人体内同时具有促进和抑制软骨细胞增值的细胞因子。其中bFGF、TGF-β、IGF、PDGF、BMP-2等能够增加软骨细胞的DNA合成,促进其增值;IL-1、TNF-α等则能明显抑制软骨细胞的增值。
bFGF是目前最为公认的软骨细胞增值刺激因子。观察bFGF对离体和在体软骨细胞的影响发现,经bFGF处理后的兔关节软骨细胞增值明显增强,并呈明显的量效关系,其峰值浓度为10ng/ml,用含此浓度bFGF的胶原凝胶修复兔关节软骨缺损,能明显改善其软骨的再生与修复。在猪的耳廓软骨细胞培养过程中也证实,10ng/ml的bFGF能显着刺激软骨细胞的增值,与不含bFGF的对照组相比,扩增2代后细胞总量就可以增加70倍以上,而且经bFGF刺激大量扩增的软骨细胞仍具有良好的软骨形成能力,与Pluronic F-127混合注射到猪自体皮下后仍可以形成典型的软骨组织。
TGF-β促进软骨细胞的增值作用具有两重性,在地血清或无血清培养基内,TGF-β的作用是抑制软骨细胞的增值,而在10%的血清浓度下,TGF-β明显促进软骨细胞的增值。关节软骨细胞能够表达3种TGF-β,即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3,并且3种TGF-β都有自身正反馈,研究表明TGF-β的表达有赖于足够的血清浓度,否则TGF-β不表达。除血清浓度对TGF-β作用具有两重性外,TGF-β自身的浓度对软骨细胞增值的调控也具有双重性。同样,在10%的血清浓度下,低浓度的TGF-β显示了明显的促增值作用,约在5ng/ml左右时达到最强,如再继续升高TGF-β,其促增值作用反而下降,至10ng/ml时已无明显的促进作用,甚至有轻微的抑制作用。前面已经提到,TGF-β是诱导间充质干细胞软骨分化的最关键因子,但在细胞增值方面,TGF-β则是明显地抑制间充质干细胞的增值,在软骨诱导浓度下(10ng/ml),间充质干细胞基本不增值。
IGF-1、PDGF、BMP-2等也都是较为重要的软骨细胞增值刺激因子。需要特别强调的是,上述所有这些因子常常可以联合协同发挥促增值作用。例如IGF-1和TGF-β联合应用对软骨细胞具有明显的协同促增值效应,这是因为TGF-β可使IGF-1受体数目增加的缘故。bFGF和PDGF都能刺激TGF-β分泌增加而加强其促增值作用,但前者是调节TGF-β的转录后水平,而后者是调节TGF-β的转录水平。同时,bFGF还能促进软骨细胞分泌IGF-1而加强其促增值作用。此外,BMP-2也是较强的软骨细胞增值刺激因子,特别是与小剂量维生素C联合应用时具有明显的协同促增值作用。