转铁蛋白饱和度—细胞无血清培养

无血清培养基中应该添加铁饱和(Holo)的转铁蛋白，还是脱铁(Apo)的转铁蛋白?

我们知道，一个转铁蛋白可以高亲合力结合 2 个 Fe3+。结合了 2 个 Fe3+的转铁蛋白，

因其铁离子结合位点均已被占用，所以称为铁饱和转铁蛋白，英文为Holo-transferrin，holo

是全部、*的意思。而未结合 Fe3+的转铁蛋白则称为脱铁转铁蛋白，英文为 Apo-transferrin，其中 Apo 是分离的意思。

重组的转铁蛋白zui初均为 Apo-transferrin，要得到 Holo-transferrin 则需在酸性环境下

与一定量的六水硫酸铁铵作用，然后再将 pH 值调至碱性，再作用一段时间即可。体外细胞培养时，Apo-transferrin 与细胞表面转铁蛋白受体的亲合力很弱，但当其结合细胞外环境中的 Fe3+形成 Holo-transferrin 后，与细胞表面转铁蛋白受体的亲合力显著提高，进而介导了对铁的转运。

那么在配制无血清培养基时，是应该添加 Holo-transferrin（饱和） 还是 Apo-transferrin（脱铁） 呢?

无血清培养基中多数都添加 Holo-transferrin（饱和），因为 Holo-transferrin （饱和）除发挥转铁作用外，自身即可作为细胞的铁源，无需在培养基中另加外源性铁。但在某些本身含铁量高的培养基(如 DMEM/F12)中，则可使用 Apo-transferrin 这种不含铁的转铁蛋白。

另外需要注意，通常我们无法从理论上推断出到底是 Holo-transferrin 好还是 Apotransferrin好，zui准确的方法是进行实验测试。

有报道在神经细胞无血清培养时，添加物 B27与Holo-transferrin 合用会比与transferrin 合用获得更好的神经元培养质量[1]。而另一种添加物 N2，与 Apo-transferrin合用时则会提高某些神经干细胞的增殖能力。

小结：无血清培养基一般添加铁饱和转铁蛋白作为细胞铁源。

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转铁蛋白在无血清培养基中的作用之一

维持细胞内的铁平衡

转铁蛋白的这个功能也很重要。对于细胞而言，并不是铁越多越好，而应当是在适当的时间获得适量的铁。如果细胞内的铁过多，也跟细胞外环境一样，铁会诱导产生破坏力*的羟基自由基。而如果细胞内铁过少，则不足以维持细胞的生长和增殖。

那么转铁蛋白是如何调节细胞内的铁平衡的呢？这与细胞表面的转铁蛋白受体有关。

细胞表面转铁蛋白受体的数目不是固定不变的，而是随着细胞对铁的需求程度而上调或下调，因而可自主影响细胞对铁的摄取量。

一般而言，静止未活化的细胞表面转铁蛋白受体相对较少，而活化增殖的细胞表面转铁蛋白受体数目显著增加。如淋巴细胞在有丝分裂因子的刺激下会发生转化，在 DNA 合成前数小时，转铁蛋白受体的数目明显上调，铁摄入也相应增加。而到了有丝分裂期，淋巴细胞表面转铁蛋白受体数目又明显减少，这时细胞对铁的需求量也降低了。肿瘤细胞均为快速增殖的细胞，所以相对于正常细胞，肿瘤细胞表面存在着大量的转铁蛋白受体，以满足肿瘤细胞对铁的大量需求[2]。

此外，在细胞培养中，转铁蛋白受体数目与培养环境中铁的含量也密切相关。

培养环境中的含铁介质比较多，则细胞表面转铁蛋白受体的数目会减少，从而避免细胞摄入过量的铁[2]。

既然转铁蛋白的作用仅是向细胞内转运铁离子，然后通过铁离子来发挥维持细胞生长和增殖的作用，于是有研究者试图在无血清培养基中加入铁离子螯合剂，以将铁离子转运到细胞内，从而供细胞的生长所需，这样可以避免使用转铁蛋白，使配制出无蛋白成分的无血清培养基成为可能。铁离子螯合剂虽然也取得了部分成功，但对于绝大多数细胞并不能很好地维持细胞的生长，原因是铁离子螯合剂只有转铁作用，但无调节铁平衡的能力，常会导致细胞内的铁含量过多，进而产生自由基并使细胞受到损伤[3,4]。

参考文献

[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。转铁蛋白和转铁蛋白受体。国外医学输血及血液学分册，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.

资料来源：BioGems