7 عوامل تؤثر على نمو الخلايا

خلاصة: يتم زرع الخلايا في المختبر وتفقد تنظيم الجسم والتحكم فيه. لذلك ، بالإضافة إلى تلبية المتطلبات الغذائية ، يجب أن تكون البيئة التي تعيش فيها الخلية قريبة من البيئة المعيشية خلال النهار. يمكن أن تؤثر ظروف ثقافة البيئة مثل درجة الحرارة والضغط التناضري ودرجة الحموضة وما إلى ذلك على نمو الخلايا.

1. درجة الحرارة

عموما ، درجة الحرارة المناسبة لزراعة خلايا الثدييات والدواجن في المختبر هي 37 ~ 38 ℃. ستؤثر درجة الحرارة المرتفعة جدًا أو المنخفضة جدًا على نمو الخلايا. قدرة الخلايا على تحمل درجات الحرارة المنخفضة أقوى من قدرة المقاومة للحرارة.

تحت درجة حرارة منخفضة ، يتم تقليل حيوية استقلاب الخلية والانقسام النووي. عندما تكون درجة الحرارة أقل من 0 درجة مئوية ، على الرغم من أنها تؤثر على استقلاب الخلايا ، فليس لها أي تأثير ضار. عندما يتم وضع الخلية في 23 ~ 25 ℃ ، يمكن للخلية البقاء على قيد الحياة والنمو ، ولكن السرعة تبطئ.

ومع ذلك ، بالنسبة لخلايا الأسماك ، فإن درجة حرارة الثقافة المناسبة هي 23 ~ 25 ℃. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا ، تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون نقطة التجمد ، فستموت الخلايا بسبب تجميد الماء خارج الخلية والسيتوبلازم ، ولكن إذا تمت إضافة الجلسرين أو سلفوكسيد ثنائي الميثي إلى الوسيط (DMSO) وعوامل وقائية أخرى ، بعد أن يتم غلقها في أمبولات ، توضع في النيتروجين السائل أو الثلاجة ذات درجة الحرارة المنخفضة (-70 ℃) ، يمكن أن تلعب دورا وقائيا ، في هذا الوقت يمكن للخلايا تحمل درجات حرارة أقل من-70 ℃ ، يمكن تخزينها لفترة طويلة ، بعد أن يستمر استرداد الخلية في النمو والتكاثر ، ولا تتأثر خصائص الخلية بأي شكل من الأشكال. هذه هي الوسيلة الرئيسية للحفاظ على الخلايا.

درجة الحرارة العالية ليست جيدة لزراعة الخلايا. يتم زرع الخلايا عند 39 ~ 40 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ، وسوف تعاني من أضرار معينة ، ولكن لا يزال من الممكن التعافي ، لكنهم لا يستطيعون تحمل ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 2 ℃ لعدة ساعات ، أي ، مثقف عند 41 ~ 42 ℃ لمدة ساعة واحدة ، تلف الخلايا خطير ، ويتم قتل معظم الخلايا عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 43 درجة مئوية. تسبب درجة الحرارة المرتفعة بشكل رئيسي تعطيل الإنزيمات ، وتدمير الدهون ، وتدمير الانقسام النووي. إنتاج تجلط الدم يجعل الخلايا تخثر وتثبيط البروتينات. لذلك ، تتجنب الخلايا دائمًا درجة الحرارة العالية عندما يتم زراعتها في المختبر.

2. الضغط التناضري

يمكن للخلايا أن تنكمش أو تنتفخ وتتمزق على الفور في محلول مفرط التوتر ومحلول ناقص التوتر. لذلك ، الضغط التناضري هو أحد الشروط المهمة لزراعة الخلايا في المختبر. يرتبط الحفاظ على الضغط التناضري لخلايا الأنسجة الحيوانية والثدييات في زراعة المختبر بشكل أساسي بخلايا NaCl ، ولكن لا يمكن تجاهل العلاقة بين الإلكتروليتات الأخرى والضغط التناضلي. ومن المهم للغاية التحكم في توازن الأيونات في الوسط وفقًا لنسبة معينة للحفاظ على الضغط التناضري الطبيعي. هذا ليس فقط للحفاظ على توتر الخلايا ، ولكن أيضًا لتنظيم استقلاب الخلايا. لأن النقل الأيوني خارج الخلية وتركيز الأيونات يغيران نقل العناصر الغذائية الأخرى (مثل الأحماض الأمينية والسكريات وما إلى ذلك) ، مما يؤثر بشكل مباشر على نظام التوليف الخلوي الأساسي.

