛋白是如何發(fā)揮維持細(xì)胞生長和增殖的作用呢？其實(shí)這還是與其轉(zhuǎn)鐵功能密切相關(guān)。

我們知道，細(xì)胞內(nèi)有很多重要的蛋白(見表1)需要結(jié)合鐵離子后才能發(fā)揮其活性,這些蛋白基本上都與 DNA 的復(fù)制和修復(fù)，以及 DNA 的穩(wěn)定性有關(guān)，也就是說它們影響著細(xì)胞的生長和增殖。

表1：細(xì)胞內(nèi)重要含鐵蛋白的種類及功能

轉(zhuǎn)鐵蛋白通過與其在細(xì)胞表面的受體結(jié)合，將鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)并釋放到細(xì)胞內(nèi)后，這些鐵離子會(huì)與上述需鐵蛋白結(jié)合，然后發(fā)揮后者維持細(xì)胞生長和增殖的功能。如果無血清培養(yǎng)基中不含轉(zhuǎn)鐵蛋白，細(xì)胞內(nèi)的需鐵蛋白將無法獲得鐵離子，因而會(huì)失去活性，導(dǎo)致細(xì)胞生長停滯或死亡。

3) 維持細(xì)胞內(nèi)的鐵平衡

轉(zhuǎn)鐵蛋白的這個(gè)功能也很重要。對(duì)于細(xì)胞而言，并不是鐵越多越好，而應(yīng)當(dāng)是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間獲得適量的鐵。如果細(xì)胞內(nèi)的鐵過多，也跟細(xì)胞外環(huán)境一樣，鐵會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生破壞力*的羥基自由基。而如果細(xì)胞內(nèi)鐵過少，則不足以維持細(xì)胞的生長和增殖。

那么轉(zhuǎn)鐵蛋白是如何調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的鐵平衡的呢？這與細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體有關(guān)。

細(xì)胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的數(shù)目不是固定不變的，而是隨著細(xì)胞對(duì)鐵的需求程度而上調(diào)或下調(diào)，因而可自主影響細(xì)胞對(duì)鐵的攝取量。

一般而言，靜止未活化的細(xì)胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體相對(duì)較少，而活化增殖的細(xì)胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體數(shù)目顯著增加。如淋巴細(xì)胞在有絲分裂因子的刺激下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，在 DNA 合成前數(shù)小時(shí)，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的數(shù)目明顯上調(diào)，鐵攝入也相應(yīng)增加。而到了有絲分裂期，淋巴細(xì)胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體數(shù)目又明顯減少，這時(shí)細(xì)胞對(duì)鐵的需求量也降低了。腫瘤細(xì)胞均為快速增殖的細(xì)胞，所以相對(duì)于正常細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞表面存在著大量的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體，以滿足腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵的大量需求[1]。

此外，在細(xì)胞培養(yǎng)中，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體數(shù)目與培養(yǎng)環(huán)境中鐵的含量也密切相關(guān)。

培養(yǎng)環(huán)境中的含鐵介質(zhì)比較多，則細(xì)胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的數(shù)目會(huì)減少，從而避免細(xì)胞攝入過量的鐵[1]。

既然轉(zhuǎn)鐵蛋白的作用僅是向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)鐵離子，然后通過鐵離子來發(fā)揮維持細(xì)胞生長和增殖的作用，于是有研究者試圖在無血清培養(yǎng)基中加入鐵離子螯合劑，以將鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，從而供細(xì)胞的生長所需，這樣可以避免使用轉(zhuǎn)鐵蛋白，使配制出無蛋白成分的無血清培養(yǎng)基成為可能。鐵離子螯合劑雖然也取得了部分成功，但對(duì)于絕大多數(shù)細(xì)胞并不能很好地維持細(xì)胞的生長，原因是鐵離子螯合劑只有轉(zhuǎn)鐵作用，但無調(diào)節(jié)鐵平衡的能力，常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的鐵含量過多，進(jìn)而產(chǎn)生自由基并使細(xì)胞受到損傷[2,3]。

參考文獻(xiàn)

1 肖芒等。轉(zhuǎn)鐵蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白受體。國外醫(yī)學(xué)輸血及血液學(xué)分冊(cè)，1987;10(4):203-6。

2 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.

3 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.

來源：BioGems

無血清細(xì)胞培養(yǎng)添加物—轉(zhuǎn)鐵蛋白和胰島素

白蛋白、胰島素和轉(zhuǎn)鐵蛋白等是無血清培養(yǎng)體系中細(xì)胞生長所必須的因子。

Biogems的人重組轉(zhuǎn)鐵蛋白和胰島素生物活性與天然蛋白相同，批間穩(wěn)定。這些蛋白由真核細(xì)胞重組表達(dá)，不含動(dòng)物成分。質(zhì)控嚴(yán)格，zui大程度地降低了污染的風(fēng)險(xiǎn)。

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