内毒素对细胞的影响有哪些,如何控制内毒素

很多科研老师在培养细胞过程中会遇到细胞老化、死亡的现象，一开始认为是人为操作原因，但仔细分析后才发现，养细胞一直都不能忽视内毒素的影响。本主主要介绍内毒素对细胞的影响有哪些，如何控制内毒素。

什么是内毒素

内毒素(Endotoxin)是一种脂多糖(LPS)，来源于革兰氏阴性细菌外膜，其细胞壁外膜的外部脂质成分由内毒素分子组成，细胞死亡或分解后被释放出来。革兰氏阴性细菌具有两层膜：内膜包围细胞质，而外膜将细菌细胞壁与外部环境分开。在大多数情况下，外膜不是常见的磷脂双层，而是一种不对称双层，外层含有LPS，内层含有磷脂。内毒素主要由类脂A组成，具有多种生物活性，包括诱导发热、影响血液流动、引起弥漫性血管内凝血等反应。

内毒素的特性

内毒素不是蛋白质，因此非常耐热。在100℃的高温下加热1小时也不会被破坏，只有在160℃的温度下加热2到4个小时，或用强碱、强酸或强氧化剂加温煮沸30分钟才能破坏它的生物活性。与外毒素不同之处在于：内毒素不能被稀甲醛溶液脱去毒性成为类毒素;把内毒素注射到机体内虽可产生一定量的特异免疫产物(称为抗体)，但这种抗体抵消内毒素毒性的作用微弱。

内毒素对细胞培养的影响

细胞形态

内毒素可以改变细胞的外形，例如肝细胞外形改变并引发其吸收六碳糖的能力降低。在含有内毒素的培养基中培养细胞时，细胞形态会发生明显变化，如细胞体积缩小、细胞折光性降低。

激活免疫反应

内毒素可以与细胞膜上的受体结合，引起免疫反应，激活组织内的炎性细胞和炎症因子的释放。它还可能触发细胞的炎症反应，影响细胞的生长、健康和实验结果。

影响细胞功能

内毒素对细胞的功能有显著影响，包括改变细胞的能量代谢和蛋白质合成。此外，内毒素还可以干扰胰岛素的信号转导途径，从而影响细胞的能量代谢和蛋白质合成。

影响细胞生长

内毒素对细胞的生长和功能有负面影响，尤其是在细胞培养过程中，可能导致实验中的错误结论。不同内毒素和不同细胞系之间的毒性程度各不相同。

影响基因表达

内毒素可以刺激白细胞培养物产生组织因子、激活鼠巨噬细胞，以及通过极低水平的内毒素抑制鼠类红细胞集落形成等一系列指标。

影响转染效率

内毒素会对原代细胞和敏感培养细胞的DNA转染过程造成重要影响，高内毒素会与DNA竞争转染试剂，从而减少质粒DNA的摄取量，导致转染效率下降。

内毒素在不同细胞系中的毒性程度存在显著差异。一些细胞系对内毒素的敏感性非常高，甚至在内毒素浓度低于1 ng/mL的情况下就会表现出失调现象。例如，癌性肠上皮细胞T84和Caco-2对内毒素不具有反应性，而SW620和HT29细胞在内毒素刺激下能分泌IL-8等细胞因子。此外，一些历史悠久的细胞系如HeLa和CHO细胞，随着时间的推移可能被自然选择为耐内毒素。

如何控制内毒素

为了避免内毒素对细胞培养的影响，可以考虑以下措施：

1.使用低内毒素的缓冲液：现在市面上有一些经过特殊处理去除内毒素的PBS用于洗涤细胞，可以选择使用这些产品。近期已有超低内毒素PBS上市，内毒素≤0.05EU/mL，达到细胞治疗级，更适用于原代细胞培养以及与细胞治疗有关的实验需求。

2.使用低内毒素的培养基：培养基满足细胞对营养成分、促生长因子、激素、渗透压、pH等诸多方面的要求，对内毒素含量也提出来更高的要求。

3.使用内毒素去除剂：可以尝试使用内毒素去除剂来减少试剂中的内毒素含量。

总之，内毒素对细胞培养有负面影响，需要合理选择试剂，并严格控制培养条件，以降低内毒素对细胞的不良影响。选择合适的产品，可以让你的细胞培养实验更省心，尤其是难养的免疫细胞，干细胞等，更需要使用超低内毒素PBS、1640或DMEM进行培养。