轉鐵蛋白飽和度—細胞無血清培養

無血清培養基中應該添加鐵飽和(Holo)的轉鐵蛋白，還是脫鐵(Apo)的轉鐵蛋白?

我們知道，一個轉鐵蛋白可以高親合力結合 2 個 Fe3+。結合了 2 個 Fe3+的轉鐵蛋白，

因其鐵離子結合位點均已被占用，所以稱為鐵飽和轉鐵蛋白，英文為Holo-transferrin，holo

是全部、*的意思。而未結合 Fe3+的轉鐵蛋白則稱為脫鐵轉鐵蛋白，英文為 Apo-transferrin，其中 Apo 是分離的意思。

重組的轉鐵蛋白zui初均為 Apo-transferrin，要得到 Holo-transferrin 則需在酸性環境下

與一定量的六水硫酸鐵銨作用，然后再將 pH 值調至堿性，再作用一段時間即可。體外細胞培養時，Apo-transferrin 與細胞表面轉鐵蛋白受體的親合力很弱，但當其結合細胞外環境中的 Fe3+形成 Holo-transferrin 后，與細胞表面轉鐵蛋白受體的親合力顯著提高，進而介導了對鐵的轉運。

那么在配制無血清培養基時，是應該添加 Holo-transferrin（飽和） 還是 Apo-transferrin（脫鐵） 呢?

無血清培養基中多數都添加 Holo-transferrin（飽和），因為 Holo-transferrin （飽和）除發揮轉鐵作用外，自身即可作為細胞的鐵源，無需在培養基中另加外源性鐵。但在某些本身含鐵量高的培養基(如 DMEM/F12)中，則可使用 Apo-transferrin 這種不含鐵的轉鐵蛋白。

另外需要注意，通常我們無法從理論上推斷出到底是 Holo-transferrin 好還是 Apotransferrin好，zui準確的方法是進行實驗測試。

有報道在神經細胞無血清培養時，添加物 B27與Holo-transferrin 合用會比與transferrin 合用獲得更好的神經元培養質量[1]。而另一種添加物 N2，與 Apo-transferrin合用時則會提高某些神經干細胞的增殖能力。

小結：無血清培養基一般添加鐵飽和轉鐵蛋白作為細胞鐵源。

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轉鐵蛋白在無血清培養基中的作用之一

維持細胞內的鐵平衡

轉鐵蛋白的這個功能也很重要。對于細胞而言，并不是鐵越多越好，而應當是在適當的時間獲得適量的鐵。如果細胞內的鐵過多，也跟細胞外環境一樣，鐵會誘導產生破壞力*的羥基自由基。而如果細胞內鐵過少，則不足以維持細胞的生長和增殖。

那么轉鐵蛋白是如何調節細胞內的鐵平衡的呢？這與細胞表面的轉鐵蛋白受體有關。

細胞表面轉鐵蛋白受體的數目不是固定不變的，而是隨著細胞對鐵的需求程度而上調或下調，因而可自主影響細胞對鐵的攝取量。

一般而言，靜止未活化的細胞表面轉鐵蛋白受體相對較少，而活化增殖的細胞表面轉鐵蛋白受體數目顯著增加。如淋巴細胞在有絲分裂因子的刺激下會發生轉化，在 DNA 合成前數小時，轉鐵蛋白受體的數目明顯上調，鐵攝入也相應增加。而到了有絲分裂期，淋巴細胞表面轉鐵蛋白受體數目又明顯減少，這時細胞對鐵的需求量也降低了。腫瘤細胞均為快速增殖的細胞，所以相對于正常細胞，腫瘤細胞表面存在著大量的轉鐵蛋白受體，以滿足腫瘤細胞對鐵的大量需求[2]。

此外，在細胞培養中，轉鐵蛋白受體數目與培養環境中鐵的含量也密切相關。

培養環境中的含鐵介質比較多，則細胞表面轉鐵蛋白受體的數目會減少，從而避免細胞攝入過量的鐵[2]。

既然轉鐵蛋白的作用僅是向細胞內轉運鐵離子，然后通過鐵離子來發揮維持細胞生長和增殖的作用，于是有研究者試圖在無血清培養基中加入鐵離子螯合劑，以將鐵離子轉運到細胞內，從而供細胞的生長所需，這樣可以避免使用轉鐵蛋白，使配制出無蛋白成分的無血清培養基成為可能。鐵離子螯合劑雖然也取得了部分成功，但對于絕大多數細胞并不能很好地維持細胞的生長，原因是鐵離子螯合劑只有轉鐵作用，但無調節鐵平衡的能力，常會導致細胞內的鐵含量過多，進而產生自由基并使細胞受到損傷[3,4]。

參考文獻

[1] Chen Y, Stevens B, et al. NS21: re-defined and modified supplement B27 for neuronal cultures. J Neurosci Methods. 2008;171(2):239-47.

[2] 肖芒等。轉鐵蛋白和轉鐵蛋白受體。國外醫學輸血及血液學分冊，1987;10(4):203-6。

[3] Kovar, J and Franek F. Growth-stimulating effect of transferrin on a hybridoma cell line: relation to transferrin iron-transporting function. Exp Cell Res. 1989;182(2):358-69.

[4] Eto, N, Yamada K, et al., Development of a protein-free medium with ferric citrate substituting transferrin for the c*tion of mouse-mouse hybridomas. Agric Biol Chem. 1991;55(3):863-5.

資料來源：BioGems