商品化細(xì)胞培養(yǎng)基中，為什么谷氨酰胺要后加？

    細(xì)胞培養(yǎng)基中，L-谷氨酰胺是一種必需氨基酸，常用濃度在0.7～5 mmol/L之間。對(duì)于一些特定的細(xì)胞，也有相應(yīng)的濃度要求。例如對(duì)于dhfr-CHO細(xì)胞，谷氨酰胺的濃度要達(dá)到4mmol/L時(shí)，方可滿足細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。

　　谷氨酰胺不僅可作為培養(yǎng)細(xì)胞的能量來(lái)源，而且參與蛋白質(zhì)的合成和核酸代謝。許多商品化細(xì)胞培養(yǎng)基都不含谷氨酰胺。谷氨酰胺作為一種添加劑，常常是在培養(yǎng)基使用之前，再臨時(shí)加進(jìn)去，這是什么原因呢？

　　圖.谷氨酰胺分子式

　　原來(lái)，谷氨酰胺在細(xì)胞培養(yǎng)基中會(huì)發(fā)生自發(fā)分解。細(xì)胞培養(yǎng)基的儲(chǔ)存溫度越高，存放時(shí)間越久，谷氨酰胺分解的越快。谷氨酰胺分解后還導(dǎo)致氨的形成，而氨對(duì)于細(xì)胞具有毒性。

　　曾有人做過(guò)測(cè)試，添加了8mM谷氨酰胺的DMEM，在37℃存放7天后，谷氨酰胺的濃度就下降為原先的一半（見(jiàn)下圖）。這也是為什么含谷氨酰胺的培養(yǎng)基要在2-8℃保存的原因。

　　又有人檢測(cè)過(guò)11種商品化培養(yǎng)基中谷氨酰胺的濃度，發(fā)現(xiàn)實(shí)際檢測(cè)的谷氨酰胺濃度均在標(biāo)示的濃度之下。有人測(cè)過(guò)4℃下谷氨酰胺的降解速率。也是采用DMEM，培養(yǎng)時(shí)添加葡萄糖20mmol/L, 胎牛血清7%，發(fā)現(xiàn)在4℃下，大約32天后，谷氨酰胺即下降為原先濃度的一半。

　　同時(shí)，對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，谷氨酰胺并非越高越好。當(dāng)初始濃度低于5mmol/L時(shí)，谷氨酰胺的利用率大于80%，且初始濃度越低，利用率越高；隨著初始濃度的升高，谷氨酰胺利用率逐漸降低，當(dāng)大于10mmol/L后，利用率急劇降低。

　　那么，對(duì)于谷氨酰胺的降解，是否有相應(yīng)的解決辦法呢？可以使用谷氨酰胺二肽，如甘氨酰谷氨酰胺、丙氨酰谷氨酰胺等。二肽形式的谷氨酰胺十分穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生水解和氨的毒性堆積，又可被細(xì)胞所利用。因細(xì)胞內(nèi)的氨基肽酶能裂解二肽，逐漸釋放細(xì)胞所能利用的丙氨酸和谷氨酰胺。丙氨酸谷氨酰胺的熱穩(wěn)定性解決了在培養(yǎng)基使用時(shí)才臨時(shí)加入L-谷氨酰胺的問(wèn)題，允許配好的液體培養(yǎng)基在4℃能放更長(zhǎng)時(shí)間。

　　圖　許多培養(yǎng)基都改為添加L-丙氨酰-L谷氨酰胺（HiGlutaXL?），性能更穩(wěn)定

　　參考資料

　　1、Heen，劉一平。 商品細(xì)胞培養(yǎng)基中谷氨酰胺和氨的濃度?！秶?guó)外獸醫(yī)學(xué)：畜禽傳染病》， 1994 （4） :60-62

　　2、辛艷，楊艷。 谷氨酰胺在雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)中的降解與代謝。 生物工程學(xué)報(bào)， 2001,17（4）：478-480
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