細(xì)胞的生長(zhǎng)，主要是指細(xì)胞體積的增大，細(xì)胞分化完成后并不是所有的細(xì)胞都有生長(zhǎng)的過(guò)程，大多數(shù)的組織器官都是通過(guò)不斷的細(xì)胞分裂以增加細(xì)胞數(shù)量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)器官生長(zhǎng)，只有很少數(shù)細(xì)胞（像神經(jīng)元細(xì)胞）是通過(guò)增大細(xì)胞體積的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)器官生長(zhǎng)的，隨著個(gè)體的不斷發(fā)育，神經(jīng)元細(xì)胞，特別是軸突的部分也要不斷的伸長(zhǎng)。
培養(yǎng)過(guò)程
培養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程：潛伏期→指數(shù)增生期→停滯期
、潛伏期(latent phase)：
細(xì)胞接種后,先經(jīng)過(guò)個(gè)在培養(yǎng)液中呈懸浮狀態(tài)的懸浮期.此時(shí),細(xì)胞質(zhì)回縮, 胞體呈圓球形.然后細(xì)胞貼附于載體表面,稱貼壁,懸浮期結(jié)束. 細(xì)胞貼壁速度與細(xì)胞種類,培養(yǎng)基成分,載體的理化性質(zhì)等密切相關(guān)。般情況下，原代培養(yǎng)細(xì)胞貼壁速度慢,可達(dá)10-24 小時(shí)或更多, 而傳代細(xì)胞系貼壁速度快, 通常10-30 分鐘即可貼壁。細(xì)胞貼壁后還需經(jīng)過(guò)個(gè)潛伏階段，才進(jìn)入生長(zhǎng)和增殖期.原代培養(yǎng)細(xì)胞潛伏期，約24-96 小時(shí)或更長(zhǎng), 連續(xù)細(xì)胞系和腫瘤細(xì)胞潛伏期短，僅需6-24 小時(shí)。
二、指數(shù)增生期(logarithmic growth phase)
這是細(xì)胞增殖蕞旺盛的階段，分裂相細(xì)胞增多。指數(shù)增生期細(xì)胞分裂相數(shù)量可作為判定細(xì)胞生長(zhǎng)是否旺盛的個(gè)重要標(biāo)志。通常以細(xì)胞分裂相指數(shù)（Mitotic index, MI）表示，即細(xì)胞群中每1000 個(gè)細(xì)胞中的分裂相數(shù)。般細(xì)胞的分裂指數(shù)介于0.1%-0.5%，原
代細(xì)胞分裂指數(shù)較低，而連續(xù)細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞分裂相指數(shù)可高達(dá)3%－5%。
指數(shù)增生期的細(xì)胞是細(xì)胞活力蕞好時(shí)期，是進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)蕞佳時(shí)期，也是凍存細(xì)胞的蕞好時(shí)機(jī)。在接種細(xì)胞數(shù)量適宜情況下，指數(shù)增生期持續(xù)3－5 天后，隨著細(xì)胞數(shù)量不斷增多、生長(zhǎng)空間減少，蕞后細(xì)胞相互接觸匯合成片。正常細(xì)胞相互接觸后能抑制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱接觸抑制現(xiàn)象(contact inhibition)。而惡性腫瘤細(xì)胞無(wú)接觸抑制現(xiàn)象，能繼續(xù)移動(dòng)和增殖，導(dǎo)致細(xì)胞向三維空間擴(kuò)展，使細(xì)胞發(fā)生堆積（piled up）。細(xì)胞接觸匯合成片后，雖然發(fā)生接觸抑制，但只要營(yíng)養(yǎng)充分，細(xì)胞仍能進(jìn)行增殖分裂，因此細(xì)胞數(shù)仍然在增多。但是，當(dāng)細(xì)胞密度進(jìn)步增大，培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)成分減少，代謝產(chǎn)物增多時(shí)，細(xì)胞因營(yíng)養(yǎng)枯竭和代謝產(chǎn)物的影響，導(dǎo)致細(xì)胞分裂停止，這種現(xiàn)象稱密度抑制現(xiàn)象（Density Inhibition）。
三、停滯期(Stagnate phase)
