细胞“急救员”--抗生素

细胞生物学专家2020年3月26日

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今天我们要讲的是细胞”急救员”
---抗生素
细菌会使我们的细胞变得羸弱不堪直至死亡
抗生素成为了细胞的大救星

最早的抗生素-青霉素(Penicillin)是微生物学家弗莱明于自然界中发现的一种抗菌物质;至今,许多专家以合成或半合成的方式发明了更多种类的抗生素,用来对抗不同种类的细菌。
如下图:

▲细胞污染图
抗菌法可简单分为5大类:

抑制微生物细胞壁合成
阻碍细菌细胞壁的合成,导致细菌在低渗透压环境下溶胀破裂死亡,因哺乳动物细胞无细胞壁,不受此类药物影响,因而此类抗生素普遍细胞毒性较小。
如:β-内酰胺类抗生素(Beta-lactam Antibiotic)为此原理

破坏细胞膜功能
与细菌细胞膜相互作用,增强细菌细胞膜的通透性,打开膜上的离子通道,让细菌内部有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。
如:多粘菌素(Polymyxin),达托霉素(Daptomycin)等为此类抗生素

抑制遗传物质的复制及转录
阻碍DNA复制,抑制细菌分裂繁殖;或阻碍DNA转录mRNA,使后续mRNA翻译蛋白的过程受阻。
如:喹诺酮类(Quinolones),利福平(Rifampin)等为此类抗生素

抑制蛋白合成
与细菌核糖体或tRNA相互作用,抑制细胞存活所需的结构蛋白和酶等蛋白质合成进而杀死或抑制细菌生长。
如:链霉素(Streptomycin),新霉素(Neomycin),庆大霉素(Gentamicin),卡那霉素(Kanamycin)等为此类抗生素

影响微生物代谢功能
细菌会产生叶酸并以此为养料,此类药物阻断细菌叶酸合成,进一步使细菌因叶酸不足而死亡。
如:甲氧苄啶(Trimethoprim),磺酰胺(Sulfonamides)等为此类抗生素


▲抗菌原理图

又可根据功效分为两类:

抑菌性(Bacteriostatic)抗生素
无法直接杀死微生物,但能控制微生物增长速度,大多为抑制细胞壁或蛋白质合成的抗生素。

杀菌型(Bactericidal)抗生素
可直接破坏微生物本身,大多以破坏细胞膜结构,阻碍遗传物质复制或影响代谢功能而导致菌体死亡。
纯抑菌型抗生素大多用于临床治疗,抑制病患体内细菌的生长速度,等待病患的免疫系统清除已存在的菌体,然而,体外细胞培养并没有免疫系统能帮助我们杀死菌体,所以大多数使用杀菌型抗生素来尝试清除细菌;但多种抗生素在低浓度的状况下为抑菌性,在高浓度状况下则有杀菌效果(转为杀菌型,如青霉素),因此实验中“预防性使用”或“补救性使用”上浓度会有调整,所以大家在购入使用抗生素前,记得仔细阅读产品说明书,也可咨询该产品技术支持噢。

抗生素时的问题:

Q:青霉素(Penicillin)、链霉素(Streptomycin)的抑菌原理是什么?
A:青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽侧链和五肽交连桥的结合而阻碍细胞壁合成并发挥杀菌作用,对革兰阳性菌有效,但革兰阴性菌缺乏五肽交连桥,因此青霉素对其作用不大。链霉素作用于细菌体内的核糖体,抑制细菌蛋白质合成,对革兰阴性菌有效。青链双抗 (Penicillin-Streptomycin Solution, Cat#:03-031-1B)联合抑制细菌,可以有效杀灭G+、G-菌。

Q:青链制真菌素三抗溶液(Penicillin-Streptomycin Nystatin Solution, Cat#:03-032-1B),融解后会有黄色物质析出,属于正常现象吗?
A:三抗本身是浓缩溶液,制真霉素在高浓度饱和状态水溶性差会被析出呈黄色物质,溶液外观略显浑浊,属于正常现象,客户可以放心使用。

Q:原代细胞里加双抗或者三抗,会不会影响细胞生长?
A:分离原代细胞初期,为了避免造成污染,一般会建议预防性加入适量双抗或者三抗,适量的抗生素用量对细胞的生长几乎没有影响,可以在细胞培养稳定后降低或移除抗生素。

Q:支原体处理试剂如何使用?
A:因支原体无细胞壁,故BI已开发全套支原体杀除试剂,可按说明书使用,如下。
BIOMYC-1和BIOMYC-2的使用方法:加1ml的BIOMYC-1溶液至100ml培养基中,保持受污染的细胞在混合液中培养4天。期间需加入含BIOMYC-1溶液的少许的新培养基;4天后换液,加1ml BIOMYC-2溶液至100ml的新培养基中,并维持培养3天;以上是一个处理循环阶段,必要时可继续2-3次如上处理循环。在处理过程中,细胞需用来做支原体污染检测,以确认效果,从而适当减少实验过程。
BIOMYC-3的使用方法:加1ml BIOMYC-3至100ml培养基中;持续培养14天,期间每2-3天更换一次培养基。在检测支原体前,请保持细胞在生长培养基中多维持14天。

Q:支原体预防试剂如何使用?
A:Aquaguard-1的建议浓度:1:100 无菌水稀释。CO2 培养箱使用的水是重要的污染源,将50ml Aquaguard-1溶液加至5L水中,每2-4周更换一次培养箱中的无菌水。
Aquaguard-2的建议浓度:1:500 无菌水稀释。将2ml的Aquaquard-2浓缩液加入到1L水中,放置于水浴锅,建议1-2周更换一次。

Q:请问如果培养基加入了支原体处理试剂的话,还需要再额外加抗生素吗?
A:如果确认支原体污染,可以不用考虑添加双抗/三抗;如果是用于预防(一般细胞培养或是原代细胞分离),可以两者都加。

Q:若培养箱污染,该如何处理?
A:先用酒精清洁擦拭,然后使用IC-110100灭菌喷壶喷洒消毒,可有效预防真菌(和孢子)、细菌(和孢子)、支原体和病毒的生长和污染。Aquaquard-1(01-867-1B)是多功能性,即用型的浓缩溶液,将50ml Aquaguard-1溶液加至5L水中,加入培养箱的水盘。每2-4周更换一次培养箱中的无菌水。

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