细胞是如何生长的?
培养细胞的生长过程:潜伏期→指数生长期→停滞期。
一.潜伏期:
接种细胞后,它们经历悬浮期,在此期间它们悬浮在培养基中。此时细胞质收缩,细胞体呈球形。然后细胞粘附在载体表面,这叫粘附,悬浮期结束。细胞的粘附速度与细胞类型、培养基的成分和载体的理化性质密切相关。一般情况下,原代培养的细胞贴壁速度较慢,可达10-24小时以上,而传代培养的细胞贴壁速度较快,一般需要10-30分钟。细胞贴壁后,需要经过一个潜伏期,才能进入生长增殖期。原代培养细胞的潜伏期约为24-96小时或更长,而连续细胞系和肿瘤细胞的潜伏期较短,仅为6-24小时。
第二,指数增长阶段。
这是细胞增殖最旺盛的阶段,有丝分裂细胞较多。指数增殖期的有丝分裂期数目可作为判断细胞生长是否旺盛的重要指标。通常用有丝分裂指数(MI)表示,即一个细胞群体中每1000个细胞的有丝分裂相数。平均细胞分裂指数在0.1%-0.5%之间,与原
子代细胞的有丝分裂指数较低,而连续细胞和肿瘤细胞的有丝分裂指数可高达3%-5%。
指数增殖期的细胞是细胞活力的最佳时期,是进行各种实验的最佳时期,也是冷冻细胞的最佳时机。当接种细胞数量合适时,指数增殖期持续3-5天,随着细胞数量的增加和生长空间的减小,细胞最终相互接触并融合成块。正常细胞相互接触后能抑制细胞运动,称为接触抑制。而恶性肿瘤细胞没有接触抑制,可以继续移动增殖,导致细胞向三维空间扩张,细胞堆积。细胞接触合并成块后,虽然发生了接触抑制,但只要营养充足,细胞仍能增殖分裂,所以细胞数量仍在增加。但当细胞密度进一步增加,培养液中的营养物质减少,代谢产物增加时,由于营养物质耗竭和代谢产物的作用,细胞分裂停止,称为密度抑制。
3.停滞期
细胞数量达到饱和密度后,如果不及时传代,细胞将停止增殖,进入停止期。此时细胞数量持平,故又称平台期。停滞期的细胞虽然不增殖,但仍有代谢活动。如果细胞不进行分离和传代,会受到营养耗竭、代谢物积累、pH下降等因素的毒害,导致形态改变,贴壁细胞脱落,严重者会出现死亡。所以要及时传代。
培养细胞的基本形态特征
培养细胞的形状随附着支持物的形状而变化,最常见的细胞附着在平面支持物上。普通光学显微镜下,活细胞均质透明,结构不明显。生长期细胞常有1-2个核仁。
当细胞功能不好时,细胞轮廓会增强,对比度增加。如果细胞质中有时出现颗粒、液滴和空泡,说明细胞代谢不良。
根据体外培养的细胞能否贴附于支架上的生长特性,可分为贴附生长和悬浮生长两大类。贴壁细胞可粘附于支持物表面并在培养中生长。比如羊水细胞是贴壁细胞,往往表现为成纤维细胞和上皮细胞的生长。悬浮细胞在培养基中悬浮生长。
(1)成纤维细胞
当细胞形态与成纤维细胞相似时,培养的细胞可称为成纤维细胞。这类细胞因其形态与体内成纤维细胞相似而得名。细胞在支持物表面以梭形或不规则三角形生长。细胞中央有一椭圆形细胞核,细胞质伸出2-3厘米,长短不一。除了真正的成纤维细胞外,所有来源于中胚层基质的组织细胞都经常以这种形状生长。
(2)上皮细胞
这类细胞在培养容器支架上的生长具有扁平、不规则多边形的特点,细胞中央有一圆形细胞核,细胞之间紧密相连,像单个膜一样生长。来源于内胚层和外胚层的细胞,如皮肤、表皮衍生物和消化道上皮,在培养时都以上皮形式生长。
(3)游走细胞
这种类型的细胞分散在支持物上生长,并且通常不连接成块。细胞质常伸出伪足或突起,呈主动游走或变形运动,速度快且不规则。这类细胞不是很稳定,有时很难和其他类型的细胞区分开来。在一定条件下,由于细胞密度的增加,它可以类似于多边形或原纤化成精细的包裹。常见于羊水细胞培养早期。