รูปแบบการทดลองของโรคข้อเข่าเสื่อม

กระดูกอ่อนเป็นเนื้อเยื่อที่มีความเชี่ยวชาญสูงซึ่งมีเพียงเซลล์เดียว (chondrocytes) โดยไม่มีเลือดและหลอดเลือดน้ำเหลือง โภชนาการของกระดูกอ่อนส่วนใหญ่จะดำเนินการโดยการดูดซึมจากของเหลว synovial การเผาผลาญของ chondro-cytes ถูกควบคุมโดยปัจจัยที่สามารถละลายได้หลายชนิดที่เกิดขึ้นภายในร่างกายโดย chondrocytes และเนื้อเยื่อรอบ ๆ การทำงานของ chondrocytes ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของอาหารนอกเซลล์ (ความตึงเครียดของออกซิเจนความเข้มข้นของไอออนความเป็นกรด - ด่าง ฯลฯ ) ส่วนประกอบของ VCM ปฏิกิริยาของเซลล์และเมทริกซ์สัญญาณทางกายภาพ งานหลักของการสร้างแบบจำลองทดลองคือการสร้างวัฒนธรรมในสภาพแวดล้อมภายนอกโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ของเซลล์ที่โตเต็มที่ งานที่สองคือการสร้างวัฒนธรรมเพื่อศึกษาการตอบสนองของ chondrocytes ก่อนวัยล่าช้าระยะสั้นหรือระยะยาวต่อสัญญาณทางเคมีและ / หรือทางกายภาพ การวิจัย in vitro ยังให้โอกาสในการศึกษาพฤติกรรมของ chondrocytes ในโรคข้อเข่าเสื่อม งานที่สามคือการพัฒนาระบบบำบัดร่วมเพื่อให้สามารถศึกษาปฏิสัมพันธ์ของเนื้อเยื่อต่างๆในข้อต่อได้ งานที่สี่คือการเตรียมรากฟันกระดูกอ่อนสำหรับการปลูกถ่ายภายหลัง และในที่สุดงานที่ห้าคือการศึกษาปัจจัยการเจริญเติบโต cytokines หรือยารักษาโรคที่มีความสามารถในการกระตุ้นการซ่อมแซมและ / หรือยับยั้งการ resorption ของกระดูกอ่อน.

За ทศวรรษที่ผ่านมาสร้างรูปแบบต่างๆของการเพาะเลี้ยงเซลล์ของกระดูกอ่อนข้อ, ในหมู่พวกเขา - วัฒนธรรมเดี่ยว, วัฒนธรรมระงับ, วัฒนธรรม chondron, explants, cocultures, วัฒนธรรมของเซลล์อมตะ แต่ละวัฒนธรรมมีข้อดีและข้อเสียและเหมาะสำหรับการศึกษาลักษณะเฉพาะของการเผาผลาญของ chondrocyte ดังนั้นการศึกษาเกี่ยวกับองค์ประกอบของเมทริกซ์จึงจำเป็นต้องได้รับตัวรับเซลล์ผิวของแท้และเมทริกซ์เซลล์และเมทริกซ์เซลล์ปกติ ในขณะเดียวกันควรศึกษาการสะสมของตะกอนในเมทริกซ์หรือกลไกในการควบคุมการเผาผลาญของ chondrocyte ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่แยกได้ วัฒนธรรมที่มีความหนาแน่นต่ำเพียงอย่างเดียวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการศึกษากระบวนการแยกแยะเซลล์ วัฒนธรรมที่ถูกแขวนลอยในเมทริกซ์ธรรมชาติหรือสังเคราะห์เป็นแบบจำลองสำหรับวิเคราะห์การตอบสนองต่อการปรับตัวของ chondrocytes ต่อความเครียดเชิงกล.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]

วัฒนธรรม Chondrocyte

เมื่อเลือกเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนสำหรับการศึกษาในหลอดทดลองควรพิจารณาประเด็นสำคัญหลายอย่าง องค์ประกอบของเมทริกซ์และกิจกรรมการเผาผลาญของ chondrocytes มีความแตกต่างกันไปในข้อต่อต่าง ๆ และยังขึ้นอยู่กับความลึกของ chondrocyte ในเนื้อเยื่อ ข้อมูลเหล่านี้ได้รับในการทดลองหลายครั้งซึ่งได้ทำการศึกษา subpopulations แยกจาก chondrocytes จากบริเวณกระดูกอ่อนที่มีความลึกแตกต่างกัน พบความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาและชีวเคมีระหว่าง chondrocytes ที่ปลูกในพื้นผิวและชั้นลึกของกระดูกอ่อนข้อ เซลล์ผิวสังเคราะห์หายาก proteoglycan ฟิลเลอร์เมทริกซ์ในขณะที่เซลล์ลึกผลิตเมทริกซ์ที่อุดมไปด้วยเส้นใยและ proteoglycans นอกจากนี้เซลล์ผิวผลิตโปรตีนและกรด hyaluronic ที่ไม่รวมตัวที่ค่อนข้างเล็กกว่าและมีซัลเฟต aggrecan และ keratan ค่อนข้างน้อยกว่า chondrocytes ที่อยู่ลึกมากขึ้น ลักษณะเด่นอีกประการหนึ่งของการเผาผลาญของ chondrocytes ที่แยกได้จากโซนกระดูกอ่อนที่มีความลึกแตกต่างกันคือการตอบสนองต่อมาตรการกระตุ้นจากภายนอก ตามที่ M. Aydelotte และผู้ร่วมเขียนว่า chondrocytes ตัววัวจากผิวบริเวณกระดูกอ่อนมีความไวต่อ IL-1 มากกว่าเซลล์ในบริเวณลึก

พฤติกรรมของเซลล์ยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเนื้อเยื่อ chondrocytes กระดูกอ่อนและหูขอบนำมาจากสัตว์เช่นเดียวกับที่ตอบสนองแตกต่างกันไปปัจจัยการเจริญเติบโตเช่นการเจริญเติบโต fibroblast ปัจจัย (FGF) และทีจีเบต้า FGF รวมตัวเพิ่มขึ้น thymidine, โพรลีนและ leucine กับวัฒนธรรมของ chondrocytes ซี่โครง แต่ไม่หู TGF-P เพิ่มขึ้นรวมตัวกันของ thymidine เข้าไปในกระดูกอ่อนซี่โครง chondrocytes และหู แต่ไม่มีผลต่อการรวมตัวกันเป็น thymidine chondrocytes และหูโพรลีน เซลล์กระดูกอ่อนที่ได้รับจากโซนที่มีภาระมากที่สุดแตกต่างจากบริเวณที่มีกระดูกอ่อนต่ำ ยกตัวอย่างเช่น chondrocytes ผู้ใหญ่ของกระดูกอ่อนของข้อเข่าจากภาคกลางของแกะข้อพื้นผิวกระดูกแข้งไม่ครอบคลุมโดยวงเดือนซึ่งดำเนินการภาระที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในร่างกาย aggrecan สังเคราะห์ขนาดเล็ก Decorin แต่มีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ของพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยวงเดือน ผู้เขียนยังเน้นความสำคัญของการใช้กระดูกอ่อนจากบริเวณข้อต่อที่เหมือนกันเมื่อทำการตรวจสอบฟังก์ชันสังเคราะห์ของข้อต่อ

การเผาผลาญของ chondrocytes และการตอบสนองต่อปัจจัยด้านกฎระเบียบต่างๆก็ขึ้นอยู่กับอายุของผู้บริจาคการพัฒนาโครงกระดูกและสภาวะของข้อต่อที่เซลล์ได้รับ ใน chondrocytes ของมนุษย์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญกับอายุของการตอบสนองต่อการเจริญพันธุ์ ลดลงมากที่สุดคือผู้บริจาคที่มีอายุระหว่าง 40-50 ปีและมากกว่า 60 ปี นอกจากนี้ความรุนแรงของการตอบสนองต่อปัจจัยการเจริญเติบโตที่เพิ่มขึ้น (เช่น FGF และ TGF-beta) ลดลงในช่วงอายุ นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในการงอกของ chondrocytes แล้วยังมีการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ เซลล์ผู้บริจาคที่มีอายุน้อย (อายุ 10-20 ปี) ตอบสนองดีขึ้นต่อการเจริญเติบโตของเกล็ดเลือด (PDGF) มากกว่า TGF-beta ในขณะที่เซลล์ผู้บริจาคผู้ใหญ่ เพื่ออธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงในหน้าที่สังเคราะห์ของ chondrocytes ขึ้นอยู่กับอายุและการตอบสนองต่อผลของปัจจัยการเจริญเติบโตนั้นมีการใช้กลไกหลายอย่าง ในหมู่พวกเขาลดลงในจำนวนและความสัมพันธ์ของพื้นผิวผู้รับรับการเปลี่ยนแปลงในการสังเคราะห์และการออกฤทธิ์ทางชีวภาพของปัจจัยการเจริญเติบโตและ cytokines การปรับเปลี่ยนสัญญาณ postreceptor

ภาวะทางพยาธิวิทยาของข้อต่อยังเปลี่ยนแปลงสัณฐานวิทยาและกิจกรรมการเผาผลาญของ chondrocytes ดังนั้นเจ Kouri และผู้ร่วมเขียน (1996) ได้ระบุ subpopulations 3 อันของ chondrocytes ในกระดูกอ่อนที่มีโรคข้อเข่าเสื่อม Chondrocytes จากผิวด้านบนและด้านบนของกลุ่มอาการของกระดูกอ่อนและสังเคราะห์ proteoglycans และคอลลาเจนมากขึ้น ทีจีเบต้าและอินซูลินเช่นปัจจัยการเจริญเติบโต (IGF) สามารถกระตุ้นการสังเคราะห์ proteoglycan โดย chondrocytes และบางส่วนต่อต้านผลกระทบของ IL-1 และ TNF-ที่ ชิ้นส่วนกระดูกอ่อนถูกทรมานกับโรคข้อเข่าเสื่อมและ chondrocytes ที่แยกจากกระดูกอ่อนของผู้ป่วยโรคข้อเข่าเสื่อมมีความไวต่อการกระตุ้นของทีจีเบต้ากว่า chondrocytes กระดูกอ่อนมีสุขภาพดี ความแตกต่างเหล่านี้น่าจะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ใน chondrocytes ในชั้นบนของกระดูกอ่อนข้อ

