Влияние состава среды для культивирования на метаболизм хондроцитов
Влияние состава среды для культивирования на метаболизм хондроцитов. Среда для культивирования хондроцитов должна соответствовать условиям эксперимента. В последние годы для оптимизации условий культивирования используют телячью сыворотку. Однако при использовании сыворотки необходимо учитывать ряд важных моментов:
• наружный рост клеток от периферии ткани в культурах органа,
• вариабельность состава сывороток различных серий (Morales Т., 1991я),
• наличие в них неизвестных компонентов,
• повышенный риск возникновения помех, артефактов при исследовании влияния различных биологических факторов на метаболическую активность клеток.
Примером последнего может служить исследование (Ribault D. и соавт., 1997) влияния ЭФР на хондроциты хряща у крыс. ЭФР стимулировал включение 3Н-тимидина и повышение содержания ДНК в культуре. Этот эффект был более выражен при низких концентрациях сыворотки (<1%), однако при высокой концентрации (>7,5%) эффект исчезал.
Хорошо известно, что уровни синтеза и деградации в DMEM, обогащенной телячьей сывороткой, значительно повышены по сравнению с условиями in vivo. Различия между метаболизмом in vivo и in vitro могут быть вызваны различиями между синовиальной жидкостью и средой, в которой культивируются клетки. D. Lee и соавторы (1997) культивировали хондроциты молодых быков в агарозе с использованием питательной среды, содержащей DMEM, обогащенную 20% телячьей сывороткой и большим количеством нормальной аллогенной синовиальной жидкости. Наличие синовиальной жидкости в среде индуцировало увеличение количества протеогликанов, до 80% от общего количества синовиальной жидкости. Полученные результаты свидетельствуют о том, что синовиальная жидкость в культуре индуцирует уровень метаболизма, аналогичный таковому in vivo, с высоким уровнем синтеза гликозаминогликанов и низким уровнем деления клеток.
G. Verbruggen и соавторы (1995) показали, что синтез 35S-arrpeKaHa хондроцитами человека, культивируемыми в агарозе в DMEM без сыворотки, составил 20-30% от уровня синтеза, наблюдаемого в DMEM, обогащенной 10% телячьей сывороткой. Авторы определи степень, при которой ИФР-1, ИФР-2, ТФР-Р или инсулин восстанавливают продукцию аггрекана в среде без сыворотки. Авторы сделали заключение, что 100 нг/мл инсулина, ИФР-1 или ИФР-2 частично восстанавливают синтез аггрекана до 39-53% от контрольного уровня. При комбинации перечисленных факторов явлений синергизма или кумуляции не выявлено. В то же время 10 нг/мл ТФР-Р при наличии 100 нг/мл инсулина стимулировали синтез аггрекана до 90% и более от референтного уровня. И наконец, трансферрин сыворотки человека, один или в комбинации с инсулином, не влиял на синтез аггрекана. При замене телячьей сыворотки бычьим сывороточным альбумином содержание агрегатов аггрекана значительно снизилось. Обогащение среды для культивирования инсулином, ИФР или ТФР-Р частично восстанавливало способность клеток продуцировать агрегаты аггрекана. При этом ИФР-1 и инсулин способны поддерживать гомеостаз в культурах клеток. После 40 дней культивирования в среде, обогащенной 10-20 нг/мл ИФР-1, синтез протеогликанов поддерживался на том же уровне или даже на более высоком по сравнению со средой, содержащей 20% телячьей сыворотки. Ка-таболические процессы протекали медленнее в среде, обогащенной ИФР-1, чем в среде, обогащенной 0,1% раствором альбумина, но несколько быстрее в среде, обогащенной 20% сывороткой. В длительно живущих культурах 20 нг/мл ИФР-1 поддерживает стабильное состояние клеток (Campbell М. et al., 1984).