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軟骨細胞培養及其調控
關鍵詞：軟骨細胞
自從1965年chestman和Smith首先開始軟骨細胞體外培養用于軟骨缺損修復的研究以來 ［1］，人們開始對關節軟骨損傷不能通過自身的軟骨增殖修復的概念有了新的認識。 實驗證明不僅年幼且年老的關節軟骨標本仍可在體外培養出新生透明軟骨［2］。雖 然軟骨細胞增殖能力有限，其質與量直接影響體外培養擴增效果，軟骨細胞生長環境不同所 表現出的生物學特性也有差別。軟骨細胞在懸浮培養或半固體瓊脂培養基中生長良好并保持 表型穩定，在培養瓶底水凝膠覆蓋的四維培養環境中長期培養時軟骨細胞可形成結節結構其 細胞形態胞外基質分泌和軟骨特異性基因表達皆與關節軟骨相似。軟骨細胞的生長密度對其 生長也至關重要。在同樣的條件下體外單層培養時，由于細胞密度不同，軟骨細胞的生長分 裂經過和形態功能完全不同。組織學檢查表明，細胞形態不同，其堿性磷酸酶活性、細胞分 泌特異性基質的功能及對細胞作用因子的反應也不同，進一步研究表明，軟骨細胞靠自分泌 或旁分泌信號的方式而存活。
1 細胞因子對體外培養軟骨細胞的影響
軟骨細胞的有限增殖性及存活密度的要求是限制軟骨細胞單層培養修復關節軟骨缺損及體外 大量擴增的因素之一，隨著細胞生物學的發展，軟骨細胞體外培養特異基因表達的研究日益 深入，細胞因子參與調節軟骨細胞的增殖、分化過程漸被人們所揭示，這對軟骨細胞體外培 養研究又提出了一個新方向。近年來，關于細胞因子等多肽蛋白質對軟骨細胞體外增殖分化 等的影響研究也較多。也有些學者發現軟骨細胞內含許多細胞因子及其受體，且表明許多細 胞因子通過自分泌或旁分泌兩種基本方式來調節軟骨細胞。目前認為促進軟骨細胞增殖和基 質合成代謝的細胞因子有：IGFs.TGF-βs.PDGF,FGF.EGF，對軟骨細胞有抑制作用的有IL- 1、IL-2、IL-7、TNF-α、IFN-γ等，現就對軟骨細胞有顯著調節的細胞因子分述如下 ：
1.1 轉化生長因子beta(TGF-β)
TGF-β最初是由Robert等學者在1978年作為一種可誘導大鼠成纖維細胞增殖因子而描述。T GF-β可以誘導間充質細胞轉化為軟骨細胞。現已實驗證明TGF-βs具有促進軟骨細胞增 殖、調節其分化和胞外基質合成的能力［3］。F.Redni等實驗證明培養兔關 節軟骨細胞表達了不同的TGFβ受體且與軟骨細胞生長周期功能有關，軟骨細胞在S期表現了 低親和力受體表型(kd=appiox 1100pm)然而GO/G期的軟骨細胞表現了高親和力受體。因此 ， TGF-β對軟骨細胞的作用有多種受體參與。同時也有實驗證明TGF-β更多的結合在GO/G1 期比S期的同步化軟骨細胞，從而說明TGF-βs對軟骨細胞的作用是通過 不同的途徑［ 4］。也有學者證明TGF-βs在不同的條件下對成軟骨細胞有促進分化或降低分化的雙重 作用，1-10ng/ml濃度的TGF-β可誘導大鼠胚胎肌細胞分化成軟骨細胞，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可誘導大鼠顱骨成骨細胞的堿性磷酸酶 活 性，減少軟骨細胞Ⅱ型膠原、蛋白多糖的合成［5］。同時也有實驗證明TGF-β可 抑制培養兔關節軟骨細胞的終末分化及鈣化。TGF-β可能與多種因素如胞外基質和其它分 化調控生? ひ蜃硬斡攵韻赴?牡鶻謐饔茫?］。TGF-β在細胞對其它各種分化信號 的應答過程中同樣也有調節作用。Wen-Ning Qi等實驗證明Ⅱ型膠原能特異的調節TGF- β刺激軟骨細胞合成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 調節軟骨細胞特異性基因表達具有劑量依賴
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