การแยกแต่ละ chondrocytes ทำได้โดยการรักษาด้วยเอนไซม์ proteolytic ของ ECM ตามลำดับ หลังจากได้รับการปลดปล่อยจาก ECM เซลล์ที่แยกได้มีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาการสังเคราะห์ส่วนประกอบเมทริกซ์เดอโนโว นักวิจัยบางคนใช้ clostridium collagenase แต่คนอื่น ๆ ก่อนการบ่มกระดูกอ่อนกับ trypsin pronase, DNase และ / หรือ hyaluronidase จำนวนเซลล์ที่แยกขึ้นอยู่กับเอนไซม์ที่ใช้ ดังนั้นเมื่อการประมวลผลอย่างใดอย่างหนึ่งของเนื้อเยื่อคอลลา 1 กรัมสามารถรับ 1,4T0 ⁶ chondrocytes ขณะที่เมื่อใช้ pronase, hyaluronidase และคอลลา - 4,3-10 6เมื่อทำการผลิตด้วยคอลลาเจนเอจีจีอาร์กานโปรตีน IL-6, IL-8 ยังคงอยู่ในเซลล์เพาะเลี้ยงมากกว่าในกรณีของการบำบัดด้วยเอนไซม์ต่างๆ มีคำอธิบายหลายประการเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างวัฒนธรรมเซลล์ทั้งสองแบบ:

• รับโทรศัพท์มือถือเสียหายหรือกดดันจากการกระทำของเอนไซม์ที่ทีจีเบต้ายับยั้งการสังเคราะห์ดีเอ็นเอของ proteoglycans ใน chondrocytes แยกใหม่ (1 วัน) ในขณะที่ DNA และ proteoglycan สังเคราะห์ chondrocytes เพาะเลี้ยงใน monolayer (7 วัน) กระตุ้นโดยทีจีเบต้า อย่างไรก็ตามเพื่อให้สามารถ reexpress องค์ประกอบของเมมเบรนเหล่านี้จำเป็นต้องใช้ระยะเวลาที่เพียงพอก่อนเริ่มการทดลอง
• proteases ภายนอกสามารถแบ่งปฏิสัมพันธ์ของเซลล์และเมทริกซ์ mediated โดย integrins ครอบครัว integrin ส่งเสริมสิ่งที่แนบของ chondrocytes กับโมเลกุล VKM (Shakibaei M. Et al., 1997) การแตกหักนี้อาจมีผลต่อการแสดงออกของยีนเมทริกซ์
• การตกค้างของส่วนประกอบของเมทริกซ์สามารถควบคุมการสังเคราะห์ของ chondrocytes ได้ Integrins สามารถจดจำผลิตภัณฑ์ย่อยสลายของ ECM ได้ดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อหลังสัมผัสกับเอนไซม์โปรตีเอสโตลิก T. ลาร์สสัน, et al (1989) รายงานว่านอกเหนือจาก proteoglycans เหมือนเดิมหรือมีการกระจายตัวในเซลล์เพาะเลี้ยงช่วยกระตุ้นการสังเคราะห์ของโปรตีนและ proteoglycans อย่างไรก็ตามระดับสูงของกรดไฮยาลูโรทำให้เกิดการลดความสำคัญในการรวมของการสังเคราะห์ proteoglycan ซัลเฟตโดยไก่ chondrocytes chondrocytes ตัวอ่อนผู้ใหญ่หมูและหนูเซลล์ chondrosarcoma นอกจากนี้ยังมีกรดไฮยาลูโร - ยับยั้งของการปล่อย proteoglycan จากเซลล์แม้ในการปรากฏตัวของ IL-ปอนด์ TNF-a, FGF แสดงให้เห็นว่าคนแรกที่ counteracting ฤทธิ์ทางชีวภาพของปัจจัยการเจริญเติบโตและ cytokines กลไกที่แท้จริงของการทำงานของกรดไฮยาลูโรนิกยังไม่ชัดเจน เป็นที่ทราบกันดีว่า chondrocytes มี receptor สำหรับกรดไฮยาลูโรนิคที่เกี่ยวข้องกับเส้นใยของ actin ของ cytosol ความผูกพันของกรด hyaluronic กับตัวรับของมันกระตุ้น phosphorylation ของโปรตีน ดังนั้นข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการเผาผลาญเลตหน้าที่ของ chondrocytes พื้นเมืองหรือโมเลกุลโปรตีนแยกส่วนเมทริกซ์โดยการเปิดรับเยื่อหุ้มเซลล์
• การกระตุ้นอย่างรวดเร็วโดยเอนไซม์ในการสังเคราะห์โปรตีนเมทริกซ์โดย chondrocytes อาจเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของ chondrocytes และ / หรือการปรับโครงสร้างของโครงร่างเซลล์
• cytokines บางตัว (เช่น IL-8) และปัจจัยการเจริญเติบโต (เช่น IGF-1, TGF-P) จะได้รับการแก้ไขใน ECM ตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือการมีส่วนร่วมของ TGF-beta กับ decore ซึ่งส่งผลให้ความสามารถในการสร้างเซลล์ในเซลล์ไข่ของหนูแฮมสเตอร์ลดลง ข้อมูลที่เนื้อหาของการตกแต่งกระดูกอ่อนเพิ่มขึ้นตามอายุแสดงให้เห็นถึงการลดการใช้ประโยชน์ของ TGF-beta ในการชรา ปัจจัยการเจริญเติบโตและ cytokines สามารถปลดปล่อยออกมาจากเมทริกซ์ตกค้างในระหว่างการเพาะเลี้ยงแล้วปรับเปลี่ยนหน้าที่ของ chondrocyte

[8], [9], [10], [11],

วัฒนธรรมแบบแยกเดี่ยวของ chondrocytes

ลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างของ chondrocytes มีลักษณะเฉพาะคือการสังเคราะห์คอลลาเจนชนิด II และ proteoglycans เฉพาะเนื้อเยื่อรวมถึงระดับของกิจกรรม mitotic ในระดับต่ำ มีหลักฐานว่ามีการเพาะปลูกในระยะยาวของเซลล์ในชั้นเดียวและหลังจากหลายทางเดินซ้ำของเซลล์ chondrocytes สูญเสียรูปทรงกลมของพวกเขาคือกลายเป็นยาวรูปร่างเหมือนลาสท์ ด้วย metaplasia fibroblast เช่นฟังก์ชั่นสังเคราะห์ที่มีการแก้ไขยังเซลล์ที่โดดเด่นด้วยการลดลงของความก้าวหน้าในการสังเคราะห์ของคอลลาเจนที่สองทรงเครื่องและประเภทจินและการสังเคราะห์คอลลาเจนที่ดีขึ้นของฉัน, III และ Utipov Proteoglycans ที่ไม่รวมตัวเล็ก ๆ จะสังเคราะห์ขึ้นโดย aggrecan ที่ทำงานได้ Synthetzatepsin B และ L มีจำนวนน้อยมากในเซลล์ที่แตกต่าง แต่ในกระบวนการของการสูญเสียความแตกต่างเพิ่มขึ้น Collagenase-1 จะแสดงใน chondrocytes ที่แตกต่างกันโดยการเพาะปลูกเป็นเวลานานการแสดงออกจะลดลงในขณะที่การผลิตตัวยับยั้งเนื้อเยื่อของ metalloproteases (TIMP) จะเพิ่มขึ้น

Chondrocytes ที่แตกต่างกันจะแสดงถึงคอลลาเจนของฟีโนไทป์ที่แตกต่างเมื่อถ่ายโอนจากวัฒนธรรมที่มีชั้นเดียวไปเป็นระงับ กระบวนการสร้างความแตกต่างอาจเกี่ยวข้องกับรูปทรงของเซลล์ สถานที่นี้ใช้เป็นประจำโดยนักวิจัยที่กำลังศึกษาการปลูกถ่ายที่ผิดพลาดกับ chondrocytes autologous เซลล์ขนาดเล็กจำนวนหนึ่งที่ได้จากวัสดุตรวจชิ้นเนื้อสามารถคูณด้วยการเพาะเลี้ยงแบบชั้นเดียวและนำไปวางในเมทริกซ์สามมิติก่อนการปลูกถ่าย การแสดงออกของฟีโนไทป์โดยเฉพาะโดย chondrocytes dedifferentiated โอนไปยังวัฒนธรรม agarose สามารถกระตุ้นด้วย TGF-p, ossein-hydroxyapatite complex และ ascorbic acid

ในการตอบสนองต่อผลของปัจจัยการเจริญเติบโตและ cytokines chondrocytes จะถูกปรับเปลี่ยนในระหว่างกระบวนการแยกแยะ การตอบสนองของเซลล์ต่อ cytokines และปัจจัยการเจริญเติบโตแตกต่างกันระหว่าง chondrocytes ที่ไม่แตกต่างกันและแตกต่างกัน IL-1 กระตุ้นการงอกของ fibroblasts ในขณะที่ IL-1 ยับยั้งการเติบโตของ chondrocytes ที่ไม่แตกต่างกัน การสังเคราะห์ดีเอ็นเอถูกกระตุ้นโดย IGF-1 ใน chondrocytes ที่ยืดออก แต่ไม่แบน ใน chondrocytes ที่แตกต่างกันผลกระตุ้นของ IL-1βและ TNF-αต่อผลิตภัณฑ์ procollagenase จะเด่นชัดกว่าในคนที่ไม่แตกต่างกัน

