研究人員在體外細(xì)胞培養(yǎng)的正確實驗設(shè)計上花費了大量時間和金錢，為什么培養(yǎng)的細(xì)胞具有與人體相同的生理功能如此困難,？您可以在無菌環(huán)境中工作,，使用實驗室細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備并使用細(xì)胞培養(yǎng)試劑，但是您的細(xì)胞仍然不滿意嗎,？答案很簡單,。氧氣水平。
我們都知道,，人體中的每個細(xì)胞都需要氧氣才能生存,，并通過氧化磷酸化產(chǎn)生能量。氧氣對于細(xì)胞的生長和分化至關(guān)重要,，但是細(xì)胞所接觸的氧氣水平對細(xì)胞功能至關(guān)重要,。大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)實驗室都設(shè)置為在20％氧氣和5％二氧化碳培養(yǎng)箱環(huán)境中培養(yǎng)細(xì)胞。
這種“標(biāo)準(zhǔn)的護理方案”令人驚奇的是,，在正常的生理條件下,，人體中幾乎沒有細(xì)胞會暴露于20％的氧氣（160毫米汞柱（Hg））。在含氧量為20％的環(huán)境中能存活的細(xì)胞是肺泡細(xì)胞，血液被氧合后不久,，動脈血中的氧含量下降至10.5-13％（80-100毫米汞柱）,。更為引人注目的是，許多器官在氧氣含量范圍為2-8％（19-70 mm Hg）的范圍內(nèi)正常運作,。那么,，當(dāng)我們在表層氧氣中培養(yǎng)細(xì)胞時，我們?nèi)绾纹谕?xì)胞發(fā)揮相同的功能并對治療產(chǎn)生反應(yīng),？如果您的背部重50磅,，您能在正常時間里跑一英里嗎？不,，可能不會,。
過量氧氣的生理后果
細(xì)胞對表面氧水平的反應(yīng)是什么？如前所述,，您的細(xì)胞需要氧氣才能通過氧化磷酸化產(chǎn)生能量,。這是我們的線粒體將氧氣（O 2）還原為H 2 0并合成ATP的過程。還記得生物化學(xué)課上的那些氧化還原反應(yīng)嗎,？誰會想到在成年生活中我們將討論O 2的驚人氧化能力：O 2可以接受四個電子。雖然此還原反應(yīng)是相對簡單和有效,，具有不產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物,，如果該反應(yīng)通過的O-含量過高壓倒2然后的O-還原2效率降低（僅轉(zhuǎn)移1或2個電子），并且會生成活性氧（ROS）化合物,，主要是超氧化物和過氧化物,。ROS水平過高會損害線粒體功能，并導(dǎo)致細(xì)胞損傷和死亡,。當(dāng)我們將細(xì)胞株置于氧化應(yīng)激狀態(tài)時,，我們?nèi)绾纹谕鼈冊谂囵B(yǎng)中“正常”？
因此,，對于大多數(shù)細(xì)胞系而言,，下一個問題是你要做什么？
1） 確定哪種O 2濃度適合您的細(xì)胞系,。
a）例如,，大多數(shù)癌細(xì)胞系在低氧（<2％）O 2水平下壯成長，而神經(jīng)元細(xì)胞在2-5％O 2水平下存活率,，增殖和多巴胺能分化增加,。
b）找到自己的水平，并在整個文化中堅持下去,。
2） 您需要購買所有新設(shè)備嗎,？
a）不一定。在20％O 2或環(huán)境空氣中培養(yǎng)細(xì)胞意味著您可以將細(xì)胞從二氧化碳培養(yǎng)箱或通風(fēng)櫥中取出和取出，而不必?fù)?dān)心將其暴露于O 2 水平,。因此,，如果您的實驗設(shè)計不需要細(xì)胞操作（更換培養(yǎng)基或成像），那么可以,，您可以通過使用氮氣（N 2）將您的O 2水平平衡到所需的設(shè)置,，直接在現(xiàn)有培養(yǎng)箱中培養(yǎng)細(xì)胞（當(dāng)然，有一個用于N 2的進氣閥,。
b）如果降低了培養(yǎng)系統(tǒng)中的O 2含量,，并且需要在培養(yǎng)時對細(xì)胞進行操作，那么您將需要確保操作環(huán)境中的O 2含量與培養(yǎng)環(huán)境一致,。這將需要購買手套箱,，您可以在其中在相同的環(huán)境中培養(yǎng)和處理細(xì)胞（增加污染）。替代地,，并且也許是優(yōu)選地,，可以購買腔室，在腔室中您可以將O 2的水平調(diào)節(jié)到所需的設(shè)置,，然后在需要操作細(xì)胞時將其移動到設(shè)置在相同O 2水平的單獨的手套箱中,。
c）同樣重要的是確保您的細(xì)胞培養(yǎng)基也已校準(zhǔn)到所需的O 2水平。如果不這樣做,，那么在更換培養(yǎng)基時,，重新充氧將使您的細(xì)胞承受壓力。d）如果在培養(yǎng)過程中需要對細(xì)胞成像,，那么您還需要將顯微鏡放在手套箱中,，該手套箱具有用于顯微鏡目鏡的觀察口。
e）有許多公司制造用于在不同O 2水平進行細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備,。這些系統(tǒng)可能非常復(fù)雜也可能非常簡單,，具體取決于您實驗室的需求。
了解特定細(xì)胞系的“正常”生理狀態(tài)并在細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中概括該環(huán)境對于使體外數(shù)據(jù)對體內(nèi)發(fā)生的事情有意義是很重要的,?？鞓返募?xì)胞=好的結(jié)果=翻譯應(yīng)用。因此,，深呼吸,，做功課，讓你的細(xì)胞也快樂地呼吸,！
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