Microchemical studies of acid glycosaminoglycans from isolated chondrocytes in suspension

Abstract

Acid glycosaminoglycans were studied from isolated chondrocytes in suspension and the extracellular matrix obtained by sequential trypsin and collagenase treatment of 15- to 17-day-old embryonic chick bone. After papain digestion and removal of the nucleic acids by treatment with DNAse and RNAse, the glycosaminoglycans were precipitated by CPC and isolated as their sodium salt. Analyses of the CP-glycosaminoglycan solubility properties with the microfractionation procedure of Antonopouloset al. (1964) showed intracellular glycosaminoglycans of predominantly lower molecular weight and/or charge density than those of extracellular matrix. On micro-zone electrophoresis, only a minor part of the isolated intracellular glycosaminoglycans showed a mobility similar to that of the chondroitin sulphate standards while the major part moved only half the distance of hyaluronic acid and showed broad tailing, indicating a low negative charge. This was considered to be due to loss of a regulatory influence of the removed matrix components upon glycosaminoglycan synthesis and to release of originally synthesized glycosaminoglycans into the medium. For the first time, a small amount of intracellular hyaluronic acid was shown by typical electrophoretic mobility.

Résumé

Les glycosaminoglycanes acides de chondrocytes isolés, en suspension, sont étudiés. La matrice extracellulaire est isolée par traitement successif à la trypsine et à la collagénase d'os d'embryons de poulet, âges de 15 à 17 jours. Après digestion à la papaïne et élimination des acides nucléïques par traitement à la DNAse et à la RNAse, les glycosaminoglycanes sont précipités par le CPC et isolés sous la forme de leur sel sodique. Les analyses des propriétés de solubilité du CP glycosaminoglycane par le microfractionnement d'Antonopoulos et coll. (1964) révèlent la présence de glycosaminoglycanes intracellulaires de poids moléculaire et/ou de densité de charge nettement plus faibles que ceux de la matrice extracellulaire. Sur des électrophorèses de microzones, une petite partie des glycosaminoglycanes intracellulaires isolées présente une mobilité similaire à celle des solutions témoins de sulfate de chondroitine, alors que la portion la plus importante ne se déplace qu'à mi-distance de l'acide hyaluronique et montre une large trainée, indiquant une faible charge négative. Ce fait semble dû à une perte de l'influence de régulation des composants matriciels éliminées, sur la synthèse des glycosaminoglycanes et au rejet dans le milieu de glycosaminoglycanes initialement synthétisé. Pour la première fois, une faible quantité d'acide hyaluronique intracellulaire est mise en évidence par une mobilité électrophorétique typique.

Zusammenfassung

Saure Glykosaminoglycane von isolierten Chondrocyten in Suspension wurden untersucht, und die extracelluläre Matrix von 15–17 Tage alten Knochen von Kükenembryos wurde durch die aneinanderfolgende Behandlung mit Trypsin und Collagenase erhalten. Nach der Papain-Verdauung und Beseitigung der Nucleinsäuren mittels DNS- und RNSase-Behandlung wurden die Glykosaminoglycane mit CPC gefällt und als Natriumsalz isoliert. Untersuchungen der Löslichkeit der CP-Glykosaminoglycane mittels des Mikrofraktionierungsverfahrens von Antonopouloset al. (1964) zeigten intracelluläre Glykosaminoglycane mit meist niedrigerem Molekulargewicht und/oder niedrigerer Ladungsdichte als diejenigen der extracellulären Matrix. In der Mikro-Zonen-Elektrophorese zeigte nur ein kleiner Teil der isolierten intracellulären Glykosaminoglycane eine Mobilität, die dem Standard des Chondroitinsulfats entsprach. Der größte Teil legte nur die halbe Distanz der Hyaluronsäure zurück und zeigte breites “Tailing”, was auf eine niedrigere negative Ladung hindeutet. Die Ursache dafür wurde interpretiert als Verlust eines regulierenden Einflusses der entfernten Matrixkomponenten auf die Glykosaminoglycan-Synthese und als Abgabe ursprünglich synthetisierter Glykosaminoglycane in das Medium. Es wurde erstmals, anhand der typischen elektrophoretischen Beweglichkeit, eine kleine Menge von intracellulärer Hyaluronsäure nachgewiesen.