การเพาะปลูก chondrocytes

การเพาะเลี้ยง chondrocytes ในสารแขวนลอยในของเหลวขนาดกลางหรือในเมทริกซ์สามมิติธรรมชาติหรือสังเคราะห์เสถียรภาพของฟีโนไทป์ของ chondrocyte เซลล์เก็บรูปทรงกลมของพวกเขาสังเคราะห์โปรตีนที่จำเพาะเนื้อเยื่อ มักมีการแนะนำให้ใช้วัฒนธรรม chondrocyte ถ่วงน้ำหนักสำหรับการศึกษารูปแบบของเมทริกซ์ pericellular ใหม่ วัฒนธรรม Chondrocyte ในโพลิเมอร์สังเคราะห์หรือธรรมชาติดูดซึมจะใช้ในการปลูกฝังเซลล์เข้าไปในข้อบกพร่องของกระดูกอ่อนเพื่อกระตุ้นการงอกใหม่ของเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนของข้อต่อ สภาพแวดล้อมสังเคราะห์หรือตามธรรมชาติสำหรับเซลล์ที่ปลูกถ่ายได้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลายประการ:

• รากเทียมควรมีโครงสร้างที่มีรูพรุนสำหรับการยึดเกาะและการเจริญเติบโตของเซลล์
• ไม่ว่าตัวของมันเองหรือผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายจะทำให้เกิดการอักเสบหรือปฏิกิริยาที่เป็นพิษในระหว่างการฝังตัวในร่างกาย,
• ผู้ให้บริการการปลูกถ่ายควรจะสามารถผูกติดกับกระดูกอ่อนที่อยู่ติดกันหรือกระดูก subchondral,
• เมทริกซ์ธรรมชาติหรือสังเคราะห์ต้องมีความสามารถในการดูดซึมการย่อยสลายจะต้องสมดุลด้วยการฟื้นฟูเนื้อเยื่อ,
• เพื่อช่วยในการซ่อมแซมกระดูกอ่อนโครงสร้างทางเคมีและโครงสร้างเมทริกซ์ของเมทริกซ์จะช่วยรักษาฟีโนไทป์ของเซลล์ที่เข้ารหัสโดย chondrocytes และการสังเคราะห์โปรตีนเฉพาะเนื้อเยื่อ
• ในระหว่างการปลูกถ่ายอวัยวะในร่างกายจำเป็นต้องศึกษาสมบัติเชิงกลของเมทริกซ์สังเคราะห์หรือตามธรรมชาติ

[12], [13], [14], [15], [16]

การระงับ chondrocytes ในเฟสของเหลว

มือถือที่แนบมากับเรือพลาสติกซึ่งในการเพาะเลี้ยงของ chondrocytes สามารถป้องกันผนังของพวกเขาเคลือบด้วยเซลลูโลสแก้ปัญหาเมธิล agarose, ไฮโดรเจล (โพลี-2-hydroxyethylmethacrylate) หรือส่วนผสมของคอลลาเจน agarose ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ chondrocytes จะสร้างกลุ่มและสังเคราะห์คอลลาเจน aggrecan และ collagen เนื้อเยื่อส่วนใหญ่ (II, IX, XI) โดยปกติจะพบเซลล์สองประเภท เซลล์ที่อยู่ตรงกลางจะมีรูปร่างทรงกลมล้อมรอบด้วย ECM ซึ่งได้รับการยืนยันจากการศึกษา histochemical และ ultrastructural ที่อยู่รอบข้าง chondrocytes มีรูปทรง discoid ล้อมรอบด้วย ECM หายาก; ไม่ค่อยมีใครรู้จักเกี่ยวกับลักษณะการทำงานของเซลล์ดังกล่าว

การเพาะปลูก chondrocytes บน microcarriers ที่สนับสนุนในระงับเป็นไปได้ เม็ดเดกซ์เทน (cytodex), เม็ดเดกซ์เทนเคลือบคอลลาเจน (cytodex III) เป็น microspheres ที่ไม่เป็นโมฆะของคอลลาเจนชนิด I (collagen) ใช้เป็น microcarriers ภายใต้เงื่อนไขทางวัฒนธรรมเหล่านี้ chondrocytes แนบกับพื้นผิวของ microcarrier รักษารูปทรงกลมของพวกเขาและผลิตวัสดุเหมือนเมตริกซ์ นอกจากนี้การใช้คอลลาเจนช่วยส่งเสริมการงอกของ chondrocytes และการ reexpression ของฟีโนไทป์ปกติ ดังนั้นการเพาะเลี้ยง chondrocytes ใน microspheres ของคอลลาเจนสามารถนำมาใช้เพื่อฟื้นฟูเซลล์ต้นกำเนิดก่อนการปลูกถ่าย

อีกวิธีหนึ่งในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อแขวนลอยในน้ำยาเหลวคือการเพาะเลี้ยงในรูปของเม็ดลูกปัดหนาแน่นประกอบด้วยเซลล์ (0.5-1 * 10 ^ข ) ที่ได้จากการปั่นเหวี่ยง chondrocytes ดังกล่าวสามารถผลิตเมทริกซ์ที่มี proteoglycans จำนวนมากชนิดคอลลาเจน II แต่ไม่ใช่คอลลาเจนชนิด I ซึ่งได้รับการยืนยันโดย histological immunohistochemical และวิธีการเชิงปริมาณ

การระงับ chondrocytes ใน ECM ตามธรรมชาติ

Chondrocytes สามารถเพาะเลี้ยงในการระงับในเมทริกซ์สามมิติ (วุ้นนุ่ม agarose โทรยีนเจลหรือฟองน้ำ, กรดไฮยาลูโรกาวไฟบริน, ลูกปัดอัลจิเนต)

Chondrocytes agarose เลี้ยงมีลักษณะเป็นปกติของพวกเขาและสังเคราะห์คอลลาเจนชนิดที่สองและเนื้อเยื่อที่เฉพาะเจาะจงรวมมวลรวมใหม่ เมื่อเลี้ยงในโพแทสเซียม proteoglycans ที่สังเคราะห์ด้วยเซลล์จะถูกปล่อยออกสู่อาหารเป็นเวลา 50 วัน สำหรับการเปรียบเทียบ - ในวัฒนธรรมเดียวเซลล์ระยะ overfilled glycosaminoglycans อยู่ใน 5-6 วันแรกของการเพาะปลูก; เมื่อการเพาะเลี้ยงในอาหารหลังการสังเคราะห์และการปลดปล่อย glycosaminoglycans จะรุนแรงขึ้นการลดลงของ glycosaminoglycans ในเวลา 8-10 วันแรก อย่างไรก็ตามพฤติกรรมของ chondrocytes ระหว่างการเพาะเลี้ยงในโพแทสเซียมแตกต่างจากที่อยู่ในสภาวะในร่างกาย ใน Agarose Aggregan สังเคราะห์จำนวนมากมีโมเลกุลเล็กและมีขนาดเล็กกว่าในร่างกาย TGF-P กระตุ้นการสังเคราะห์ proteoglycans ใน explant แต่ลดการสังเคราะห์ aggrecan ใน agarose

Alginate เป็น polysaccharide เชิงเส้นที่ได้จากสาหร่ายสีน้ำตาล เมื่อมีไอออนบวกได^{ออกไซด์}เช่น Ca ^{2 + ไอออน}โพลิเมอร์นี้กลายเป็นเจล แต่ละ chondrocyte ติดอยู่ในอัลจิเนตที่ล้อมรอบด้วยเมทริกซ์ของ polysaccharides ประจุลบที่รูขุมขนที่มีการเทียบเคียงกับบรรดาของกระดูกอ่อนใส เมทริกซ์ซึ่งจะเกิดขึ้นใน chondrocytes ลูกปัดอัลจิเนตประกอบด้วยสองส่วน - ชั้นบาง ๆ ของเมทริกซ์เซลล์ที่เกี่ยวข้องสอดคล้องกับการฝึกอบรม pericellular และดินแดนของกระดูกอ่อนและอื่น ๆ เมทริกซ์ระยะไกลเทียบเท่า interterritorial ในเนื้อเยื่อของพื้นเมือง ในวันที่ 30 ของวัฒนธรรมปริมาณสัมพัทธ์และแน่นอนครอบครองโดยเซลล์และแต่ละของทั้งสองหน่วยงานในลูกปัดอัลจิเนตที่เกือบจะสมบูรณ์เหมือนกันกับของกระดูกอ่อนพื้นเมือง เป็นเวลาเกือบ 30 วัน chondrocytes รักษารูปทรงกลมของพวกเขาและการผลิต aggrecan คุณสมบัติอุทกพลศาสตร์ซึ่งมีความคล้ายคลึงกับของโมเลกุล aggrecan ในเมทริกซ์ของข้อต่อกระดูกอ่อนและคอลลาเจนโมเลกุลที่สองทรงเครื่องและจินประเภท ในเวลาเดียวกันเช่นวัฒนธรรมอื่น ๆ แขวนลอย, ลูกปัดอัลจิเนตบนพื้นผิวของเซลล์บี้เป็นปัจจุบันที่สร้างจำนวนเล็ก ๆ ของประเภทคอลลาเจนโมเลกุลที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยตรงและไม่ได้จัดตั้งขึ้นในเครื่องเล่นวิดีโอ ในเม็ดอัลจิเนตพบว่ามีการงอกของ chondrocytes ในระดับปานกลาง หลังจาก 8 เดือนของการเพาะปลูกในเจลอัลจิเนต chondrocytes ผู้ใหญ่จะไม่สูญเสียกิจกรรมการเผาผลาญและยังคงสังเคราะห์เนื้อเยื่อเฉพาะประเภทคอลลาเจนที่สองและ aggrecan

N. Tanaka และ coauthors (1984) ได้ทำการศึกษาคุณสมบัติการแพร่ของโมเลกุลธรรมชาติต่างๆใน alginate และพบว่าโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่กว่า 70 kD ไม่กระจายผ่าน alginate ดังนั้นการเพาะปลูกเซลล์ในอัลจิเนตจึงเหมาะสำหรับการศึกษาการควบคุมการสังเคราะห์เมทริกซ์และการจัดระบบ ECM ความพร้อมของเซลล์ที่ปลูกใน alginate ช่วยให้สามารถตรวจสอบผลกระทบของปัจจัยด้านกฎระเบียบและเภสัชวิทยา peptide ในระดับการถอดรหัสการแปลและการแปล

