哺乳動物組織
滲透壓: 提高組織培養的關鍵
為了能讓組織細胞保持他們的最初的形態和功能,我們需要提供組織自然的生長條件。其中培養基的滲透壓是主要考慮的因素。
例如在人體中,組織中的細胞被胞液及其他細胞包圍。當將細胞從組織培養中取出放到塑料或者玻璃表面時,仍需要有液體包圍。放到外源環境時,如果滲透壓不同,會引起滲透壓休克。
滲透壓休克能夠引起細胞體積改變。研究表明即使微小的短期細胞體積變化都會影響細胞新陳代謝和基因表達。因此必須重視滲透壓對細胞的影響。
滲透壓的測量可以提高組織培養率
經驗表明有意識測量培養基的滲透壓可以有效提高細胞產量。因為每次購買的培養基成份變化很大,因此都必須在使用前進行檢測。
由于細胞分離的密度成份總是維持在等壓范圍內,因此測量培養基的滲透壓可以顯著提高組織培養。而且維持正常的滲透壓可以保持酶的活性和阻止膜的扭曲。但是如何測滲透壓能提高細胞培養成功率呢?
控制滲透壓
1970年懷俄明研究表明:哺乳動物血液滲透壓和哺乳動物細胞培養基滲透壓是非常重要的。該實驗是經過很多實驗結果證明統計來的。
利用滲透壓研究腎和骨髓組織
例如腎臟中的細胞經常會被暴露于NACL和尿素環境中,因此必須能夠適應超高滲透壓環境。 有一些人員
Maurice B. Burg, Natalia I. Dmitrieva, et al,做了很多實驗來驗證滲透壓是否影響細胞并且細胞會產生什么樣的機制來抵抗變化。
Burg等人的研究結果表明無論在細胞內外都經受各種水平的滲透壓變化,通過幾種保護機制來適應高滲透壓。
對測滲透壓的反應
因為實驗表明環境壓力或許調解t-PA基因表達,E.G. Levin, L. Santell等人做了是否滲透壓的改變也會影響該基因的實驗。即使從超高滲透壓環境到等壓環境,Hela細胞培養表明會增加T-Pa基因表達。
帶有T-Pa基因的重組CHO細胞在無血清培養條件下的實驗被進行了研究。通過改變滲透壓可以證明細胞表達收到影響。
而且滲透壓的改變也可以改變RNA的表達水平,許多人做了實驗進行了研究。
W. M. Miller, V.M. deZengotita等人研究發現在不同的培養基中,CO2和滲透壓可以互相影響雜交細胞的生長。但如果兩者聯合起來使用,細胞生長會在很大范圍內被抑止。
K.C. Katsirdakis調解滲透壓范圍在729 和930 mOsmol/kg,當在25-degree C無光時,pH 值在5.2-7.2, 可以導致葡萄葉的生長。
超高滲透壓引起的變化
J.E. Olsen 和G.Z. Li 發現當在培養的星細胞中由于鈉和鉀離子導致高滲透壓,細胞膜會保持不變。他們同樣發現鈉離子通道在很低的滲透壓就會被激活,同時會釋放出大量的鈉,鉀等離子。
G.B. Tennant’s的研究表明克隆骨髓細胞的生長在低滲透壓會生長的很快,這表明低滲透壓細胞存在巨大的敏感性,對克隆細胞株生長有力。
滲透壓條件改變引起的反應
K.B. Marcum 和 C.L. Murdoch 研究了海岸植物的耐鹽性,通過用中度的鹽濃度刺激根生長,通過不斷調整鹽濃度的滲透壓直到450 mM NaCl.他們認為原生質在最高的鹽濃度會改變滲透壓。
組織細胞嫁接
滲透壓儀可以提供別的方式無法提供的信息例如一些有用的實驗室參數。滲透壓儀在醫院診斷病人中非常關鍵,可以減少治療花費。
滲透壓儀對冷凍點樣品測量是很有用的,別的方法對揮發性物質不敏感,可能在診斷糖尿病患者時有誤導。
制造業
美國的USP公司要求測量注射用藥的滲透壓值,但是常規方法又得不到該值。
B.S.R. Murty,等人試圖解決該問題,但最初其建立的方法只能用于含兩種成份的溶液,后來使用了滲透壓儀可以方便計算出該值。
USP公司盡量想通過滲透壓儀解決其溶液的滲透壓!滲透壓儀在測量含鹽溶液的等滲點時比較準確,但是推廣到所有的溶液都適用該等滲儀則是錯誤的。
制藥業:醫院混合物,藥品制造商和營養學家都會經常使用滲透壓儀。該優點可以包含檢測一致性,最小化外傷和最優化反應動力學。