软骨细胞(Chondrocyte)
软骨细胞是在健康软骨中发现的唯一细胞。它们产生并维持软骨基质,软骨基质主要由胶原蛋白和蛋白聚糖组成。虽然成软骨细胞这个词通常用来描述不成熟的软骨细胞,但这个术语并不精确,因为软骨细胞的祖细胞(起源于骨髓,以一种干细胞的形式出现)可以根据需要分化成各种类型的细胞。当它们分化成软骨细胞时,它们开始是成软骨细胞,积极地产生软骨蛋白(软骨的主要物质)的分泌物,以构建和修复组织。本文就软骨细胞的结构、功能及标志物作一综述。
软骨细胞的结构
软骨细胞是软骨中唯一的细胞类型。由于它们在软骨中的不同位置,软骨细胞具有不同的形态。幼年软骨细胞位于软骨组织的表层。它们分散分布,体积小,呈椭圆形,长轴平行于软骨表面。细胞质呈弱碱性,常见有不同数量的脂滴。
成熟的软骨细胞主要分布在软骨小凹陷中,以2-8个为一组。在电子显微镜下,软骨细胞具有突起和褶皱,细胞质中有大量的粗面内质网、发达的高尔基复合体和少量线粒体。软骨细胞埋藏在软骨间质中,位于一个被称为软骨小腔的小腔体内(见图1)。
图1. 软骨细胞的结构
软骨细胞(Chondrocyte)的功能
软骨细胞是存在于软骨中的成熟细胞。它们构成了软骨的细胞基质,在组织内执行多种功能,包括通过凝胶状层促进流体的交换。由于软骨缺乏血管化,它依赖于这种交换来获得营养并排泄废物。完全成熟的软骨细胞往往呈圆形,它们可能会在软骨网络中的小团体中聚集在一起。
以关节软骨(AC)为例,与骨骺生长板的软骨细胞相比,AC的软骨细胞扮演着不同的功能。AC的软骨细胞有助于关节活动,而骨骺生长板的软骨细胞调节骨骺板的生长。由于本文重点关注骨关节炎(OA),我们只涉及AC的软骨细胞。软骨细胞是代谢活跃的细胞,合成并周转大量的细胞外基质(ECM)成分,如胶原蛋白、糖蛋白、蛋白多糖和透明质酸 [1] [2]。
软骨细胞与膝关节炎
正如前面提到的,软骨细胞在软骨的代谢中发挥着不可替代的作用。日常生活中的奔跑、跳跃等动作会导致关节软骨的磨损。膝关节炎是由关节软骨磨损引起的。关节软骨是关节中最重要的结构,它具有缓冲应力和减少摩擦等一系列关节保护功能。随着年龄的增长、反复的运动损伤和体内状况的变化,关节中积累的微创伤和有害物质的堆积会导致软骨受损、裂纹和脱落,最终引发膝关节炎。
软骨细胞的标志物
在本文的最后一节中,我们在下表中列出了软骨细胞的最常见标志物。软骨细胞标志物是指几种特殊的蛋白质,用于区分软骨细胞与其他细胞类型。
ACAN | ANXA6 | CD151 | CD29 | CD44 | CEP68 | CHI3L1 | CHI3L2 |
COL10A1 | COL1A2 | COL9A1 | COMP | CTSB | IGF1 | IGF2 | ITGA3 |
MIA | MMP13 | PCNA | SDC3 | SOX9 | SPARC |
参考文献:
[1] Hemanth Akkiraju and Anja Nohe. Role of Chondrocytes in Cartilage Formation, Progression of Osteoarthritis and Cartilage Regeneration [J]. J Dev Biol. 2015;3(4):177-192.
[2] Archer CW, Francis-West P. The chondrocyte [J]. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2003;35:401–404.