Биохимия аминокислот - А. Майстер 1961

Роль аминокислот в питании
Потребность в аминокислотах у клеток, выращиваемых в тканевой культуре

До последнего времени выращивание клеток в тканевой культуре проводили на сложных средах, неопределенных по составу. Фишеру и сотрудникам [100—102] удалось показать относительную потребность миэлобластов куриного эмбриона в ряде аминокислот (глутамин, аргинин, цистин, триптофан, гистидин, пролин) в качестве стимуляторов роста. Ими было также установлено, что для роста клеток млекопитающих в культуре тканей необходим глутамин [101]. Игл [103, 104] разработал метод культуры тканей, позволяющий определять потребность клеток в отдельных аминокислотах (и других соединениях). Таким образом, появилась возможность выращивать клетки млекопитающих (включая клетки карциномы человека) на средах, состоящих преимущественно из известных химических компонентов. Состав основной среды, используемой в этих исследованиях, приведен в табл. 13. Помимо перечисленных составных частей, необходимо добавлять к среде небольшое количество диализованной сыворотки крови. Но, по-видимому, сыворотка не играет здесь роли источника аминокислот. Как фибробластам мыши, так и раковым клеткам человека необходимо для роста наличие 13 L-аминокислот; соответствующие D-изомеры не активны. Одновременная потребность в цистине и метионине указывает на то, что эти клетки не способны превращать метионин в цистин со скоростью, отвечающей потребностям роста. Аналогичное заключение может быть сделано в отношении превращения фенилаланина в тирозин. Потребность в глутамине представляет особый интерес, поскольку в целом организме мыши или у человека эта аминокислота не является необходимой для роста и сохранения азотистого равновесия. Для фибробластов мыши глутаминовая кислота даже при добавлении ионов аммония и аденозинтрифосфата не заменяет глутамина. Глутаминовая кислота несколько усиливает рост раковых клеток человека, но значительно слабее, чем глутамин. Очевидно, в данных условиях способность этих клеток синтезировать глутамин ограничена; в этом отношении они сходны с некоторыми микроорганизмами, которые также проявляют относительную потребность в глутамине (стр. 318). Через несколько дней после исключения из среды одной из необходимых аминокислот клетки повреждаются и вскоре погибают. При своевременном добавлении соответствующей аминокислоты рост клеток быстро возобновляется.

Таблица 13 Состав основной среды для выращивания клеток карциномы человека (HeLa) и фибробластов мыши (103)

Клетки, выращиваемые в тканевой культуре, могут утратить способность к ряду обменных превращений. Вполне вероятно, однако, что лишь некоторые виды клеток животного организма осуществляют такие реакции, как синтез глутамина или превращение фенилаланина в тирозин. По-видимому, глутамин синтезируется в определенных клетках и переносится к другим током крови. Интересно отметить, что минимальная концентрация глутамина, необходимая для оптимального роста тканевых культур, значительно выше, чем необходимые концентрации других аминокислот. Количество глутамина в крови также значительно превосходит содержание в ней других аминокислот (табл. 3).

Эванс и сотрудники [105, 106] выращивали фибробласты мыши (линия L-929) на среде определенного химического состава, не содержащей белка. В эту среду входили 25 аминокислот (в том числе 13 аминокислот, использованных Иглом), а также ряд других соединений (например, инозит, витамин А, n-аминобензоат, дифосфопиридиннуклеотид, дезоксигуанозин); еще не установлено, необходимы ли все эти соединения для роста и сохранности этих клеток. Сходная среда была предложена Хили и сотрудниками [107].