抗坏血酸在细胞培养中的应用

抗坏血酸在无血清真核生物培养中的重要性和用途,其中包括杂交瘤和中国仓鼠卵巢(CHO)细胞

抗坏血酸(一种无血清培养基添加剂)可用于生物生产、组织工程、以及特殊培养基中:

抗坏血酸是在许多培养基中存在的重要的水溶性抗氧化剂。其可能包括用于生物生产、组织工程、疫苗生产、以及其他有商业价值的应用中的培养基。抗坏血酸盐存在于BGJb培养基、CMRL-1066培养基、F-12营养培养基(Coon改良版)、Hbyri-Max(R)培养基、McCoy 5A培养基、199培养基、阿尔法EMEM培养基、NCTC培养基、Waymouth培养基MB,William培养基E,以及其他各种特殊培养基中。使用抗坏血酸盐作为培养基添加剂进行真核细胞无血清培养是一个复杂的过程,其原因是抗坏血酸盐非常不稳定且在含水系统中会被迅速氧化。因此,抗坏血酸盐在细胞培养中的有效使用需要了解其化学性质。有关抗坏血酸作为细胞培养添加剂的更完整讨论请访问Sigma的Media Expert

抗坏血酸在细胞培养系统中的主要功能:

抗坏血酸(维生素C)是保持体内和体外细胞健康生长和维持的必需维生素。

  • 抗坏血酸是一种水溶性抗氧化剂,可防止酯化和非酯化不饱和脂肪酸的过氧化。它能够将脂质过氧自由基和烷氧自由基分别转化为脂质过氧化氢和脂质氢氧化物的形式。在没有铁和铜的情况下,氢过氧化物相对稳定。
  • 抗坏血酸能够再生与膜结合的已被脂质过氧自由基氧化的α-生育酚(维生素E),并间接限制细胞膜中的脂质过氧化。
  • 抗坏血酸可以从尿酸根再生尿酸盐。尿酸盐是一种重要的抗氧化剂。
  • 抗坏血酸能够促进铜从血清铜蓝蛋白进入细胞而不产生过氧化氢。
  • 抗坏血酸是脯氨酰羟化酶(EC1.14.11.2)的辅因子,其能够催化新生胶原蛋白和弹性蛋白分子中脯氨酸残基的翻译后羟基化。这些残基的翻译后羟基化增加了胶原蛋白和弹性蛋白的分子内交联程度,并能够促进细胞外基质的发育。
  • 抗坏血酸是一种羟基苯丙酮酸氧化酶(EC 1.2.3.13)的辅因子,该酶可促进苯丙氨酸和酪氨酸分解代谢为乙酰辅酶A。

抗坏血酸的化学特性使其成为有效的无血清培养基添加剂:

抗坏血酸是一种己烯酸糖酸,是在碳2和碳3处具有烯二醇结构的γ-内酯。它可以通过失去或获得与碳2和碳3相关的氧原子的还原当量而被可逆地氧化或还原。在生理pH条件下,抗坏血酸主要以抗坏血酸阴离子形式存在。

单价化学:抗坏血酸在体外极不稳定。 它可以减少其他自由基,包括羟基自由基、有机烷氧基和过氧化自由基、尿酸根、生育酚自由基、以及铁和铜离子。它在两步反应中容易氧化成脱氢-抗坏血酸盐。当抗坏血酸根阴离子失去一个电子时,它则转变成抗坏血酸根(A·)。

 该抗坏血酸根在体外有几种可能的命运。 它可以

  • 释放另一个电子并成为脱氢抗坏血酸,
  • 获得电子和质子再生抗坏血酸阴离子,
  • 与另一个自由基反应并形成稳定的化合物,或
  • 两个抗坏血酸根可以歧化形成一个抗坏血酸阴离子和一个脱氢抗坏血酸分子。

单价化学:

抗坏血酸在体外极不稳定。 它可以减少其他自由基,包括羟基自由基、有机烷氧基和过氧化自由基、尿酸根、生育酚自由基、以及铁和铜离子。它在两步反应中容易氧化成脱氢-抗坏血酸盐。当抗坏血酸根阴离子失去一个电子时,它则转变成抗坏血酸根(A·)。

 该抗坏血酸根在体外有几种可能的命运。 它可以

  • 释放另一个电子并成为脱氢抗坏血酸,
  • 获得电子和质子再生抗坏血酸阴离子,
  • 与另一个自由基反应并形成稳定的化合物,或
  • 两个抗坏血酸根可以歧化形成一个抗坏血酸阴离子和一个脱氢抗坏血酸分子。

抗坏血酸的损失:

在pH7.7,37℃条件下,脱氢抗坏血酸会分解成2,3-二酮-L-古洛糖酸,其半衰期约为6.7分钟。超氧化物与脱氢抗坏血酸盐反应能够形成草酸和苏糖酸。因此,当系统中缺少能够从脱氢抗坏血酸或抗坏血酸根再生抗坏血酸的还原剂时,则会造成抗坏血酸的流失。

氧化应激:

在有氧和生理条件下,抗坏血酸根阴离子不具有氧化还原电位,从而不能将氧还原成超氧自由基。但是,它能够将由其他手段形成的过氧化物自由基还原成过氧化氢。抗坏血酸也能够减少过渡金属铁和铜。当超氧自由基和铁或铜以可以进行氧化还原循环的形式存在时,抗坏血酸则会促进羟自由基的形成。这些自由基会对大量的生物分子造成广泛的损害,并引发脂质过氧化。

能够增强在无血清培养基中的杂交瘤、中国仓鼠卵巢、和其他哺乳动物真核细胞生长的抗坏血酸产品:(CHO)

     

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