นอกจากนี้ยังมีการเพาะเลี้ยง Chondrocytes ในเมทริกซ์ของเส้นใยคอลลาเจน I และ II S. Nehrer และผู้ร่วมเขียน (1997) ได้เปรียบเทียบการทำงานของ chondrocytes สุนัขในการเมทริกซ์โพลิเมอร์คอลลาเจน - โพแทสเซียมโพแทสเซียมที่มีรูพรุนซึ่งมีคอลลาเจนชนิดต่างๆ พวกเขาพบความแตกต่างที่สำคัญในลักษณะสัณฐานวิทยาของหน้าที่สังเคราะห์ของ chondrocytes ที่เลี้ยงในคอลลาเจนเมทริกซ์ที่มีคอลลาเจนชนิด I และ II เซลล์ในเมทริกซ์ของคอลลาเจนชนิดที่สองขดรูปทรงกลมของพวกเขาในขณะที่คอลลาเจนชนิด I มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาของไฟโบรบลาสต์ นอกจากนี้ในเมทริกซ์ของคอลลาเจนชนิดที่สอง chondrocytes ผลิต glycosaminoglycans มากขึ้น J. Van Susante et al (1995) ได้เปรียบเทียบคุณสมบัติของ chondrocytes ที่เลี้ยงใน alginate และเจลลาเจน (type I) ผู้เขียนพบว่ามีจำนวนเซลล์เพิ่มขึ้นอย่างมากในคอลลาเจนเจล แต่ตั้งแต่วันที่ 6 ของการเพาะปลูกเซลก็หายไปเป็นลักษณะฟีโนไทป์ซึ่งกลายเป็นเซลล์ที่มีองค์ประกอบของไฟโบรบลาส ในอัลจิเนตเจลพบว่ามีจำนวนเซลล์ลดลง แต่ chondrocytes ยังคงรักษาลักษณะปกติไว้ได้ ปริมาณของคอลลาเจนเจล proteoglycans ต่อเซลล์สูงกว่าในอัลจิเนตอย่างมีนัยสำคัญ แต่ลดลงเป็นข้อสังเกตในการสังเคราะห์องค์ประกอบเจลเมทริกซ์ที่เริ่มต้นจากวันที่ 6 ของการเพาะปลูกในขณะที่ในการสังเคราะห์อัลจิเนตยังคงเติบโต

เมมเบรนเส้นใยสามมิติที่เป็นของแข็งเป็นสารธรรมชาติที่สนับสนุน chondrocytes ที่แขวนลอยอยู่ในรูปแบบที่แตกต่าง เมทริกซ์ไฟบรินแบบ 3 มิติสามารถใช้เป็นพาหะสำหรับการปลูกถ่าย chondrocyte ข้อดีของไฟบรินคือการไม่มีสารพิษต่อเซลล์ความสามารถในการเติมช่องว่างความสามารถในการยึดติด จากการศึกษาทางจุลชีววิทยาและทางชีวเคมี autoradiography กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและ chondrocytes ในเจลไฟบรินได้รับการรักษาเพื่อรักษาสัณฐานวิทยาของพวกเขาให้คูณและสร้างเมทริกซ์แม้หลังจากผ่านไป 2 สัปดาห์ อย่างไรก็ตาม G. Homminga และผู้ร่วมเขียน (1993) ได้รายงานว่าหลังจาก 3 วันหลังจากเริ่มต้นการสลายตัวของ fibryne การทำซ้ำของ chondrocytes จะดำเนินไปเรื่อย ๆ

ระงับ chondrocytes ในเทียม (สังเคราะห์) ECM

การปลูกถ่ายกระดูกอ่อนสำหรับการทำศัลยกรรมกระดูกหรือศัลยกรรมกระดูกสามารถทำได้โดยการปลูกแอนติบอดีที่แยกได้ในหลอดทดลองในเมทริกซ์สังเคราะห์ทางชีวภาพ

โพรพิลีนที่เลี้ยงด้วยโพลีคาร์บอรัสจะขยายตัวและรักษาลักษณะสัณฐานวิทยาและพยาธิสภาพตามปกติได้ภายใน 8 สัปดาห์ คอมเพล็กซ์กรด chondrocyte-polyglycolic ประกอบไปด้วยเซลล์, glycosaminoglycans, collagens และมีแคปซูลคอลลาเจนด้านนอก อย่างไรก็ตามในการปลูกถ่ายดังกล่าวมีโมเลกุลคอลลาเจน 2 ชนิดคือ I และ II การปลูกรากฟันเทียมจากการหักล้างโดยชุดของ chondrocytes มีจำนวนมากขึ้นของ glycosaminoglycans และ collagens กว่าในรากฟันเทียมจาก chondrocytes ที่ไม่แตกต่างกัน

L. Freed และผู้ร่วมเขียน (1 993b)เปรียบเทียบพฤติกรรมของวัฒนธรรมของมนุษย์และ bull chondrocyte ในโพลีคาร์บอนโคลิกกรด (HPHC) และใน polylactic acid (PPLC) หลังจาก 6-8 สัปดาห์ในการเพาะเลี้ยง chondrocytes วัวใน HSVG หรือ PPLC ผู้เขียนได้สังเกตเห็นการงอกของเซลล์และการฟื้นฟูเมทริกซ์ของกระดูกอ่อน ในเอชเอสบีซี chondrocytes เป็นทรงกลมตั้งอยู่ใน lacunae ล้อมรอบด้วยกระดูกอ่อน cartilaginous หลังจากเพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง 8 สัปดาห์เนื้อเยื่อที่สร้างใหม่มีเนื้อเยื่อแห้งได้ถึง 50% (4% ของมวลเซลล์ 15% ของ glycosaminoglycans และ 31% ของคอลลาเจน) ในเซลล์ PPLK มีรูปทรงแกนหมุนจำนวนเล็กน้อย glycosaminoglycans และคอลลาเจน ในเอชเอสบีซีการเติบโตของเซลล์มีความรุนแรงมากกว่า PTCA ถึง 2 เท่า ในสภาพร่างกาย in vivo chondrocytes ที่ปลูกใน HPVC และ PPLC เป็นเวลา 1 ถึง 6 เดือนทำให้เกิดเนื้อเยื่อเนื้อเยื่อคล้ายคลึงกับกระดูกอ่อน รากเทียมประกอบด้วย glycosaminoglycans, type I และ collagen ชนิดที่สอง

Chondrocytes ตัวอ่อนของทารกในครรภ์ได้รับการเพาะเลี้ยงในพอลิเอทิลีนที่มีความหนาแน่นสูงและเป็น hydrophobic high density หลังจากผ่านไป 7 วันทั้งสองพื้นผิวเซลล์จะยังคงเป็นทรงกลมซึ่งส่วนใหญ่จะมีคอลลาเจนชนิด II หลังจากการปลูก 21 วันพบว่าเมทริกซ์ hydrophilic มีคอลลาเจนชนิด II มากกว่าเมทริกซ์ที่ไม่ชอบน้ำ

เนื้อเยื่อกระดูกอ่อนยังสามารถได้รับโดยการเพาะเลี้ยงใน monolayer บนตัวกรอง Millicell-CM ก่อนการเคลือบตัวกรองด้วยคอลลาเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการติดตั้ง chondroits การตรวจสอบทางเนื้อเยื่อของวัฒนธรรมแสดงให้เห็นถึงการสะสมของ chondrocytes ในโปรตีนที่ประกอบด้วย proteoglycans และคอลลาเจนชนิด II ไม่พบชนิดของคอลลาเจน I ในวัฒนธรรมดังกล่าว Chondrocytes ในเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนที่มีรูปร่างทรงกลม แต่บนพื้นผิวของเนื้อเยื่อพวกเขาจะแบนค่อนข้าง ความหนาของเนื้อเยื่อที่สร้างใหม่ขึ้นกับเวลาและขึ้นอยู่กับความหนาแน่นเริ่มต้นของเซลล์เดียว ภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมความหนาของเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนถึง 110 μmองค์กรของเซลล์และคอลลาเจนในชั้นผิวและชั้นลึกคล้ายกับกระดูกอ่อนข้อ VKM มีคอลลาเจนและ proteoglycans ประมาณ 3 เท่า หลังจากการเพาะปลูก 2 สัปดาห์พบว่ามีการสะสมเมทริกซ์ซาซึ่งทำให้สามารถแยกเนื้อเยื่อออกจากตัวกรองและนำไปใช้ในการปลูกถ่าย

Sims et al. (1996) ศึกษาการเพาะเลี้ยง chondrocytes ในเมทริกซ์โพลีเอทิลีนออกไซด์เจลที่ห่อหุ้มเมทิลแอลกอฮอล์เพื่อให้สามารถขนส่งเซลล์จำนวนมากโดยการฉีดยา หกสัปดาห์หลังจากการฉีดเข้าไปในเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังของหนูที่เป็นตัวอ่อนกระดูกอ่อนตัวใหม่ถูกสร้างขึ้นซึ่งมีลักษณะเป็น morphologically โดยการมีสีขาวซีดคล้ายกับกระดูกอ่อนของ hyaline ข้อมูลของการศึกษาทางจุลชีววิทยาและชีวเคมีบ่งชี้ว่ามี chondrocytes proliferating ซึ่งผลิต ECM

Explantation

การตรวจสอบเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนใช้ในการศึกษากระบวนการ ana และ catabolism ในร่างกายการยับยั้งแบคทีเรียการ resorption และการซ่อมแซม Chondrocytes ใน cartilaginous tissue explants สนับสนุน phenotype ปกติและองค์ประกอบของ ECM คล้ายกับในกระดูกอ่อนข้อใน vivo หลังจากผ่านไป 5 วันในการเพาะปลูกในที่ที่มีเซรั่มจะสามารถสร้างระดับการสังเคราะห์และการย่อยสลายตามธรรมชาติได้อย่างต่อเนื่อง สามารถเร่งการสลายการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและในวัฒนธรรมหลักด้วยนอกเหนือจากซีรั่มโดยใช้หมายเลขของตัวแทนเช่น IL-IB, TNF-a, bakterialnyhlipopolisaharidov อนุพันธ์ของกรด retinoic หรืออนุมูลออกซิเจนที่ใช้งาน เพื่อศึกษาการซ่อมแซมกระดูกอ่อนความเสียหายเกิดจากตัวละลายที่ละลายได้ (H ₂ O ₂, IL-1, TNF-a) หรือการแตกตัวของเมทริกซ์

