在哺乳动物体内，氧气从毛细血管扩散至细胞的距离是非常短的，一般不超过100μm，看似很简单，实则一点都不难。普拉特泽生物承接细胞实验等相关服务上万例，积累了操作大量经验，为大家详细分享细胞实验，同时为广大科研工作者开展线上的理论培训与线下实操，可承接细胞实验外包服

反观体外培养系统中，细胞获取氧气就难多了。氧气必须从培养基表面扩散至底部才能到达细胞，这个距离就是培养基深度，通常为几毫米——距离是体内的数十倍。 

 氧气在液体中的扩散遵循菲克第一定律（见下图），简单来说就是：扩散速率和粒子浓度梯度成正比，和扩散距离成反比。

所以，想提升扩散速率，要么增加培养基上方的氧气浓度，要么降低培养基的高度。

“不就几毫米的距离，至于这么矫情么”——这是不是你想说的？

来，看数据。这是一篇发表于《EMBO Journal》的文章，作者通过Resipher系统直接测量细胞单层附近的氧气浓度，采用的样本是培养在12孔板的3T3-L1细胞系，每孔培养基体积为1mL，培养基深度为2.4mm。

测试结果表明，细胞周围的氧气浓度仅为15μM，而培养箱内正常的氧气浓度为181μM！也就是说，这些3T3-L1细胞均处于局部缺氧的状态下。

2 缺氧，那怎么了

当细胞处于缺氧环境时，它的代谢方式、部分基因表达量、细胞功能都会不一样。

还是以这篇文章的数据为例说明。仅仅通过降低培养基体积这一个简单的动作，就能促使细胞的能量代谢方式从糖酵解转为三羧酸循环。

它的意义在于能让细胞的代谢方式更接近体内水平——相当于你拿这个细胞做实验，结果更有说服力。

结果描述：标准条件下，脂肪细胞（3T3-L1、原代小鼠脂肪细胞、人脂肪细胞）表现出高糖酵解活性（乳酸产量高，约50%的葡萄糖转化为乳酸）。增加细胞周围氧后，葡萄糖摄取减少，但乳酸产量下降更显著（乳酸/葡萄糖比例降至约17%，接近体内水平）。

再看另一组数据，和细胞缺氧相关的转录因子HIF1α，在细胞处于缺氧环境下表达，但当氧气充足时会在几分钟内降解。

从实验结果可见，在降低了培养基体积后，HIF1α就无法通过Western blot检测出来了。与此同时，HIF1α的经典靶基因，如Slc16a3、Pgk1、Pdk1、Car9、Pkm2和Slc2a1的表达都显著下调了
注：文源实验室老司机

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