很多科研老師在培養(yǎng)細(xì)胞過程中會遇到細(xì)胞老化、死亡的現(xiàn)象，一開始認(rèn)為是人為操作原因，但仔細(xì)分析后才發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)細(xì)胞一直都不能忽視內(nèi)毒素的影響。本主主要介紹內(nèi)毒素對細(xì)胞的影響有哪些，如何控制內(nèi)毒素。

什么是內(nèi)毒素

內(nèi)毒素(Endotoxin)是一種脂多糖(LPS)，來源于革蘭氏陰性細(xì)菌外膜，其細(xì)胞壁外膜的外部脂質(zhì)成分由內(nèi)毒素分子組成，細(xì)胞死亡或分解后被釋放出來。革蘭氏陰性細(xì)菌具有兩層膜：內(nèi)膜包圍細(xì)胞質(zhì)，而外膜將細(xì)菌細(xì)胞壁與外部環(huán)境分開。在大多數(shù)情況下，外膜不是常見的磷脂雙層，而是一種不對稱雙層，外層含有LPS，內(nèi)層含有磷脂。內(nèi)毒素主要由類脂A組成，具有多種生物活性，包括誘導(dǎo)發(fā)熱、影響血液流動、引起彌漫性血管內(nèi)凝血等反應(yīng)。

內(nèi)毒素的特性

內(nèi)毒素不是蛋白質(zhì)，因此非常耐熱。在100℃的高溫下加熱1小時也不會被破壞，只有在160℃的溫度下加熱2到4個小時，或用強(qiáng)堿、強(qiáng)酸或強(qiáng)氧化劑加溫煮沸30分鐘才能破壞它的生物活性。與外毒素不同之處在于：內(nèi)毒素不能被稀甲醛溶液脫去毒性成為類毒素;把內(nèi)毒素注射到機(jī)體內(nèi)雖可產(chǎn)生一定量的特異免疫產(chǎn)物(稱為抗體)，但這種抗體抵消內(nèi)毒素毒性的作用微弱。

內(nèi)毒素對細(xì)胞培養(yǎng)的影響

細(xì)胞形態(tài)

內(nèi)毒素可以改變細(xì)胞的外形，例如肝細(xì)胞外形改變并引發(fā)其吸收六碳糖的能力降低。在含有內(nèi)毒素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)胞時，細(xì)胞形態(tài)會發(fā)生明顯變化，如細(xì)胞體積縮小、細(xì)胞折光性降低。

激活免疫反應(yīng)

內(nèi)毒素可以與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，引起免疫反應(yīng)，激活組織內(nèi)的炎性細(xì)胞和炎癥因子的釋放。它還可能觸發(fā)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，影響細(xì)胞的生長、健康和實驗結(jié)果。

影響細(xì)胞功能

內(nèi)毒素對細(xì)胞的功能有顯著影響，包括改變細(xì)胞的能量代謝和蛋白質(zhì)合成。此外，內(nèi)毒素還可以干擾胰島素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，從而影響細(xì)胞的能量代謝和蛋白質(zhì)合成。

影響細(xì)胞生長

內(nèi)毒素對細(xì)胞的生長和功能有負(fù)面影響，尤其是在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，可能導(dǎo)致實驗中的錯誤結(jié)論。不同內(nèi)毒素和不同細(xì)胞系之間的毒性程度各不相同。

影響基因表達(dá)

內(nèi)毒素可以刺激白細(xì)胞培養(yǎng)物產(chǎn)生組織因子、激活鼠巨噬細(xì)胞，以及通過極低水平的內(nèi)毒素抑制鼠類紅細(xì)胞集落形成等一系列指標(biāo)。

影響轉(zhuǎn)染效率

內(nèi)毒素會對原代細(xì)胞和敏感培養(yǎng)細(xì)胞的DNA轉(zhuǎn)染過程造成重要影響，高內(nèi)毒素會與DNA競爭轉(zhuǎn)染試劑，從而減少質(zhì)粒DNA的攝取量，導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率下降。

內(nèi)毒素在不同細(xì)胞系中的毒性程度存在顯著差異。一些細(xì)胞系對內(nèi)毒素的敏感性非常高，甚至在內(nèi)毒素濃度低于1 ng/mL的情況下就會表現(xiàn)出失調(diào)現(xiàn)象。例如，癌性腸上皮細(xì)胞T84和Caco-2對內(nèi)毒素不具有反應(yīng)性，而SW620和HT29細(xì)胞在內(nèi)毒素刺激下能分泌IL-8等細(xì)胞因子。此外，一些歷史悠久的細(xì)胞系如HeLa和CHO細(xì)胞，隨著時間的推移可能被自然選擇為耐內(nèi)毒素。

如何控制內(nèi)毒素

為了避免內(nèi)毒素對細(xì)胞培養(yǎng)的影響，可以考慮以下措施：

1.使用低內(nèi)毒素的緩沖液：現(xiàn)在市面上有一些經(jīng)過特殊處理去除內(nèi)毒素的PBS用于洗滌細(xì)胞，可以選擇使用這些產(chǎn)品。近期已有超低內(nèi)毒素PBS上市，內(nèi)毒素≤0.05EU/mL，達(dá)到細(xì)胞治療級，更適用于原代細(xì)胞培養(yǎng)以及與細(xì)胞治療有關(guān)的實驗需求。

2.使用低內(nèi)毒素的培養(yǎng)基：培養(yǎng)基滿足細(xì)胞對營養(yǎng)成分、促生長因子、激素、滲透壓、pH等諸多方面的要求，對內(nèi)毒素含量也提出來更高的要求。

3.使用內(nèi)毒素去除劑：可以嘗試使用內(nèi)毒素去除劑來減少試劑中的內(nèi)毒素含量。

總之，內(nèi)毒素對細(xì)胞培養(yǎng)有負(fù)面影響，需要合理選擇試劑，并嚴(yán)格控制培養(yǎng)條件，以降低內(nèi)毒素對細(xì)胞的不良影響。選擇合適的產(chǎn)品，可以讓你的細(xì)胞培養(yǎng)實驗更省心，尤其是難養(yǎng)的免疫細(xì)胞，干細(xì)胞等，更需要使用超低內(nèi)毒素PBS、1640或DMEM進(jìn)行培養(yǎng)。