วิธีการเพาะเลี้ยงแบบอวัยวะภายในเป็นรูปแบบการศึกษาผลกระทบจากภายนอกของเยื่อหุ้มปอดในแอนติเจนและเมทริกซ์โดยรอบ ในเนื้อเยื่อ chondrocytes มักไม่ค่อยอยู่ใน ECM และไม่ติดต่อกัน วัฒนธรรมของกระดูกอ่อนที่เกิดจากข้อต่อยังคงรักษาโครงสร้างนี้ไว้เช่นเดียวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่าง chondrocytes กับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยรอบ แบบจำลองนี้ใช้เพื่อศึกษาผลกระทบของความเค้นเชิงกลปัจจัยทางเภสัชวิทยาปัจจัยการเจริญเติบโต cytokines ฮอร์โมนในการเผาผลาญของกระดูกอ่อน

ข้อดีอีกประการหนึ่งของการขยายเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนคือการไม่มีความเสียหายของ chondrocyte โดยเอนไซม์ proteolytic หรือเป็นปัจจัยทางกลซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงได้เมื่อเซลล์ถูกแยกออก ตัวรับและโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์และ glycoproteins อื่น ๆ ได้รับความคุ้มครองจากปัจจัยที่ทำให้เกิดความเสียหาย

[17], [18], [19], [20], [21]

วัฒนธรรมของ chondrons

Chondron เป็นโครงสร้างการทำงานและการเผาผลาญของกระดูกอ่อนข้อที่ประกอบด้วย chondrocyte เมทริกซ์ต่อมน้ำนมและแคปซูลเส้นใยขนาดกะทัดรัดและมีหน้าที่รับผิดชอบ homeostasis ของเมทริกซ์ chondrons ถูกสกัดด้วยกลไกจากกระดูกอ่อนและรวบรวมโดย homogenizations ความเร็วต่ำหลายอย่างต่อเนื่อง ที่แยกได้จากโซนของความลึกที่แตกต่างกันของกระดูกอ่อน hondrony สามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: hondron เดียว hondrony คู่หลาย (สามหรือมากกว่า) hondrony จัดเป็นเส้นตรง (คอลัมน์ hondronov) แออัด hondronov

Chondrons เดี่ยวมักพบในชั้นกลางของกระดูกอ่อนที่ยังไม่ผ่านการจับคู่คู่กับชั้นกลางและชั้นลึกซึ่งมีหลายเส้น chondrons เป็นเส้นตรงสำหรับชั้นลึกของกระดูกอ่อนที่ยังหลงเหลืออยู่ ในที่สุดกลุ่มของ chondrons ประกอบด้วยกลุ่ม chondron ที่จัดเดี่ยวและจับคู่ที่เก็บรักษาสถานะรวมไว้หลังจากการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน สะสมของ chondrons เป็นชิ้นส่วนใหญ่ของกระดูกอ่อนมักจะมีหลาย chondrons และตั้งอยู่อย่างเรื้อรัง collagen fibrils คือลักษณะองค์กรทั่วไปของชั้นลึกของเมทริกซ์ Chondrons ถูกตรึงใน agarose โปร่งใสซึ่งจะช่วยในการศึกษาโครงสร้างโครงสร้างโมเลกุลและกิจกรรมการเผาผลาญ ระบบ Hondron - พิจารณา agarose เป็นรูปแบบไมโครของกระดูกอ่อนซึ่งจะแตกต่างจากระบบดั้งเดิมของ chondrocyte - agarose ที่เก็บรักษาจุลภาคธรรมชาติไม่มีความจำเป็นที่จะดำเนินการสังเคราะห์และการชุมนุม วัฒนธรรมของ chondrons เป็นรูปแบบการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของเซลล์และเมทริกซ์ในกระดูกอ่อนข้อในสภาวะปกติและสภาวะทางพยาธิวิทยา

[22], [23], [24], [25], [26], [27]

วัฒนธรรมของ chondrocytes อมตะ

ในการสร้างเซลล์ถาวร DNA หรือ recombinant DNA ที่มีไวรัสถูกนำมาใช้เพื่อทำให้เซลล์เป็น "immortal" chondrocytes อมตะมีความสามารถในการแพร่ขยายที่ไม่มีที่สิ้นสุดรักษาลักษณะนิสัยที่เสถียร เอฟ Mallein-Gerin, et al (1995) แสดงให้เห็นว่าอองโคยีนคือการขยาย SV40T ที่เกิดขึ้นของ chondrocytes เมาส์ซึ่งทำให้ยังคงเสถียรแสดงคอลลาเจนที่สองทรงเครื่องและจินประเภทเช่นเดียวกับการร่วมกันและ aggrecan โปรตีนที่มีผลผูกพัน อย่างไรก็ตามสายพันธุ์ดังกล่าวได้รับความสามารถในการสังเคราะห์คอลลาเจนชนิด I เมื่อเพาะเลี้ยงในวัฒนธรรมชั้นเดียวหรือในเจล agarose

ว. วชิรฮอร์ตันและผู้ร่วมเขียน (1988) ได้บรรยายถึงเซลล์ของอมตะที่มีระดับคอลลาเจนชนิด II mRNA ในระดับต่ำ เซลล์เหล่านี้ได้รับโดยเปลี่ยนเป็น retrovirus ที่มี I-myc- และ y-ra-oncogenes เซลล์ชนิดนี้เป็นรูปแบบเฉพาะสำหรับการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของเมทริกซ์ข้อต่อในกรณีที่ไม่มีคอลลาเจนชนิด II ตลอดจนกฎระเบียบของการสังเคราะห์คอลลาเจนชนิด II

วัฒนธรรม Hondropitov มียีนกลายพันธุ์หรือถูกลบ - รูปแบบที่สะดวกสำหรับการศึกษาของฟังก์ชั่นทางสรีรวิทยาของพวกเขา รุ่นนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาบทบาทของโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงในองค์กรเมทริกซ์กระดูกอ่อนหรือศึกษาผลกระทบของปัจจัยด้านกฎระเบียบต่างๆในการเผาผลาญของกระดูกอ่อน chondrocytes ซ่านยีนระยะไกลคอลลาเจนสังเคราะห์คอลลาเจนชนิดทรงเครื่องกว้างกว่าปกติแสดงให้เห็นว่าคอลลาเจนชนิดทรงเครื่องควบคุมเส้นผ่าศูนย์กลางของซ่าน ขณะที่ผมได้กล่าวไว้ในบทที่ 1 ที่เพิ่งพบการกลายพันธุ์ของยีน COLAI ประเภทการเข้ารหัสที่สองคอลลาเจนในครอบครัวที่มีโรคข้อเข่าเสื่อมทั่วไปหลัก เพื่อศึกษาผลกระทบของการกลายพันธุ์คอลลาเจนชนิดที่สองในเมทริกซ์ข้ออาร์ Dharmrvaram, et al (1997) ดำเนินการ transfection ( "ปนเปื้อน" กรดนิวคลีอิกต่างประเทศ) COL ชำรุด₂ AI (arginine ที่ตำแหน่ง 519 จะถูกแทนที่ด้วย cysteine) ใน chondrocytes ทารกในครรภ์ของมนุษย์ในหลอดทดลอง

ระบบการเพาะเลี้ยงกุ้งกุลาดำ ในกระดูกเชิงกรานมีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ประเภทอื่นที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มกระดูกข้อต่อของเหลวที่เกี่ยวกับข้อต่อเส้นเอ็นเอ็นกระดูกอ่อน การเผาผลาญของ chondrocytes อาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆที่สามารถละลายได้โดยเซลล์เหล่านี้ ดังนั้นกระดูกอ่อนข้อต่ออักเสบข้อมือจะถูกทำลายโดยเอนไซม์โปรติเอสไลซิสและอนุมูลอิสระซึ่งผลิตขึ้นโดยเซลล์ที่มี synovial ดังนั้นรูปแบบได้รับการพัฒนาเพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างกระดูกอ่อนและเนื้อเยื่อรอบ ๆ ซึ่งเรียกว่า coculture

เอสคอมบ์-Gleise, et al (1995) เป็น chondrocytes กระต่ายเลี้ยงและเซลล์สร้างกระดูกในระบบ coculture นี้ (COSTAR) ซึ่งในเซลล์เมมเบรนที่ถูกแยกออกพรุน (0.4 ไมครอน) ช่วยให้การแลกเปลี่ยนระหว่างสองประเภทมือถือโดยไม่ต้องติดต่อโดยตรงใด ๆ การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของ osteoblasts เพื่อกระตุ้นการเจริญเติบโตของ chondrocytes ผ่าน mediators ที่ละลายได้

AM Malfait และผู้ร่วมเขียน (1994) ได้ตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่าง monocytes ของเลือดและ chondrocytes โมเดลนี้เหมาะสำหรับการศึกษากระบวนการที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางใน cytokines ในโรคข้ออักเสบ (โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์โรคกระดูกพรุนที่ติดเชื้อ seronegative ฯลฯ ) ผู้แต่งแบบจำลองแยกเซลล์ด้วยเมมเบรนโปรตีนที่มีรูพรุนมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 μm การศึกษาพบว่า monocytes lipopolysaccharide กระตุ้นการทำงานออก iFNO IL-1-ซึ่งยับยั้งการสังเคราะห์ของ chondrocytes aggrecan และส่วนร่วมในการย่อยสลายของมวลสังเคราะห์แล้ว aggrecan

