DMEM高糖培養(yǎng)基是實(shí)驗(yàn)室中常用的一種細(xì)胞培養(yǎng)基，全稱為 Dulbecco’s Modified Eagle Medium，即杜爾貝科改良的Eagle培養(yǎng)基。相比于其他類型的培養(yǎng)基，DMEM高糖培養(yǎng)基因其高葡萄糖濃度和豐富的營養(yǎng)成分，廣泛用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞、尤其是那些快速增殖和高代謝需求的細(xì)胞系的培養(yǎng)。

一、DMEM高糖培養(yǎng)基的組成

DMEM高糖培養(yǎng)基的配方在傳統(tǒng)Eagle's MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，以更好地支持細(xì)胞的生長和繁殖。其主要成分包括：

1. 葡萄糖（Glucose）：

• DMEM高糖培養(yǎng)基含有4500 mg/L（25 mM）的葡萄糖濃度，這比標(biāo)準(zhǔn)的MEM培養(yǎng)基（1000 mg/L，5.5 mM）高出許多。高糖濃度為細(xì)胞提供了充足的能量，尤其適合代謝活躍的細(xì)胞，如腫瘤細(xì)胞和干細(xì)胞。

2. 氨基酸：

• 培養(yǎng)基中含有多種必需氨基酸和非必需氨基酸，支持細(xì)胞蛋白質(zhì)合成和其他代謝活動(dòng)。常見的氨基酸包括谷氨酰胺、丙氨酸、精氨酸等。

3. 維生素：

• DMEM高糖培養(yǎng)基中含有多種維生素，如維生素B群（如硫胺素、核黃素、煙酸等），這些維生素作為輔酶在細(xì)胞代謝中發(fā)揮重要作用。

4. 無機(jī)鹽：

• 培養(yǎng)基中含有鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子和磷酸根等無機(jī)鹽，維持細(xì)胞外液的滲透壓和pH值。

5. 碳酸氫鈉（NaHCO3）：

• 作為緩沖劑，碳酸氫鈉維持培養(yǎng)基的pH值在7.2-7.4之間，適合大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的生長。

6. 酚紅（Phenol Red）：

• 酚紅是DMEM高糖培養(yǎng)基中的pH指示劑，溶液pH值的變化會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基顏色的變化，幫助實(shí)驗(yàn)人員監(jiān)控培養(yǎng)環(huán)境的酸堿度。

二、DMEM高糖培養(yǎng)基的配制與使用

DMEM高糖培養(yǎng)基通常作為粉末或液體形式提供。其配制與使用步驟如下：

1. 粉末形式：

• 如果使用粉末形式的DMEM高糖培養(yǎng)基，將其溶解于適量的蒸餾水中，添加適量的碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值至7.2-7.4。

• 將溶液定容至所需體積，并通過0.22微米濾膜過濾滅菌。

2. 液體形式：

• 直接使用廠家提供的滅菌液體DMEM高糖培養(yǎng)基，可以在無菌條件下添加補(bǔ)充劑，如胎牛血清（FBS）、抗生素（如青霉素-鏈霉素），然后進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。

3. 儲(chǔ)存條件：

• 配制好的DMEM高糖培養(yǎng)基應(yīng)在4°C冷藏儲(chǔ)存，避免長時(shí)間暴露在光照下，以防止其中的維生素和氨基酸降解。

三、DMEM高糖培養(yǎng)基的應(yīng)用

DMEM高糖培養(yǎng)基因其豐富的營養(yǎng)成分和高葡萄糖濃度，被廣泛用于以下細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)中：

1. 哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)：

• DMEM高糖培養(yǎng)基是哺乳動(dòng)物細(xì)胞（如HeLa細(xì)胞、293T細(xì)胞和CHO細(xì)胞等）的常規(guī)培養(yǎng)基，特別適合于生長迅速和代謝需求高的細(xì)胞系。

2. 轉(zhuǎn)基因和基因敲除實(shí)驗(yàn)：

• 在轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)中，DMEM高糖培養(yǎng)基支持細(xì)胞的高效增殖和蛋白質(zhì)表達(dá)，適合用于轉(zhuǎn)基因或基因敲除細(xì)胞的篩選和擴(kuò)增。

3. 干細(xì)胞研究：

• DMEM高糖培養(yǎng)基常用于間充質(zhì)干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞等的培養(yǎng)，特別是在干細(xì)胞分化實(shí)驗(yàn)中，有助于維持細(xì)胞的高活性和增殖能力。