細(xì)胞數(shù)量達(dá)到飽和密度后，如不及時(shí)進(jìn)行傳代，細(xì)胞就會(huì)停止增殖，進(jìn)入停止期。此時(shí)細(xì)胞數(shù)持平，故也稱平臺(tái)期（Plateau phase）。停滯期細(xì)胞雖不增殖，但仍有代謝活動(dòng)。如不進(jìn)行分離傳代，細(xì)胞會(huì)因培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)耗盡、代謝產(chǎn)物積聚、pH 下降等因素中毒，出現(xiàn)形態(tài)改變，貼壁細(xì)胞會(huì)脫落，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生死亡，因此，應(yīng)及時(shí)傳代。
影響因素
細(xì)胞生長(zhǎng)受溫度、滲透壓等外界因素的影響。
溫度
般哺乳類及禽類細(xì)胞體外培養(yǎng)的適宜溫度是37~38℃。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響到細(xì)胞的生長(zhǎng)。細(xì)胞耐受低溫的能力比抗熱的能力強(qiáng)，在低溫下，細(xì)胞的代謝活力及核分裂降低。溫度不低于0℃時(shí)，雖影響細(xì)胞代謝，但并無(wú)傷害作用；把細(xì)胞置于25～35℃時(shí)，細(xì)胞仍能生存和生長(zhǎng)，但速度減緩；放在40℃數(shù)小時(shí)后，再置回37℃培養(yǎng)細(xì)胞仍能繼續(xù)生長(zhǎng)。但如果在40℃下暴露時(shí)間太長(zhǎng)，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)不利，甚至變圓脫落于瓶壁。若溫度過(guò)低，在降到冰點(diǎn)以下時(shí)，細(xì)胞因胞外水和胞質(zhì)結(jié)冰而受損死亡。但若向培養(yǎng)液中加入甘油或二甲亞砜等保護(hù)劑，封入安瓿中后，置于液氮中，可起保護(hù)作用，此時(shí)細(xì)胞可耐受-70℃以下溫度，能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，解凍后細(xì)胞復(fù)蘇，仍能繼續(xù)生長(zhǎng)增殖，細(xì)胞生物性狀不受任何影響。此為保存細(xì)胞的主要手段。
細(xì)胞在39～40℃培養(yǎng)1小時(shí)，能受到定損傷，但仍有可能恢復(fù)，但不能忍受溫度再升高2℃，持續(xù)數(shù)小時(shí)，即在41～42℃中培養(yǎng)1小時(shí)，細(xì)胞損傷嚴(yán)重，溫度至43℃以上時(shí)細(xì)胞多數(shù)被殺死。高溫主要引起酶的滅活、類脂質(zhì)破壞，核分裂的破壞，產(chǎn)生凝固酶使細(xì)胞發(fā)生凝固，另外使
蛋白質(zhì)變性。因此，體外培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)定要避免高溫。
滲透壓
細(xì)胞在高滲溶液或低滲溶液中，可以立即發(fā)生皺縮或腫脹、破裂。所以，滲透壓是體外培養(yǎng)細(xì)胞的重要條件之。哺乳動(dòng)物和其他動(dòng)物組織細(xì)胞體外培養(yǎng)的滲透壓的維持主要與NaCl有關(guān)，但不能忽視其他電介質(zhì)滲透壓的關(guān)系。滲透壓與單位體積溶媒內(nèi)溶質(zhì)的分子數(shù)和離子數(shù)成正比。為此，按定比例控制培養(yǎng)液中離子平衡，維持正常滲透壓是很重要的。這不僅是為了維持細(xì)胞張力，而且是為了調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝。因?yàn)榧?xì)胞外離子輸送和離子濃度改變著其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送(如氨基酸、蔗糖等)，直接影響細(xì)胞基本合成系統(tǒng)。
理想的滲透壓因細(xì)胞的類型及種族而異，人血漿滲透壓為290mmol/L，被視為是體外培養(yǎng)人類細(xì)胞的理想滲透壓。哺乳類動(dòng)物細(xì)胞的滲透壓般為290～300mmol/L。人胚肺成纖維細(xì)胞為250～325mmol/L，鼠則為310mmol/L左右。在實(shí)際應(yīng)用中，260～320mmol/L的滲透壓可適于大多數(shù)細(xì)胞。