เคธาดา, et al (1994) ได้สร้างแบบจำลอง coculture ในเซลล์บุผนังหลอดเลือดคอลลาเจน (I-พิมพ์) เจลถูกใส่เข้าไปในห้องด้านในจากห้องด้านนอกแยกออกมาจากมันโดย chondrocytes วางไว้ในตัวกรองที่มีขนาดรูขุมขน 0.4 ไมครอน ในสภาวะที่แยกได้จากห้องด้านนอกเซลล์ของ endothelial มนุษย์สร้างหลอดในคอลลาเจนเจลในที่ที่มี EGF หรือ TGF-a เมื่อมีการเพาะเลี้ยง TGF ทั้งสองแบบพร้อมกันการยับยั้งการสร้างหลอดไตโดยขึ้นอยู่กับเซลล์ การยับยั้ง chondrocyte ของกระบวนการนี้ได้รับการกำจัดบางส่วนโดยแอนติบอดีต่อต้าน TGF-beta สามารถสันนิษฐานได้ว่า TGF-beta ที่ผลิตโดย chondrocytes จะหดตัวของเส้นเลือดในกระดูกอ่อน

S. Groot และผู้ร่วมเขียน (1994) พร้อมกันในการเพาะเลี้ยง chondrocytes จากบริเวณ hypertrophic และ proliferative ของกระดูกของทารกในครรภ์วัย 16 วันที่มีชิ้นเนื้อเยื่อสมอง หลังจากผ่านไป 4 วันพบว่ามีการกระจายตัวของ chondrocytes เข้าไปใน osteoblasts และมีการสะสมของ osteoid ขึ้น หลังจาก 11 วันของการเพาะปลูกส่วนหนึ่งของกระดูกอ่อนถูกแทนที่ด้วยเนื้อเยื่อกระดูกและเมทริกซ์กระดูกถูกทำให้งาบเป็นส่วน ๆ neuropeptides และ neurotransmitters บางชนิดที่ผลิตโดยเนื้อเยื่อสมองมีผลต่อการเผาผลาญของ osteoblasts หรือมี receptors อยู่ ในบรรดาพวกเขา norepinephrine, peptide ลำไส้ vasoactive, เปปไทด์ที่เกี่ยวข้องกับยีน calcitonin, สาร P และ somatostatin สามารถแยกได้ การเพาะเลี้ยงด้วย chondrocytes ชิ้นส่วนของเนื้อเยื่อสมองสามารถผลิตปัจจัยบางอย่างเหล่านี้ได้ซึ่งสามารถทำให้ขบวนการกระจายตัวของ chondrocyte กลายเป็น osteoblasts ได้

[28], [29], [30], [31], [32], [33]

อิทธิพลของปัจจัยภายนอกต่อวัฒนธรรมของ chondrocytes

ผลของความตึงเครียดของออกซิเจนต่อการเผาผลาญของ chondrocytes

ในกรณีส่วนใหญ่วัฒนธรรมของ chondrocyte จะพัฒนาขึ้นภายใต้สภาวะความตึงเครียดของออกซิเจนในบรรยากาศ อย่างไรก็ตามเป็นที่ทราบกันดีว่าchondrocytes ในร่างกายมีอยู่ภายใต้สภาวะ hypoxic และความตึงเครียดของออกซิเจนแตกต่างกันไปตามสภาวะทางพยาธิวิทยาที่แตกต่างกัน ในระหว่างขั้นตอนการสุกมีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงปริมาณเลือดที่สำคัญของท่อน้ำอสุจิ เนื่องจาก vascularization แตกต่างกันในพื้นที่ต่างๆของแผ่นการเจริญเติบโตความตึงเครียดออกซิเจนในพวกเขายังแตกต่างกันไป C. ไบรตันและ R. Heppenstall (1971) แสดงให้เห็นว่าในจานของ tibia ในกระต่ายความตึงเครียดออกซิเจนในพื้นที่ hypertrophic น้อยกว่าในกระดูกอ่อนบริเวณโดยรอบ การวัดค่าการเผาผลาญบางอย่างแสดงให้เห็นว่า chondrocytes สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของออกซิเจนในท้องถิ่น ประการแรกด้วยความตึงเครียดออกซิเจนต่ำการบริโภค chondrocytes จะลดลง เมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนลดลงจาก 21 เป็น 0.04% การใช้กลูโคสจะเพิ่มขึ้นกิจกรรมของเอนไซม์ไกลโคลิเยสและการสังเคราะห์กรดแลคติคจะเพิ่มขึ้น แม้จะมีความตึงเครียดของออกซิเจนต่ำจำนวน ATP, ADP และ AMP ที่ยังคงมีเสถียรภาพ ข้อมูลเหล่านี้บ่งบอกถึงทิศทางของการเผาผลาญของ chondrocyte เพื่อเพิ่มการอนุรักษ์พลังงาน อย่างไรก็ตามกิจกรรมสังเคราะห์และด้วยเหตุนี้กระบวนการของการชดใช้จะเปลี่ยนไปภายใต้ภาวะขาดออกซิเจน

ความเครียดจากออกซิเจนสูงยังส่งผลต่อการเผาผลาญของ chondrocytes ทำให้เกิดการลดลงของการสังเคราะห์ proteoglycans และ DNA การย่อยสลายเมทริกซ์ของกระดูกอ่อน ผลเหล่านี้เป็นกฎที่มาพร้อมกับการผลิตของอนุมูลอิสระออกซิเจน

อิทธิพลของความเข้มข้นของไอออนและแรงดันออสโมติกของสภาพแวดล้อมต่อการทำงานของก้อนเนื้อเยื่อ chondrocytes

ในความเข้มข้นของกระดูกอ่อนไอออนพื้นเมืองอย่างมีนัยสำคัญแตกต่างจากที่เนื้อเยื่ออื่น ๆ : ปริมาณโซเดียมในกลาง extracellular เป็น 250-350 mmoles และ osmolarity ของ - 350-450 mOsm เมื่อแยก chondrocytes จาก VCR และบ่มไว้ในสื่อมาตรฐาน (DMEM (Dulbecco ของกลางที่จำเป็นน้อยที่สุด - Dulbecco ของกลางขั้นต่ำที่จำเป็น) osmolarity - 250-280,7 mOsm) การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสภาพแวดล้อมโดยรอบของเซลล์ นอกจากนี้ความเข้มข้นของแคลเซียมและโพแทสเซียมในอาหารที่ได้มาตรฐานยังต่ำกว่าเนื้อเยื่อพื้นเมืองและความเข้มข้นของแอนไอออนจะสูงขึ้นมาก

การเติมซูโครสลงในอาหารเลี้ยงชีพจะส่งผลให้ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นและทำให้เกิดความเข้มข้นของ H ⁺และแคลเซียมไอออนในซีโอโพล การเปลี่ยนแปลงภายในเซลล์ดังกล่าวสามารถมีอิทธิพลต่อกระบวนการของความแตกต่าง chondrocyte และกิจกรรมการเผาผลาญของพวกเขา เจ Urban, et al (1993) พบว่าการรวมของ³⁵ 8 ซัลเฟตและ³ H-โพรลีน chondrocytes แยกบ่มในมาตรฐานกลาง DMEM 2-4 ชั่วโมงเป็นเพียง 10% ของที่อยู่ในเนื้อเยื่อพื้นเมือง ความเข้มของการสังเคราะห์สารแหลมเมื่อ osmolarity ของกลาง extracellular ของ 350-400 mOsm ใน chondrocytes แยกใหม่และชิ้นส่วนกระดูกอ่อนใน นอกจากนี้ปริมาตร chondrocyte เพิ่มขึ้น 30-40% หลังจากใส่เซลล์ที่แยกได้ในมาตรฐาน DMEM มาตรฐานของ osmolarity ดังกล่าว แต่เมื่อเพาะเลี้ยง chondrocytes ภายใต้ osmolarity ไม่ใช่ทางสรีรวิทยาสำหรับ 12-16 ชั่วโมงเซลล์ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่โดยการลดความเข้มของการเฉือนเป็น osmolarity สังเคราะห์สัดส่วนของกลาง extracellular

พี Borgetti, et al (1995) ศึกษาผลของ osmolarity ของกลาง extracellular ต่อการเจริญเติบโตสัณฐานวิทยาและการสังเคราะห์ของ chondrocytes หมู ผู้เขียนแสดงให้เห็นถึงลักษณะทางสัณฐานวิทยาและชีวเคมีที่คล้ายกันของ chondrocytes เพาะเลี้ยงในสื่อที่มี osmolarity mOsm 0.28 และ 0.38 เมื่อ osmolarity 0.48 mOsm ของกลางในช่วง 4-6 ชั่วโมงแรกของวัฒนธรรมก็สังเกตเห็นการลดลงของการแพร่กระจายของเซลล์และการสังเคราะห์โปรตีน แต่ต่อมาเกิดขึ้นคืนค่าพารามิเตอร์เหล่านี้ที่ในที่สุดก็ถึงค่าควบคุม เมื่อเลี้ยง chondrocytes ในระดับปานกลางกับเซลล์ osmolarity 0.58 mOsm สูญเสียความสามารถในการสนับสนุนกระบวนการเจริญเข้มทางสรีรวิทยาและหลัง 6 วันจำนวน chondrocytes จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ด้วย osmolarity ของ medium, 0.58 mosmol มีการยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนอย่างลึกซึ้ง นอกจากนี้เมื่อเพาะเลี้ยงในสื่อที่มี osmolarity mOsm 0,28-0,38 chondrocytes รักษาฟีโนไทป์ทางสรีรวิทยาที่ osmolarity สูงกว่า (mOsm 0,48-0,58) การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการเปลี่ยนรูปร่างของมือถือเป็นความสูญเสียที่ประจักษ์ฟีโนไทป์ลักษณะ chondrocytes แปลง เป็นเซลล์ที่เป็นพาหะนำโรคเช่นเดียวกับการสูญเสียเซลล์ความสามารถในการประกอบ proteoglycans matrix ผลของการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของ chondrocytes เพื่อตอบสนองต่อการสั่นของ osmolality จำกัด ในสภาพแวดล้อมภายนอก

การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอออนอื่น ๆ ยังสามารถส่งผลต่อกระบวนการสังเคราะห์ทางชีววิทยาใน chondrocytes ดังนั้นระดับของการรวมตัวกันของ³⁵ S (ซัลเฟต) จะเพิ่มขึ้นจากช่วงครึ่งปีกับเพิ่มความเข้มข้นโพแทสเซียมไอออน 5 มิลลิเมตร (ความเข้มข้นในสภาพแวดล้อมมาตรฐานของ DM EM) เพื่อ 10 มิลลิเมตร (ความเข้มข้นใน ECM ที่ในร่างกาย) ความเข้มข้นของแคลเซียมต่ำกว่า 0.5 มิลลิโมลมีส่วนทำให้เกิดการผลิตคอลลาเจนโดย chondrocytes ตัวเต็มวัยขณะที่ความเข้มข้นของ 1-2 มิลลิโมล (ซึ่งสอดคล้องกับความเข้มข้นในมาตรฐาน DM DM) ทำให้เกิดการสังเคราะห์คอลลาเจนที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ พบการเพิ่มขึ้นของระดับแคลเซียมในระดับปานกลาง (2-10 มิลลิโมล) cations ต่าง ๆ เข้าร่วมในสิ่งที่แนบมากับโปรตีน VKM chondrocytes ดังนั้นแมกนีเซียมและแมงกานีสไอออนให้สิ่งที่แนบมากับ fibronectin และ collagen type II ในขณะที่แคลเซียมไอออนไม่เข้าร่วมในสิ่งที่แนบของ chondrocytes กับโปรตีน ดังนั้นผลการศึกษาแสดงให้เห็นถึงการอธิบายผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงของไอออนโพแทสเซียมสารโซเดียมแคลเซียมและ osmolarity ของกลางในฟังก์ชั่นชีวสังเคราะห์ chondrocyte บ่มในสื่อมาตรฐาน

อิทธิพลของความเค้นเชิงกลต่อการเผาผลาญของ chondrocytes

การตรึงรูปของข้อต่อทำให้เกิดการยุบตัวของกระดูกอ่อนซึ่งแสดงถึงความจำเป็นในการกระตุ้นทางกลสำหรับกระบวนการเผาผลาญปกติใน ECM ในกรณีส่วนใหญ่รูปแบบการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่ใช้อยู่ภายใต้สภาวะความดันบรรยากาศปกติ M. Wright และผู้ร่วมเขียน (1996) พบว่าสภาพแวดล้อมทางกลมีผลต่อการเผาผลาญของ chondrocytes การตอบสนองของเซลล์จะขึ้นอยู่กับความเข้มและความถี่ของแรงอัด การทดลองกับการบรรทุกใน explants กระดูกอ่อนข้อต่อที่สมบูรณ์ในหลอดทดลองแสดงให้เห็นการลดลงของการสังเคราะห์โปรตีนและ proteoglycans ภายใต้การกระทำของโหลดคงที่ในขณะที่การโหลดแบบไดนามิกช่วยกระตุ้นกระบวนการเหล่านี้ กลไกที่แน่นอนสำหรับการตระหนักถึงผลกระทบของภาระทางกลที่เกี่ยวกับกระดูกอ่อนมีความซับซ้อนและอาจเกี่ยวข้องกับการเสียรูปของเซลล์แรงดันน้ำความดันออสโมติกศักย์ไฟฟ้าและตัวยึดผิวหน้ากับโมเลกุลของเมทริกซ์ เพื่อศึกษาผลของแต่ละพารามิเตอร์เหล่านี้จำเป็นต้องสร้างระบบที่ตัวแปรหนึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างอิสระ ตัวอย่างเช่นวัฒนธรรมการเพาะเลี้ยงไม่เหมาะสำหรับการศึกษาความผิดปกติของเซลล์ แต่สามารถใช้เพื่อศึกษาผลกระทบโดยรวมของความดันต่อกิจกรรมการเผาผลาญของ chondrocytes การบีบอัดของกระดูกอ่อนที่นำไปสู่ความผิดปกติของเซลล์และยังมาพร้อมกับการเกิดขึ้นของการไล่ระดับสีไฮโดรลิกความดันศักยภาพไฟฟ้าและการไหลของของไหลการเปลี่ยนแปลงทางเคมีกายภาพปัจจัยต่างๆเช่นเนื้อหาของน้ำในเมทริกซ์ความหนาแน่นของค่าใช้จ่ายไฟฟ้าระดับของแรงดันที่ การเปลี่ยนรูปของเซลล์สามารถศึกษาได้โดยใช้ chondrocytes ที่แยกได้ซึ่งแช่อยู่ในเจล agarose หรือ collagen

หลายระบบได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อศึกษาผลของการกระตุ้นทางกลต่อการเพาะเลี้ยงของ chondrocytes นักวิจัยบางคนใช้ระบบเพื่อจุดประสงค์นี้ซึ่งความดันถูกนำไปประยุกต์ใช้กับการเพาะเลี้ยงเซลล์ผ่านทางช่วงก๊าซ ยกตัวอย่างเช่น JP Veldhuijzen, et al (1979) โดยใช้ความดันบรรยากาศข้างต้น 13 กิโลปาสคาลที่ความถี่ต่ำ (0.3 Hz) ในช่วง 15 นาทีสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นในการสังเคราะห์ค่ายและ proteoglycans และลดการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ อาร์สมิ ธ , et al (1996) แสดงให้เห็นว่าการเปิดรับต่อเนื่องของวัฒนธรรมหลักของความดัน chondrocytes วัว (10 MPa) วันที่ 1 เฮิร์ตซ์เป็นเวลา 4 ชั่วโมงที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของการสังเคราะห์ของ aggrecan และคอลลาเจนชนิดที่สองในขณะที่ความดันคงที่ไม่มีผลกระทบต่อกระบวนการเหล่านี้ การใช้ระบบที่คล้ายกันเอ็มไรท์, et al (1996) รายงานว่าแรงดันของวัฏจักรในการเพาะเลี้ยงเซลล์มีความเกี่ยวข้องกับ hyperpolarization ของเยื่อหุ้มเซลล์ของ chondrocytes และการทำงานของ Ca ²⁺ช่องโพแทสเซียม -dependent ดังนั้นผลกระทบของความดันเป็นวงกลมเป็นสื่อกลางโดยช่องไอออนที่เปิดใช้งานโดยการยืดในเยื่อ chondrocyte การตอบสนองของ chondrocytes ต่อความดัน hydrostatic ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการเพาะเลี้ยงเซลล์และความถี่ของภาระที่ใช้ ดังนั้นวงจรความดัน (5 MPa) ช่วยลดการรวมตัวกันของซัลเฟตเข้า chondrocyte monolayer ที่ความถี่ 0.05, 0.25 และ 0.5 เฮิร์ตซ์ในขณะที่ความถี่ดังกล่าวข้างต้น 0.5 เฮิรตซ์รวมซัลเฟตในกระดูกอ่อนชิ้นเพิ่มขึ้น

M. Bushmann et al. (1992) ได้รายงานว่า chondrocytes ในเจล agarose ทำให้เกิดการสังเคราะห์ทางชีวภาพเพื่อตอบสนองความเครียดเชิงกลแบบคงที่และแบบไดนามิกในลักษณะเดียวกับอวัยวะที่ไม่ได้รับการเพาะเลี้ยง ผู้เขียนพบว่าภาระทางกลสร้างแรงกระตุ้น hyperosmotic ตามด้วยการลดลงของค่า pH ใน chondrocytes

สามารถศึกษาผลของการยืดกล้ามเนื้อในการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่แช่อยู่ในเจล แรงยืดสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้เครื่องดูดฝุ่นที่ควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ เมื่อระบบอยู่ในสูญญากาศในระดับหนึ่งด้านล่างของจาน Petri ที่มีการเพาะเลี้ยงเซลล์จะขยายไปตามจำนวนที่กำหนดการเปลี่ยนรูปเป็นส่วนสูงสุดที่ขอบด้านล่างของถ้วยและมีน้อยที่สุดในศูนย์ การยืดตัวจะถูกส่งและเพาะเลี้ยงในจาน petri ของ chondrocytes ด้วยวิธีนี้ Holm-Vall K. , et al (1995) แสดงให้เห็นว่าการเพาะเลี้ยงในคอลลาเจน (ชนิด II) เซลล์ chondrosarcoma เจลที่เพิ่มขึ้นการแสดงออกของ mRNA และ₂ -integrina ₂พี_อาร์ integrin มีความสามารถในการผูกกับคอลลาเจนชนิดที่สอง มันถือเป็น mechanoreceptor เนื่องจากมันมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวทำหน้าที่ของโปรตีนซึ่งจะเชื่อมต่อกับ ECM และ cytoskeleton

ผลของ pH ต่อการเผาผลาญของระบบ Chondrocyte

ค่าความเป็นกรด - ด่างของคราบจุลินทรีย์ใน ECM ของเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนมีความเป็นกรดมากกว่าในเนื้อเยื่ออื่น ๆ A. Maroudas (1980) กำหนดค่า pH ของกระดูกอ่อนข้อที่ 6.9 ว. วชิรไดแอนท์และผู้ร่วมเขียน (1966) พบว่ามีความเป็นกรด - ด่าง 5.5 ในสภาพทางพยาธิวิทยา เป็นที่ทราบกันดีว่า chondrocytes มีชีวิตอยู่ในระดับ PO2 ต่ำซึ่งแสดงถึงบทบาทที่สำคัญของ glycolysis (95% ของการเผาผลาญกลูโคสทั้งหมด) ในการเผาผลาญของเซลล์เหล่านี้ glycolysis มาพร้อมกับการผลิตกรดแลคติคเป็นจำนวนมาก

