商品化细胞培养基中，为什么谷氨酰胺要后加？

    细胞培养基中，L-谷氨酰胺是一种必需氨基酸，常用浓度在0.7～5 mmol/L之间。对于一些特定的细胞，也有相应的浓度要求。例如对于dhfr-CHO细胞，谷氨酰胺的浓度要达到4mmol/L时，方可满足细胞的正常生长。

　　谷氨酰胺不仅可作为培养细胞的能量来源，而且参与蛋白质的合成和核酸代谢。许多商品化细胞培养基都不含谷氨酰胺。谷氨酰胺作为一种添加剂，常常是在培养基使用之前，再临时加进去，这是什么原因呢？

　　图.谷氨酰胺分子式

　　原来，谷氨酰胺在细胞培养基中会发生自发分解。细胞培养基的储存温度越高，存放时间越久，谷氨酰胺分解的越快。谷氨酰胺分解后还导致氨的形成，而氨对于细胞具有毒性。

　　曾有人做过测试，添加了8mM谷氨酰胺的DMEM，在37℃存放7天后，谷氨酰胺的浓度就下降为原先的一半（见下图）。这也是为什么含谷氨酰胺的培养基要在2-8℃保存的原因。

　　又有人检测过11种商品化培养基中谷氨酰胺的浓度，发现实际检测的谷氨酰胺浓度均在标示的浓度之下。有人测过4℃下谷氨酰胺的降解速率。也是采用DMEM，培养时添加葡萄糖20mmol/L, 胎牛血清7%，发现在4℃下，大约32天后，谷氨酰胺即下降为原先浓度的一半。

　　同时，对于细胞培养来说，谷氨酰胺并非越高越好。当初始浓度低于5mmol/L时，谷氨酰胺的利用率大于80%，且初始浓度越低，利用率越高；随着初始浓度的升高，谷氨酰胺利用率逐渐降低，当大于10mmol/L后，利用率急剧降低。

　　那么，对于谷氨酰胺的降解，是否有相应的解决办法呢？可以使用谷氨酰胺二肽，如甘氨酰谷氨酰胺、丙氨酰谷氨酰胺等。二肽形式的谷氨酰胺十分稳定，不会发生水解和氨的毒性堆积，又可被细胞所利用。因细胞内的氨基肽酶能裂解二肽，逐渐释放细胞所能利用的丙氨酸和谷氨酰胺。丙氨酸谷氨酰胺的热稳定性解决了在培养基使用时才临时加入L-谷氨酰胺的问题，允许配好的液体培养基在4℃能放更长时间。

　　图　许多培养基都改为添加L-丙氨酰-L谷氨酰胺（HiGlutaXL?），性能更稳定

　　参考资料

　　1、Heen，刘一平。 商品细胞培养基中谷氨酰胺和氨的浓度。《国外兽医学：畜禽传染病》， 1994 （4） :60-62

　　2、辛艳，杨艳。 谷氨酰胺在杂交瘤细胞培养中的降解与代谢。 生物工程学报， 2001,17（4）：478-480
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