Влияние концентрации ионов
Влияние концентрации ионов и осмотического давления окружающей среды на функцию хондроцитов. В нативном хряще концентрация ионов значительно отличается от таковой в других тканях: содержание натрия во внеклеточной среде составляет 250 — 350 ммоль, а ее осмолярность — 350-450 мосмоль. При изолировании хондроцитов из ВКМ и инкубации их в стандартных средах (DMEM (Dulbecco's Minimal Essential Medium — минимальная эссенциальная среда Дульбекко) осмолярность — 250-280,7 мосмоль) резко изменяется окружающая клетки среда. Кроме того, концентрация кальция и калия в стандартных средах значительно ниже, чем в нативной ткани, а концентрация анионов — значительно выше.
Добавление в среду сахарозы приводит к повышению ее осмолярнос-ти и индуцирует преходящее внутриклеточное повышение концентрации Н+и анионов кальция в цитозоле (DascaluA. etal., 1996). Подобные внутриклеточные изменения могут влиять на процессы дифференцировки хондроцитов и их метаболическую активность. J. Urban и соавторы (1993) обнаружили, что включение 358-сульфата и 3Н-пролина изолированными хондроцитами, инкубируемыми в стандартной среде DMEM в течение 2-4 ч, составило только 10% от такового в нативной ткани. Интенсивность синтеза достигла максимума при осмолярности внеклеточной среды 350-400 мосмоль как в только что изолированных хондроцитах, так и в эксплантатах хрящевой ткани. Более того, объем хондроцитов увеличился на 30-40% после помещения изолированных клеток в стандартную среду DMEM указанной осмолярности. Однако при культивировании хондроцитов в условиях нефизиологичной осмолярности в течение 12-16 ч клетки адаптируются к новым условиям, уменьшая интенсивность биосинтеза пропорционально сдвигу осмолярности внеклеточной среды.
P. Borgetti и соавторы (1995) исследовали влияние осмолярности внеклеточной среды на рост, морфологию и биосинтез хондроцитов свиньи. Авторы продемонстрировали схожие биохимические и морфологические особенности хондроцитов, культивируемых в средах с осмолярнос-тью 0,28 и 0,38 мосмоль. При осмолярности среды 0,48 мосмоль в течение первых 4-6 ч культивирования наблюдали снижение пролиферации клеток и синтеза белков, однако в дальнейшем происходило восстановление этих параметров, которые в конце концов достигли контрольных величин. При культивировании хондроцитов в среде с осмолярностью 0,58 мосмоль клетки теряют способность поддерживать физиологическую интенсивность пролиферативных процессов и через 6 дней значительно уменьшается количество хондроцитов. При осмолярности среды 0,58 мосмоль наблюдают глубокое угнетение синтеза белков. Кроме того, при культивировании в средах с осмолярностью 0,28-0,38 мосмоль хондроциты сохраняют физиологический фенотип, при более высокой осмолярности (0,48-0,58 мосмоль) происходят значительные изменения морфологии клеток, что проявляется утратой характерного фенотипа, превращением хондроцитов в фибробластоподобные клетки, а также потерей клетками способности к сборке матриксных протеогликанов. Результаты данного исследования свидетельствуют о способности хондроцитов реагировать на ограниченные колебания осмолярности внеклеточной среды.