นอกเหนือไปจากการทำให้เป็นกรดของสิ่งแวดล้อมด้วยผลิตภัณฑ์ของไกลโคลิซิสส่วนประกอบของเมทริกซ์เองมีความสำคัญมาก จำนวนมากของประจุลบถาวรบน proteoglycans extracellular ปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของอิออน: มีความเข้มข้นสูงของไพเพอร์ฟรี (เช่น H ⁺, Na ⁺, K ⁺ ) และความเข้มข้นต่ำของแอนไอออน (เช่น O2, NPHS) นอกจากนี้ภายใต้อิทธิพลของภาระทางกลน้ำจะถูกขับไล่ออกจาก ECM ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มความเข้มข้นของประจุลบที่คงที่และการดึงดูดไอออนบวกต่อเมทริกซ์มากขึ้น นี้จะมาพร้อมกับการลดลงของค่า pH ของสื่อนอกเซลล์ซึ่งมีผลต่อค่า pH ภายในเซลล์จึงปรับเปลี่ยนการเผาผลาญอาหารของ chondrocytes R. Wilkin และ A. Hall (1995) ศึกษาผลของความเป็นกรด - ด่างของสารนอกเซลล์และเซลล์ภายในเซลล์ต่อการสังเคราะห์เมทริกซ์ด้วย chondrocytes วัวแยก พวกเขาสังเกตเห็นการปรับเปลี่ยนเมทริกซ์แบบคู่ด้วยการลดค่าความเป็นกรด - ด่าง ลดลงเล็กน้อยในค่า pH (7.4 <ค่า pH <7.1) na50% เพิ่มขึ้นการรวมตัวของ³⁵ S0 ₄และ³ H-โพรลีนเข้าไปใน chondrocytes ในขณะที่กรดลึก (pH <7.1) ยับยั้งการสังเคราะห์ขึ้น 75% เมื่อเทียบกับ การควบคุม การสร้างค่า pH ต่ำ (6.65) กับไอออนแอมโมเนียทำให้เกิดการสังเคราะห์เมทริกซ์ลดลงเพียง 20% เท่านั้น ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าการปรับ pH ของสารสังเคราะห์เมทริกซ์นอกเซลล์ไม่สามารถอธิบายได้เฉพาะเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง pH ของเซลล์ภายใน นอกจากนี้ chondrocytes มีความสามารถในการควบคุมค่า pH ในเซลล์โดย Na ⁺, H ⁺แลกเปลี่ยน Ca ⁺ -dependent C1 ^_ -NSOZ -CONVEYORS และ H ⁺ / ATPase

[34], [35], [36], [37], [38], [39], [40]

ผลขององค์ประกอบของตัวกลางในการเพาะเลี้ยงต่อการเผาผลาญของ chondrocytes

สื่อในการเพาะเลี้ยง chondrocytes ต้องสอดคล้องกับสภาพการทดลอง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาซีรั่มลูกวัวถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มสภาวะแวดล้อมทางวัฒนธรรม อย่างไรก็ตามเมื่อใช้เซรุ่มควรพิจารณาประเด็นสำคัญหลายประการดังนี้

• การเจริญเติบโตภายนอกของเซลล์จากขอบของเนื้อเยื่อในวัฒนธรรมอวัยวะ,
• ความแปรปรวนขององค์ประกอบของซีรั่มของชุดต่างๆ,
• การปรากฏตัวขององค์ประกอบที่ไม่รู้จักในพวกเขา,
• เพิ่มความเสี่ยงต่อการแทรกแซงสิ่งประดิษฐ์ในการศึกษาอิทธิพลของปัจจัยทางชีววิทยาต่างๆต่อกิจกรรมการเผาผลาญของเซลล์

ตัวอย่างของหลังคือการศึกษาผลของ EGF ต่อ chondrocytes กระดูกอ่อนในหนู EGF กระตุ้นการรวมตัวของ³ -H-thymidine และเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอในเนื้อเยื่อ ความเข้มข้นของซีรัมในเลือดต่ำ (<1%) มีความเข้มข้นสูง (> 7.5%)

เป็นที่ทราบกันดีว่าระดับการสังเคราะห์และการย่อยสลายใน DMEM ที่อุดมด้วยซีรั่มน่องเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับสภาวะในร่างกาย ความแตกต่างระหว่างการเผาผลาญในร่างกายและในหลอดทดลองอาจเกิดจากความแตกต่างระหว่างของเหลวที่มีต่อจุลินทรีย์และสิ่งแวดล้อมที่เซลล์ได้รับการเพาะเลี้ยง D. Lee, et al (1997) เป็น chondrocytes เลี้ยงวัวหนุ่ม agarose โดยใช้สื่อที่มีสารอาหาร DMEM, อุดมไปด้วยเซรั่มลูกวัว 20% และมีจำนวนมากของ allogeneic น้ำไขข้อปกติ การปรากฏตัวของของเหลวในไขข้อในสื่อทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของจำนวน proteoglycans ถึง 80% ของจำนวนทั้งหมดของของเหลว synovial ผลที่ได้แสดงให้เห็นว่าของเหลวในเชื้อโรคทำให้อัตราการเผาผลาญใกล้เคียงกับในร่างกายโดยมีระดับการสังเคราะห์ glycosaminoglycans ระดับสูงและระดับเซลล์ต่ำ

G. Verbruggen, et al (1995) แสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์ของ³⁵ S-arrpeKaHa chondrocytes มนุษย์เลี้ยงใน agarose ใน DMEM โดยไม่ต้องเซรั่มเป็น 20-30% ของระดับของการสังเคราะห์ข้อสังเกตใน DMEM ที่เสริมด้วยซีรั่มลูกวัว 10% ผู้เขียนกำหนดขอบเขตที่ IGF-1, IGF-2, TGF-P หรืออินซูลินจะคืนค่าการผลิต aggrecan ในสื่อที่ปราศจากซีรัม ผู้เขียนได้ข้อสรุปว่าอินซูลิน 100 ng / ml, IGF-1 หรือ IGF-2 บางส่วนลดการสังเคราะห์ aggrecan ลงเหลือ 39-53% ของระดับการควบคุม ด้วยการรวมกันของปัจจัยเหล่านี้ไม่ได้มีการระบุปรากฏการณ์ synergistic หรือ accumulated ในเวลาเดียวกัน, 10 ng / ml ของ TGF-P ในการปรากฏตัวของ 100 นาโนกรัมอินซูลินมล. / กระตุ้นการสังเคราะห์ของ aggrecan ถึง 90% หรือมากกว่าระดับอ้างอิง สุดท้ายซีรัมทรัสต์รินเดี่ยวหรือร่วมกับอินซูลินไม่มีผลต่อการสังเคราะห์ aggrecan เมื่อซีรั่มลูกวัวถูกแทนที่ด้วย albumin จากโควตาวัวทำให้ปริมาณรวมของ aggrecan ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ การเสริมคุณค่าของอาหารสำหรับการเพาะเลี้ยงอินซูลิน IGF หรือ TGF-P ช่วยคืนความสามารถในการผลิต aggrecan aggregates ได้บางส่วน ในกรณีนี้ IGF-1 และอินซูลินสามารถรักษา homeostasis ในเซลล์เพาะเลี้ยง หลังจาก 40 วันของวัฒนธรรมในการเติม 10-20 ng / ml IGF-1 สังเคราะห์ proteoglycan ถูกเก็บรักษาไว้ในระดับเดียวกันหรือสูงกว่าในการเปรียบเทียบกับสื่อที่มีลูกวัวซีรั่ม 20% กระบวนการ catabolic ดำเนินไปอย่างช้าในสื่อเสริมด้วย IGF-1 กว่าในกลางเสริมด้วยวิธีการแก้ปัญหาอัลบูมิ 0.1% แต่ค่อนข้างเร็วในสื่อเสริมด้วยซีรั่ม 20% ในวัฒนธรรมที่มีอายุยืนยาว 20 ng / ml IGF-1 รักษาสถานะที่เสถียรของเซลล์

D. Lee, et al (1993) เมื่อเทียบกับผลกระทบขององค์ประกอบของกลางวัฒนธรรม (DMEM, DMEM + 20% ลูกวัวเซรั่ม DMEM + 20 ng / ml IGF-1) ในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอในวัฒนธรรมของกระดูกอ่อนชิ้นวัฒนธรรม monolayer และการระงับใน agarose . เมื่อเพาะเลี้ยงในโพแทสเซียมในซีรัมผู้เขียนได้สังเกตเห็นแนวโน้มที่จะทำกลุ่ม chondrocytes เป็นกลุ่มก้อนใหญ่ เซลล์ที่เพาะเลี้ยงได้โดยไม่ใช้ซีรั่มหรือมี IGF-1 ถูกเก็บไว้ในโพแทสเซียมกลมที่ประกอบเป็นกลุ่มเล็ก ๆ แต่ไม่ก่อตัวเป็นมวลขนาดใหญ่ ใน monolayer การสังเคราะห์ดีเอ็นเอสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติในสื่อที่มีซีรัมมากกว่าในอาหารที่อุดมด้วย IGF-1 การสังเคราะห์ดีเอ็นเอในหลังมีค่าสูงกว่าสภาพแวดล้อมที่ไม่มีการเติม ในการเพาะเลี้ยง chondrocytes ในสารแขวนลอยใน agarose ในอาหารที่ไม่ได้เสริมและในอาหารที่มี IGF-1 ไม่มีความแตกต่างในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ ในเวลาเดียวกันสารละลายเลี้ยง chondrocytes ใน agarose ในสื่อเสริมด้วยเซรั่มได้รับการพร้อมกับการรวมตัวที่เพิ่มขึ้นของ radionucleotide ³ H-thymidine เมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมอื่น ๆ

วิตามินซีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกระตุ้นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างเกลียวที่มีเสถียรภาพของเส้นใยคอลลาเจน Chondrocytes ขาดกรดแอสคอร์บิกสังเคราะห์สารตั้งต้นที่ไม่ใช่ไฮดรอกซิลของคอลลาเจนที่หลั่งช้าๆ การแนะนำให้ใช้กรดแอสคอร์บิก (50 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร) ทำให้เกิดการเกิดไฮดรอกซีเลชันของคอลลาเจนชนิดที่ 2 และ 9 และการหลั่งของสารเหล่านี้ในปริมาณปกติ การเสริมวิตามินซีไม่ส่งผลต่อระดับการสังเคราะห์ proteoglycans ดังนั้นการหลั่งของคอลลาเจนจะได้รับการควบคุมโดยอิสระจากการหลั่งของ proteoglycans

[41], [42], [43], [44], [45], [46], [47]