3.1细胞生命周期性变化 动物细胞在体外进行培养时,经历了对体外生活环境适应的阶段(潜伏期)、适宜条件下生长繁殖活动旺盛的阶段(指数生长期)
3.1细胞生命周期性变化
动物细胞在体外进行培养时,经历了对体外生活环境适应的阶段(潜伏期)、适宜条件下生长繁殖活动旺盛的阶段(指数生长期)、自身和体外环境对生长活动影响的阶段(稳定期)、代谢产物过多积累而制约生长的阶段(衰亡期)[5]。
潜伏期:从在培养基上接种离体动物细胞开始到所接种细胞对体外生长新环境慢慢适应并进行繁殖的一个阶段,在此过程中离体动物细胞在逐渐的适应,生长速度明显较慢,细胞数量不断增加,基本没有进行分裂。
指数生长期:在体外培养的活细胞全部进行分裂,数量大幅度增加的一个阶段。指数生长期的细胞新陈代谢加快,细胞质增加明显,分裂速度加快,期间生长速度与数量增加的最快,在一定体积的培养基上接种一定数量的细胞,此培养基中细胞的指数生长期一般较长。此时能够判断细胞生长是否旺盛:MI=(分裂相个数/1000个细胞)×100%[6]。
稳定期:培养基单位面积内细胞的数量饱和,可发展的空间越来越少,细胞逐渐停止增殖的一个阶段。此时细胞虽仍然有代谢活动,但生命活动产生的代谢废物开始不断积累,生长的环境也逐渐恶劣,营养耗尽,pH降低,在这样的环境条件下导致细胞生长将会出现停止甚至是细胞死亡[7]。
衰亡期:细胞数量持续增加,代谢产物不断积累,产生对细胞有害的废物以至于细胞大量死亡的一个阶段。衰亡期的细胞大面积死亡,数量在不断减少,细胞生命活动减弱,死亡数目大于新生的细胞数目[8]。
3.2体内外细胞的差异
在体外营养环境下培养的动物细胞,与动物机体内的细胞相比,细胞分化特征不明显,免疫调节系统之间的相互联系减少,形态与功能变得更加单一,有的细胞能够发生一系列转化变成恶性细胞而无限制的进行增殖。
4.动物细胞培养所需条件
无菌无毒环境:在体外营养环境进行培养的细胞没有免疫调节能力,防御能力低,一方面,外界微生物和有毒物质对它的感染更容易,另一方面,细胞自身代谢产生的废物积累对细胞的生命活动产生抑制甚至毒害作用,因此在体外进行细胞培养时应防止微生物及有害物质的侵染并及时的清理细胞自身产生的代谢废物来保证无菌无毒的培养环境[9]。
恒温:37℃。在适宜而恒定的温度下体外培养的细胞活力最强,代谢活动旺盛,增殖能力也比较强,在大规模的工业生产中有利于进行传代培养而获得大量的产品[10]。温度过低,细胞内代谢活动的酶活力变低,代谢缓慢不适宜生长;温度也不能太高,太高的温度会使细胞失水过多死亡。
气体环境:CO2和O2。二氧化碳一部分来自于细胞自身的代谢活动,主要调节了培养基的pH,使营养环境更适宜于细胞生存繁殖;另一部分需要额外加入。氧气在细胞的代谢活动中主要作用是参加了三羧酸循环,形成细胞的生长组分和能量而维持细胞基本的生命活动[11]。
pH:7.2-7.4。在一定范围内酸碱度适宜的培养基有利于细胞的生长代谢,如果pH值大于7.4,培养的细胞不易发生贴壁;培养基的pH可以是弱酸性,但pH值不能低于6.8。维持培养基pH的缓冲物质可以为细胞提供一定的无机离子以及水分。
培养基:是培养的细胞附着、赖以生存并生长繁殖的场所,为细胞的生长繁殖提供碳源、氮源、无机盐、维生素、水、必须的微量元素等,需要特殊培养的细胞可以在培养基中加入生长因子而提供细胞自身无法合成的物质,另外,在一些培养基中缺乏某种必需元素或者创造特殊的营养环境,以此筛选出一些特定的细胞。