无水细胞浴有什么作用?

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无水细胞外液培养(No-water Cell Culture,NWCC) 是指将培养中的细胞置于没有外置液的培养箱中,在不含或基本不含水的培养基中培养细胞的方法。由于细胞外液是存在于细胞的细胞器中被蛋白质分子分隔开来的液体环境,具有保护细胞结构,维持细胞形态,调控物质运输和信号传递的功能,因此细胞外液的含水量与细胞功能密切相关。通过改变培养基的离子浓度和渗透压可以控制细胞吸水膨胀、失水收缩乃至死亡的过程。对细胞的生长和维持有非常重要的影响。

1. 提高细胞的存活率 NWCC能够显著提高细胞存活率,当用含27%聚乙二醇(mPEG)的PBS溶液培养细胞时,48小时后50%以上的HepG2细胞仍然存活;而在含6%mPEG的DME+F12中培养相同的时间,只有不到10%的细胞存活[1]。这说明适度的脱水能够增强细胞的生存能力。 另外,SEM观察发现,与常规培养相比,经3天NWCC后,HepG2细胞保持了较好的细胞形态。而透射电镜观察显示,常规培养的HepG2细胞经过6个小时的培养即出现了线粒体肿胀等衰退现象,而经3天NWCC后的HepG2细胞线粒体则保持较好状态[2]。这些结果都说明适当脱水能增加细胞耐缺水和缺氧的能力,从而有利于细胞的生存。

2. 促进细胞的分化 当用含有0.5%甲基纤维素(MC)的无水培养基培养小鼠成纤维细胞时,7天后90%以上的细胞形成了纺锤状细胞聚集区,表明细胞已经分化;而对照组的细胞仅有少量分散的细胞聚集,未出现明显的分化。同样在无水环境下,不同浓度的BMP2诱导人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)形成管状结构,而且随BMP2浓度的增加,管状结构形成的数量明显增多[3]。这些结果说明无水培养能够显著刺激细胞的分化。

除了单独使用以上两种成分外,还可以将两种成分以不同比例配合使用来培养细胞。例如,先向培养基中加入一定浓度的MC,培养至预定时间后再加入适量的BMP2,继续培养直至达到预定时间,可获得较好的分化效果。

3. 抑制细胞的增殖 无水环境可以显著抑制细胞的增殖,当用24小时内完全脱水的新配制的无水培养基培养HepG2细胞时,细胞的DNA合成和蛋白合成明显受到抑制,且随着脱水的进行抑制作用逐渐增强;当加入EDTA使细胞脱净水化后,上述反应可逆转,说明水在细胞代谢过程中起着重要的调节作用,缺水能直接抑制细胞的增殖[4]。有研究者发现,在无水培养基中培养的HeLa细胞,其增殖能力要比在有水流存在的常规培养基中培养的相同细胞大约低25%~30%[5]。

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