外泌体参与许多生物过程和病理过程，通过将蛋白质、脂质、核酸和代谢物运送到周围的细胞以及远处的器官，作为细胞间通讯的一种形式。外泌体从“垃圾”变宝的过程就在近几年，逐渐进入我们的视野，成为研究热点。
常规的细胞培养会使用动物血清，如胎牛血清，以提供激素、生长因子和其它能够支持细胞生存和增殖的蛋白质。因外泌体存在于大多数哺乳动物的体液中，如血浆、尿液和唾液中，这就意味着用于常规培养补充的胎牛血清中含有丰富的外泌体（对售卖的胎牛血清进行外泌体NTA检测，平均粒子浓度至少为1.0 x 1010 particles/mL）。据文章报道，用于科学研究的外泌体样本来源最多的是细胞培养液（超过50%），但为了减少外源性（如胎牛血清）外泌体对课题研究的干扰，以获得高质量和高纯度的细胞源性外泌体进行后续研究，目前很多研究人员选择在收获细胞上清前24-48小时将含血清的完全培养基更换为基础培养基，即血清饥饿培养法获取细胞上清。今天来跟大家聊一聊血清饥饿培养。
血清饥饿（Serum Starvation），一般是指通过降低培养液中的血清浓度，使所培养的细胞因缺乏血清中的生长因子而不能分裂，这个操作常用来做细胞同步化分裂。许多研究人员使用血清饥饿作为研究蛋白质降解、细胞应激反应、自噬、凋亡或模拟特定病理条件的分子机制研究。
血清饥饿诱导的反应迅速而动态，在不同的细胞类型和实验条件下表现出明显的定性和定量差异。血清饥饿显然是引发细胞大量不同反应的主要诱因，血清的存在或缺失可以影响细胞表型特征，影响对各种刺激的反应，甚至完全改变实验结果，因此有很大的可能干扰实验结果并影响后续结论。查阅文献后为您整理了几个“栗子”。
研究发现，蛋白质合成和细胞生长受mTOR通路调控，而mTOR通路又间接依赖于营养物质、生长因子和能量可利用性（图1）。
▲图1 哺乳动物mTORC（左）和酵母TORC1（右）上游的营养感应通路
Levin VA等在一项全面的蛋白质组学研究中明确显示，常规基础培养基添加10%胎牛血清可以维持细胞正常增殖，并得到不同细胞分泌蛋白水平的标准化评分（图2左）。当在含有0.5%胎牛血清的培养基中饥饿处理24h后，因对不同信号通路和肿瘤细胞类型的反应存在差异，部分细胞分泌蛋白水平的标准化评分较正常条件下发生差异性变化（图2右）。
▲图2 正常血清培养条件下不同细胞表达蛋白水平的评分（左），饥饿培养条件下不同细胞表达蛋白水平的评分（右）
研究报道称，HEK-293细胞在血清饥饿培养时Caspase 3活性升高（图3）。而Caspase家族在介导细胞凋亡过程中起着重要作用，其中Caspase 3为关键的执行分子，它在细胞凋亡信号传导的许多途径中发挥功能，故Caspase 3活性升高可引起细胞凋亡。
▲图3 不同血清饥饿时间下HEK-293细胞Caspase 3的活性检测
另有研究发现，血清饥饿培养导致平滑肌细胞的PDGF-β-R表达上调，IGF-1-R蛋白表达下调，分析原因可能是血清饥饿使动脉壁厚度增加，因此在动脉粥样硬化发生过程中局部影响细胞功能（图4）。
▲图4 血清饥饿对平滑肌细胞的PDGF-β-R和IGF-1-R的蛋白表达影响
Fader CM等研究表明饥饿诱导的自噬减少了外泌体的释放，作者分析由于多泡体与自噬体融合增加，从而引导多泡体进入降解途径（图5）。
▲图5 自噬体与多泡体的联系
外泌体的一个主要作用是促进细胞的稳态，当通过血清饥饿培养来改变细胞的生长条件，会导致外泌体的蛋白质组成发生变化。当细胞发生自噬时，这种变化会加剧，也证明了外泌体和细胞自噬这两个途径是相互联系的。从细胞生物学角度来看，外泌体是研究细胞对应激反应的理想材料，因为它们可以被收集和分析。
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