يختلف الضغط التناضري المثالي باختلاف أنواع الخلايا والأعراق. يعتبر الضغط التناضحي للبلازما البشرية mmol/L ، وهو الضغط التناضحي المثالي لاستزراع الخلايا البشرية في المختبر. يكون الضغط التناضري لخلايا الثدييات عمومًا ، بالميليمتر مول/لتر. خلايا الفأر حوالي 800 ملي مول/لتر. في التطبيقات العملية ، يمكن أن يكون الضغط التناضري 260-320 مليمول/لتر مناسبًا لمعظم الخلايا.

3. بيئة الغاز وقيمة PH

زراعة الخلايا في المختبر تتطلب بيئة غاز مثالية. الأكسجين وثاني أكسيد الكربون هما الشرطان الضروريان لبقاء الخلايا.

• أكسجين

يشارك الأكسجين في دورة حمض الترايكاربوكسيليك للخلية لإنتاج الطاقة لتزويد الخلايا للنمو والانتشار وتوليف المكونات المختلفة المطلوبة. يمكن لبعض الخلايا الحصول على الطاقة من خلال تحلل السكر في ظل ظروف نقص الأكسجين ، ولكن معظم الخلايا لا يمكنها البقاء على قيد الحياة تحت نقص الأكسجين. عادة ما يتم الحفاظ على توتر الأكسجين أقل قليلاً من حالة الغلاف الجوي ، وإذا كان الضغط الجزئي للأكسجين يتجاوز محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي ، فقد يكون ضارًا لبعض الخلايا.

• ثاني أكسيد الكربون

عند استخدام الزراعة المفتوحة (قارورة مستنبت لغطاء الرأس أو استزراع اللوحة) ، توضع الخلايا بشكل عام في بيئة غاز مختلطة من الهواء وثاني أكسيد الكربون السائب. CO2 ليس فقط مستقلب للخلايا ، ولكن أيضًا موقع نمو للخلايا. يتعلق الأمر بالحفاظ على pH للوسط. في حالة انخفاض تركيز ثاني أكسيد الفحم في الزجاجة محكمة الغلق ، من السهل نمو الخلايا ، بشكل عام ليس أقل من ، وإلا فإنها ستتلف الخلايا. زيادة CO2 سوف يقلل من قيمة الرقم الهيدروجيني.

• قيمة pH

معظم الخلايا تكون مناسبة للنمو في ظل ظروف pH من من من 50 إلى 50 ، وأقل من pH وph أو أعلى من pH وضار بالخلايا ، وحتى التنكس أو الموت. خلايا مختلفة لها متطلبات مختلفة لـ pH. البيئة الحمضية أكثر ملاءمة لنمو الخلايا من البيئة القلوية.

