研究人員在體外細(xì)胞培養(yǎng)的正確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上花費(fèi)了大量時(shí)間和金錢(qián)，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(wú)菌環(huán)境中工作，使用實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)單。氧氣水平。

       我們都知道，人體中的每個(gè)細(xì)胞都需要氧氣才能生存，并通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)生能量。氧氣對(duì)于細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化至關(guān)重要，但是細(xì)胞所接觸的氧氣水平對(duì)細(xì)胞功能至關(guān)重要。大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)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(hù)理方案”令人驚奇的是，在正常的生理?xiàng)l件下，人體中幾乎沒(méi)有細(xì)胞會(huì)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(dòng)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(yùn)作。那么，當(dāng)我們?cè)诒韺友鯕庵信囵B(yǎng)細(xì)胞時(shí)，我們?nèi)绾纹谕?xì)胞發(fā)揮相同的功能并對(duì)治療產(chǎn)生反應(yīng)？如果您的背部重50磅，您能在正常時(shí)間里跑一英里嗎？不，可能不會(huì)。

       過(guò)量氧氣的生理后果

       細(xì)胞對(duì)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(guò)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(guò)程。還記得生物化學(xué)課上的那些氧化還原反應(yīng)嗎？誰(shuí)會(huì)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(gè)電子。雖然此還原反應(yīng)是相對(duì)簡(jiǎn)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(guò)的O-含量過(guò)高壓倒2然后的O-還原2效率降低（僅轉(zhuǎn)移1或2個(gè)電子），并且會(huì)生成活性氧（ROS）化合物，主要是超氧化物和過(guò)氧化物。ROS水平過(guò)高會(huì)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(shí)，我們?nèi)绾纹谕鼈冊(cè)谂囵B(yǎng)中“正常”？

       因此，對(duì)于大多數(shù)細(xì)胞系而言，下一個(gè)問(wèn)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(zhǎng)，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(gè)文化中堅(jiān)持下去。

       2）      您需要購(gòu)買(mǎi)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(guò)使用氮?dú)猓∟ 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(gè)用于N 2的進(jìn)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(shí)對(duì)細(xì)胞進(jìn)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(gòu)買(mǎi)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(gòu)買(mǎi)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(shí)將其移動(dòng)到設(shè)置在相同O 2水平的單獨(dú)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(shí)，重新充氧將使您的細(xì)胞承受壓力。d）如果在培養(yǎng)過(guò)程中需要對(duì)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(jìn)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(jiǎn)單，具體取決于您實(shí)驗(yàn)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(duì)于使體外數(shù)據(jù)對(duì)體內(nèi)發(fā)生的事情有意義是很重要的?？鞓?lè)的細(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(lè)地呼吸！

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