軟骨細(xì)胞培養(yǎng)及其調(diào)控
關(guān)鍵詞：軟骨細(xì)胞
自從1965年chestman和Smith首先開始軟骨細(xì)胞體外培養(yǎng)用于軟骨缺損修復(fù)的研究以來 ［1］，人們開始對關(guān)節(jié)軟骨損傷不能通過自身的軟骨增殖修復(fù)的概念有了新的認(rèn)識。 實驗證明不僅年幼且年老的關(guān)節(jié)軟骨標(biāo)本仍可在體外培養(yǎng)出新生透明軟骨［2］。雖 然軟骨細(xì)胞增殖能力有限，其質(zhì)與量直接影響體外培養(yǎng)擴(kuò)增效果，軟骨細(xì)胞生長環(huán)境不同所 表現(xiàn)出的生物學(xué)特性也有差別。軟骨細(xì)胞在懸浮培養(yǎng)或半固體瓊脂培養(yǎng)基中生長良好并保持 表型穩(wěn)定，在培養(yǎng)瓶底水凝膠覆蓋的四維培養(yǎng)環(huán)境中長期培養(yǎng)時軟骨細(xì)胞可形成結(jié)節(jié)結(jié)構(gòu)其 細(xì)胞形態(tài)胞外基質(zhì)分泌和軟骨特異性基因表達(dá)皆與關(guān)節(jié)軟骨相似。軟骨細(xì)胞的生長密度對其 生長也至關(guān)重要。在同樣的條件下體外單層培養(yǎng)時，由于細(xì)胞密度不同，軟骨細(xì)胞的生長分 裂經(jīng)過和形態(tài)功能完全不同。組織學(xué)檢查表明，細(xì)胞形態(tài)不同，其堿性磷酸酶活性、細(xì)胞分 泌特異性基質(zhì)的功能及對細(xì)胞作用因子的反應(yīng)也不同，進(jìn)一步研究表明，軟骨細(xì)胞靠自分泌 或旁分泌信號的方式而存活。
1 細(xì)胞因子對體外培養(yǎng)軟骨細(xì)胞的影響
軟骨細(xì)胞的有限增殖性及存活密度的要求是限制軟骨細(xì)胞單層培養(yǎng)修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損及體外 大量擴(kuò)增的因素之一，隨著細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展，軟骨細(xì)胞體外培養(yǎng)特異基因表達(dá)的研究日益 深入，細(xì)胞因子參與調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞的增殖、分化過程漸被人們所揭示，這對軟骨細(xì)胞體外培 養(yǎng)研究又提出了一個新方向。近年來，關(guān)于細(xì)胞因子等多肽蛋白質(zhì)對軟骨細(xì)胞體外增殖分化 等的影響研究也較多。也有些學(xué)者發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞內(nèi)含許多細(xì)胞因子及其受體，且表明許多細(xì) 胞因子通過自分泌或旁分泌兩種基本方式來調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞。目前認(rèn)為促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖和基 質(zhì)合成代謝的細(xì)胞因子有：IGFs.TGF-βs.PDGF,FGF.EGF，對軟骨細(xì)胞有抑制作用的有IL- 1、IL-2、IL-7、TNF-α、IFN-γ等，現(xiàn)就對軟骨細(xì)胞有顯著調(diào)節(jié)的細(xì)胞因子分述如下 ：
1.1 轉(zhuǎn)化生長因子beta(TGF-β)
TGF-β最初是由Robert等學(xué)者在1978年作為一種可誘導(dǎo)大鼠成纖維細(xì)胞增殖因子而描述。T GF-β可以誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為軟骨細(xì)胞。現(xiàn)已實驗證明TGF-βs具有促進(jìn)軟骨細(xì)胞增 殖、調(diào)節(jié)其分化和胞外基質(zhì)合成的能力［3］。F.Redni等實驗證明培養(yǎng)兔關(guān) 節(jié)軟骨細(xì)胞表達(dá)了不同的TGFβ受體且與軟骨細(xì)胞生長周期功能有關(guān)，軟骨細(xì)胞在S期表現(xiàn)了 低親和力受體表型(kd=appiox 1100pm)然而GO/G期的軟骨細(xì)胞表現(xiàn)了高親和力受體。因此 ， TGF-β對軟骨細(xì)胞的作用有多種受體參與。同時也有實驗證明TGF-β更多的結(jié)合在GO/G1 期比S期的同步化軟骨細(xì)胞，從而說明TGF-βs對軟骨細(xì)胞的作用是通過 不同的途徑［ 4］。也有學(xué)者證明TGF-βs在不同的條件下對成軟骨細(xì)胞有促進(jìn)分化或降低分化的雙重 作用，1-10ng/ml濃度的TGF-β可誘導(dǎo)大鼠胚胎肌細(xì)胞分化成軟骨細(xì)胞，合成特異性的Ⅱ型 膠原和蛋白多糖，而在0.4mol/L濃度下，TGF-β可誘導(dǎo)大鼠顱骨成骨細(xì)胞的堿性磷酸酶 活 性，減少軟骨細(xì)胞Ⅱ型膠原、蛋白多糖的合成［5］。同時也有實驗證明TGF-β可 抑制培養(yǎng)兔關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的終末分化及鈣化。TGF-β可能與多種因素如胞外基質(zhì)和其它分 化調(diào)控生? ひ蜃硬斡攵韻赴?牡鶻謐饔茫?］。TGF-β在細(xì)胞對其它各種分化信號 的應(yīng)答過程中同樣也有調(diào)節(jié)作用。Wen-Ning Qi等實驗證明Ⅱ型膠原能特異的調(diào)節(jié)TGF- β刺激軟骨細(xì)胞合成Ⅱ型前膠原DNA和蛋白多糖，同時說明Ⅱ型膠原在TGF-β存在的條件下 調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞特異性基因表達(dá)具有劑量依賴
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