4. غير سامة ومعقمة

غير سامة ومعقمة هي الظروف البيئية الأساسية لزرع الخلايا في المختبر. تتعمق الخلايا في الجسم الحي وتغزو أحيانًا البكتيريا أو المواد الضارة. لأن الجسم يحتوي على نظام قوي للقضاء على السموم ونظام مناعي ، يمكن إزالة السموم منه أو التخلص منه دون أن يتلف بسهولة. ولكن في البيئة المختبرية ، يتم فقدان نظام الدفاع. بمجرد غزو المواد الضارة أو التلوث الجرثومي ، يمكن أن يؤدي إلى موت الخلايا والتخلي عن كل الجهود السابقة. على سبيل المثال ، إذا كانت هناك سمية خلوية على قارورة الثقافة ، طبق الثقافة ، متوسطة ، وسدادة الزجاجة ، يمكن أن تسبب عملية الثقافة موت الخلايا. لذلك ، عند اختيار هذه الأواني والمواد ، يجب الانتباه إليها. إذا لم يتم تطهير هذه العناصر تمامًا ، فإنها تحمل البكتيريا أو تلوث الخلايا عن طريق الخطأ أثناء عملية التشغيل ، فإنها ستسبب أيضًا موت الخلايا. في حالة حدوث تلوث متقاطع ، تفقد الخلية الأصلية خصائصها الأصلية. لذلك يجب إيلاء الاهتمام الكافي.

5. الإشعاع والموجات فوق الصوتية

• ضوء مرئي

الطول الموجى للضوء المرئي هو: ~ 780 نانومتر. ضوء ملون مختلف من الضوء المرئي يمكن أن يسبب انحطاط الخلية ، ويطيل فاصل الانشطار النووي ، ويقلل بشكل كبير من قدرة الارتباط الخلوي. لذلك ، يجب أن تتجنب الخلايا المستزرعة في المختبر أشعة الشمس المباشرة ، ويفضل أن تكون في الزراعة أو التخزين على المدى القصير في الظلام.

• الأشعة فوق البنفسجية

لا تتغير الخلايا ذات التحمل القوي تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية الضعيف كثيرًا ، لكنها تلحق الضرر بالخلايا الحساسة. عندما تكون الأشعة فوق البنفسجية قوية ، لا يمكن إجراء الانقسام الكامل ؛ يزداد التآزر أثناء الانقسام.

• إشعاع

الأشعة السينية لها ضرر واضح للخلايا. يمكن أن تؤثر الأشعة ب على تقسيم النوى. تقلل الأشعة R عدد الانقسامات النووية وتسبب انقسامات نووية غير طبيعية ، والتي يمكن أن تسبب موت الخلايا.

• الموجات فوق الصوتية

تحت الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية ، سوف تمزق الخلايا بسرعة. سبب موت الخلايا ناتج عن التجويف. عندما تكون الموجات فوق الصوتية في موضع عرض واط/مكعب ، تتعرض الخلايا للتلف وتكون الكروموسومات منحرفة ، وتكون الكروموسومات النووية هي أول الكروموسومات المضلعة.

6. كثافة بذر الخلايا

في زراعة الخلايا في المختبر ، يؤثر عدد بذر الخلايا على نمو الخلايا. كثافة البذر المناسبة يمكن أن تعزز تكاثر الخلايا. إذا كانت كثافة البذر منخفضة جدًا أو مرتفعة جدًا ، فإنها لا تساعد على نمو الخلايا وتكاثرها.

يجب تحديد كيفية اختيار تركيز التطعيم المناسب وفقًا لعملية التمثيل الغذائي والنمو وسرعة التكاثر للخلايا واحتياجات العمل. بشكل عام ، يجب تلقيح الخلايا ذات التمثيل الغذائي القوي والنمو السريع (مثل الخلايا السرطانية) بتركيز منخفض ؛ بينما لخلايا الأنسجة الطبيعية ، يكون النمو أبطأ والتمثيل الغذائي غير قوي بما فيه الكفاية ، ويمكن أن يكون تركيز التطعيم مرتفعًا ؛ إذا كان للحفاظ على البذور أو عدم الحاجة إلى استخدام عاجل ، يمكن أن يكون التطعيم أقل ؛ في بعض الأحيان من أجل تسهيل مراقبة مورفولوجيا الخلية وهيكلها ، يمكن أيضًا تقليل تركيز التطعيم بشكل مناسب.

7. سرعة دوران الحاويات

في بعض الأحيان يتم تدوير الخلايا المستزرعة في الحاوية لتلبية الاحتياجات البحثية ، قد يكون السبب هو أن الدوران يوفر تدفق المواد الغذائية الكافية والأكسدة الكاملة.