氣體環(huán)境和pH
體外培養(yǎng)細(xì)胞需要理想的氣體環(huán)境，氧和二氧化碳是細(xì)胞生存必須的條件之。氧參加細(xì)胞的三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生能量以供給細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和合成各種所需成分。有些細(xì)胞在低氧條件下，可借糖酵解取得能量，但多數(shù)細(xì)胞低氧時(shí)不能生存。氧張力通常維持在略低于大氣狀態(tài)，若氧分壓超過(guò)大氣中氧的含量可能對(duì)有些細(xì)胞有害。采用開放式培養(yǎng)時(shí)(碟皿或培養(yǎng)瓶松蓋培養(yǎng)或培養(yǎng)板培養(yǎng))，般要把細(xì)胞置于95%空氣加5%二氧化碳的混合氣體環(huán)境中。
CO2既是細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，又是細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的成分，并與維持培養(yǎng)液的pH有關(guān)。在密閉瓶中CO2濃度偏低的情況下，細(xì)胞容易生長(zhǎng)；般不能低于1%，否則有損細(xì)胞。CO2增加將使pH下降。大多數(shù)細(xì)胞適于在pH7.2~ pH 7.4條件下生長(zhǎng)，低于pH6.8或高于pH7.6對(duì)細(xì)胞有害，甚至退變或死亡。各種細(xì)胞對(duì)pH的要求不盡相同。般原代培養(yǎng)細(xì)胞對(duì)pH的變動(dòng)耐受性差，永生性細(xì)胞系和惡性細(xì)胞對(duì)pH的變動(dòng)耐力強(qiáng)。但總的來(lái)說(shuō)，細(xì)胞對(duì)堿性不如對(duì)酸性的變化耐受，偏酸的條件比偏堿的環(huán)境對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)有利。細(xì)胞在生長(zhǎng)過(guò)程中隨細(xì)胞數(shù)量的增多和代謝活動(dòng)的加強(qiáng)，不斷釋放CO2，使培養(yǎng)基變酸，pH發(fā)生變化。所以，為了維持培養(yǎng)環(huán)境恒定的pH，多采用在培養(yǎng)液中加入磷酸鹽等緩沖劑的方法。磷酸緩沖劑中的NaHCO3可供給CO2，但CO2易于逸出，故只適用于封閉式培養(yǎng)。若開放式培養(yǎng)還是置于含有5%CO2的氣體環(huán)境中為宜。為克服NaHCO3調(diào)整的麻煩，也可用羥乙基哌-嗪乙硫-磺-酸，它對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性，也不起緩沖作用，主要作用是防止pH迅速變動(dòng)，在開瓶通氣培養(yǎng)或活細(xì)胞觀察時(shí)能維持較恒定的pH。
無(wú)毒和無(wú)菌
無(wú)毒和無(wú)菌是體外培養(yǎng)細(xì)胞的要環(huán)境條件。細(xì)胞在活體內(nèi)，偶爾有細(xì)菌或有害物質(zhì)入侵，因體內(nèi)有強(qiáng)大的解毒系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，可將其解毒或清除，而不易受損害。但在離體的環(huán)境中，失去了防御系統(tǒng)，旦有害物質(zhì)入侵或細(xì)菌污染，可導(dǎo)致細(xì)胞死亡，功盡棄。如培養(yǎng)瓶皿、支持物、培養(yǎng)基、瓶蓋、瓶塞上若有細(xì)胞毒性，在培養(yǎng)過(guò)程中可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，在選用這些器皿、材料時(shí)要注意，若這些物品消毒不徹底，帶菌或操作過(guò)程不小心使細(xì)胞污染，也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。若出現(xiàn)交叉污染，可使實(shí)驗(yàn)室原來(lái)的細(xì)胞系失去原有特性，應(yīng)引起足夠的重視(后面有詳述)。
原創(chuàng)作者：上海遠(yuǎn)慕生物科技有限公司
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