细胞贴壁生长与悬浮生长的机理

来源公众号：生物清风岭　作者：莒地莒人

一、细胞贴壁生长的机理

细胞贴壁生长是多数哺乳动物细胞在离体培养中的典型特征，其机制涉及多层次的生物学过程，包括粘附分子作用、细胞骨架动态重组及信号传导调控。

1.粘附机制的核心

o受体-配体特异性结合：细胞通过表面整合素（如α5β1、αvβ3）与细胞外基质（ECM）中的纤连蛋白、层粘连蛋白等配体结合，形成粘附斑（Focal Adhesion），实现物理锚定。

o 细胞外基质的主动分泌：细胞自身分泌胶原蛋白、透明质酸等ECM成分，这些成分粘附于培养器皿表面，为细胞提供稳定的附着支架。

o 电荷相互作用辅助：细胞表面负电荷与培养皿表面正电荷（如带正电的塑料或玻璃）通过静电引力加速初始贴附，这一过程在37℃下仅需2分钟即可完成。

2.细胞骨架的动态重组o形态重塑过程：贴附后，细胞从球形逐渐伸展为扁平状（成纤维细胞样或上皮细胞样），依赖微丝（肌动蛋白）在粘附斑处聚合形成应力纤维，微管和中间丝协同调整细胞形态，增大接触面积。

o 机械稳定性维持：细胞骨架与ECM通过粘附斑形成物理连接，提供细胞铺展所需的机械张力。

3.信号传导调控网络o整合素激活的胞内通路：整合素激活FAK/Src、PI3K/AKT等信号通路，调控细胞存活（如抑制失巢凋亡）、增殖（促进细胞周期蛋白表达）及分化。

o 代谢需求与能量供应：贴壁细胞依赖线粒体氧化磷酸化产生ATP，需稳定的微环境（氧气、营养物质）支持代谢活动。

二、细胞悬浮生长的机理

悬浮生长是部分细胞（如血液细胞、肿瘤细胞）在离体培养中的特殊模式，其机制涉及粘附分子缺失、信号通路调整及对流体环境的适应。

1.粘附能力的缺失或异常

o低表达粘附分子：悬浮细胞表面整合素等粘附分子表达量低（如白血病K562细胞），或与ECM亲和力弱（如淋巴细胞CD44表达下调）。

o 缺乏ECM分泌能力：悬浮细胞（如杂交瘤细胞）分泌纤连蛋白等ECM成分的能力较弱，难以形成粘附支点。

2.信号通路的适应性调整o抗凋亡机制：悬浮细胞通过激活PI3K/AKT、NF-κB等通路抑制失巢凋亡。例如，骨髓瘤细胞依赖IL-6激活STAT3通路维持生存。

o 增殖调控独立性：某些悬浮细胞（如淋巴瘤细胞）通过自分泌生长因子（如VEGF）促进增殖，而非依赖粘附信号。

3.物理与化学环境的适应o培养条件的影响：无血清培养基缺乏促贴壁因子（如胎牛血清中的粘附蛋白），或胰酶处理过度损伤膜蛋白，导致细胞无法贴壁。

o 流体剪切力的耐受：悬浮细胞在搅拌或摇床培养中适应流体剪切力，通过细胞骨架重塑（如微丝动态调整）维持形态稳定。

4.细胞特性与演化背景o天然悬浮特性：部分细胞在体内即处于悬浮状态（如血液中的白细胞），离体培养时无需贴附即可增殖。

o 转化或适应性演化：杂交瘤细胞、部分肿瘤细胞通过体外传代筛选，逐渐适应悬浮生长模式，其代谢途径和增殖信号通路调整至不依赖贴附。

总结：贴壁生长与悬浮生长的核心差异

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互动社区 · 2025年4月5日 0