4. 腫瘤細(xì)胞研究：

• 由于腫瘤細(xì)胞的代謝異常，通常需要高水平的葡萄糖供能，DMEM高糖培養(yǎng)基能夠提供足夠的能源供應(yīng)，因此在腫瘤生物學(xué)研究中被廣泛使用。

5. 細(xì)胞因子和藥物篩選：

• DMEM高糖培養(yǎng)基適用于各種細(xì)胞因子、化合物的篩選實(shí)驗(yàn)，在體外細(xì)胞模型中評(píng)估藥物的毒性和功效。

四、DMEM高糖培養(yǎng)基的優(yōu)點(diǎn)

DMEM高糖培養(yǎng)基相比其他類型的培養(yǎng)基具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

1. 高營養(yǎng)支持：

• 由于含有豐富的氨基酸、維生素和高濃度葡萄糖，DMEM高糖培養(yǎng)基能夠支持細(xì)胞的快速增殖和高代謝活動(dòng)。

2. 廣泛的適用性：

• 適用于多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞類型的培養(yǎng)，尤其是代謝活躍的細(xì)胞系，因此被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。

3. pH穩(wěn)定性好：

• 培養(yǎng)基中的碳酸氫鈉和酚紅指示劑共同作用，幫助維持培養(yǎng)基的pH穩(wěn)定，有助于細(xì)胞生長環(huán)境的穩(wěn)定。

4. 靈活的應(yīng)用：

• DMEM高糖培養(yǎng)基可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求靈活添加不同的補(bǔ)充劑，如血清、抗生素、或特定的生長因子，以適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)條件。

五、DMEM高糖培養(yǎng)基的注意事項(xiàng)

盡管DMEM高糖培養(yǎng)基在細(xì)胞培養(yǎng)中有廣泛應(yīng)用，但在使用過程中也需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 血清的選擇：

• DMEM高糖培養(yǎng)基通常與胎牛血清（FBS）聯(lián)合使用，以提供額外的生長因子和激素。不同批次的FBS可能會(huì)對(duì)細(xì)胞生長產(chǎn)生不同的影響，因此需要進(jìn)行預(yù)篩選。

2. 高糖濃度的潛在影響：

• 高糖濃度雖然有助于代謝活躍細(xì)胞的生長，但在某些實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)影響細(xì)胞的代謝途徑，甚至導(dǎo)致細(xì)胞糖毒性。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)考慮這一因素。

3. pH值的監(jiān)控：

• 盡管DMEM高糖培養(yǎng)基具有良好的pH緩沖能力，但在長時(shí)間培養(yǎng)過程中，細(xì)胞代謝廢物的積累可能會(huì)導(dǎo)致pH值的變化。因此，定期監(jiān)測(cè)培養(yǎng)基的顏色和pH值非常重要。

4. 培養(yǎng)基的選擇：

• 不同的細(xì)胞系可能對(duì)培養(yǎng)基的成分有特定要求。對(duì)于一些特殊細(xì)胞系，可能需要對(duì)DMEM高糖培養(yǎng)基進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，例如調(diào)整氨基酸或維生素的濃度。

六、DMEM高糖培養(yǎng)基的變體

為了滿足不同實(shí)驗(yàn)的需求，科學(xué)家開發(fā)了DMEM的多種變體，例如：

1. DMEM低糖培養(yǎng)基：

• DMEM低糖培養(yǎng)基的葡萄糖濃度為1000 mg/L（5.5 mM），適用于代謝需求較低的細(xì)胞系或需要進(jìn)行低糖實(shí)驗(yàn)的研究。

2. 無糖DMEM培養(yǎng)基：

• 無糖DMEM培養(yǎng)基不含葡萄糖，適用于研究細(xì)胞在無糖環(huán)境下的代謝變化，或用于外源性添加不同糖類以研究其對(duì)細(xì)胞的影響。

3. 無酚紅DMEM培養(yǎng)基：

• 無酚紅DMEM適用于對(duì)酚紅敏感的實(shí)驗(yàn)，如熒光顯微鏡觀察或酚紅對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能有干擾的情況。

結(jié)論

DMEM高糖培養(yǎng)基是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中工具。憑借其高效支持細(xì)胞增殖、靈活的應(yīng)用方式和廣泛的適用性，DMEM高糖培養(yǎng)基在細(xì)胞生物學(xué)、藥物篩選、干細(xì)胞研究等領(lǐng)域中扮演著重要角色。實(shí)驗(yàn)人員在使用DMEM高糖培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，以獲得最佳。