軟骨膜細胞是原位間充質祖細胞的名稱，其通過軟骨內骨化，將在生長的軟骨基質中形成軟骨細胞。它們的另一個名稱是軟骨下皮質海綿狀祖細胞。它們具有常染色質核和堿性染料染色。

這些細胞在軟骨形成中極為重要，因為它們在形成最終形成軟骨的軟骨細胞和軟骨基質中發揮作用。該術語的使用在技術上是不準確的，因為間充質祖細胞在技術上也可以分化為成骨細胞或脂肪。當成軟骨細胞將自身嵌入由蛋白多糖和膠原纖維組成的軟骨基質中，直到它們位于基質空隙中時，它們就被稱為軟骨細胞。一旦它們將自己嵌入軟骨基質中，它們就會通過生長更多的軟骨細胞外基質而不是進一步分裂來生長軟骨基質。

在成人和發育中的成人中，大多數成軟骨細胞位于軟骨膜中。這是一層薄薄的結締組織，可保護軟骨，并且是在激素（如GH、TH和糖胺聚糖）的提示下，成軟骨細胞幫助擴大軟骨大小的地方。它們位于軟骨膜上，因為軟骨膜位于發育中的骨骼外側，不像內部那樣被大量包裹在軟骨細胞外基質中，并且因為這里是毛細血管所在的位置。由成軟骨細胞維持的生長類型稱為同位骨生長并增加受影響組織的出生。需要注意的是軟骨膜是重要的，并且因此軟骨細胞，未在上找到的關節軟骨的表面關節。

成軟骨細胞分泌的細胞外基質由纖維、膠原蛋白、透明質酸、蛋白聚糖、糖蛋白、水和許多大分子組成。在完成的軟骨中，膠原纖維占體積的10-20%，水占65-80%，蛋白多糖-透明質酸聚集了剩余的部分。由于成軟骨細胞的增殖特性，與完整的軟骨中通常發現的相比，細胞構成了更大的組成部分。

II型膠原纖維負責為未來的軟骨基質提供拉伸強度。這些纖維的結構，像大多數膠原纖維一樣，形成三螺旋結構。

蛋白聚糖抵抗通常施加在軟骨上的壓縮，并產生膨脹壓力，負責保護基質免受壓縮載荷的應力。它們附著在多達100個硫酸軟骨素分子和多達50個硫酸角質素糖胺聚糖鏈上。這些鏈一起連接到透明質酸骨架上，透明質酸骨架與膠原纖維一起形成間質纖維內空間，其中水被蛋白多糖的負電荷保持在其中。

顧名思義，間充質祖細胞起源于中胚層。這些細胞，來源于中胚層形成的情況下，特別是從形成胚胎干細胞通過誘導通過BMP4和成纖維細胞生長因子FGF2，而胎兒是子宮內。有人提出用這些生長因子分化胚胎干細胞可以防止干細胞在注射到潛在患者體內后形成畸胎瘤或干細胞引起的腫瘤。

該過程的一個重要遺傳成分是Sox9，一種HMG盒轉錄因子，它標記了用于軟骨分化的祖細胞。Sox9基因的失活將導致所有軟骨的喪失，從而導致成軟骨細胞的形成。該因素也與Sox5和Sox6一起表示。

Runx2是軟骨母細胞形成的另一個重要遺傳成分。已經發現表達該基因將導致成軟骨細胞分化的抑制。該基因的表達還將促使已經形成的軟骨經歷軟骨內骨化，這將促使軟骨形成骨。

這里需要注意的是，這些基因并不是決定成軟骨細胞是否形成的xxx因素。這些基因的一般失活或激活不會將所有受影響的細胞變成一種或另一種類型。外在環境因素在決定任何特定間充質祖細胞將形成何種細胞類型時起上游作用。

Wnt14由Col2a1控制，并通過β-Catenin介導的Wnt通路。較高水平的Wnt14阻止軟骨細胞分化，而較低水平的Wnt14似乎允許它。如果Wnt/β-Catenin通路上調，則促進軟骨內骨化，從而促進形成的軟骨的骨化。該途徑是典型的Wnt途徑，因為一旦Wnt14信號傳導啟動，β-連環蛋白就會積累。在Wnt14啟動后，通常會標記蛋白質破壞的β-連環蛋白的磷酸化被抑制，從而使其積累并最終進入細胞核與LEF/TCF轉錄因子結合，導致任何殘留的磷酸化β-連環蛋白的破壞以及間充質祖細胞分化為成骨細胞。

對該通路的測試表明，Wnt/β-Catenin在Runx2和Osx轉錄因子激活之前增加β-Catenin水平，這似乎表明早期β-Catenin水平可能是早期間充質祖細胞是否會進展為軟骨細胞或成骨細胞。

視黃酸是類視色素分子家族的一部分，需要被抑制才能形成軟骨細胞。2003年的一項研究使用具有弱的組成型活性視黃酸受體的轉基因小鼠，發現類視黃醇將細胞維持在凝集內，處于軟骨形成前的間充質細胞狀態，從而防止細胞分化。也有人提出抑制受體介導的類視色素信號誘導Sox9表達，這被認為是成軟骨細胞分化的“主開關”。

軟骨細胞的分化中具有高壓縮的環境是有利的力和低局部氧氣壓力，其結合以抑制蛋白3，其抑制軟骨分化的蛋白質。這些偏好很重要，因為成熟的軟骨組織是無血管的，因此不適合高氧環境。

每當軟骨細胞被機械力破壞時，成軟骨細胞就會遷移到軟骨。剩余的軟骨細胞分裂以形成更多的成軟骨細胞。HMGB-1是一種促進軟骨細胞分裂的生長因子，而晚期糖基化產物(RAGE)的受體則介導趨化性以清除由損傷引起的細胞碎片。然后成軟骨細胞在自身周圍分泌軟骨基質，以重建丟失的軟骨組織。

然而，對于患者護理而言，再生仍然太慢，無法有效地依賴這種修復機制。與人體的其他結締組織相比，軟骨的相對無血管性質造成了無法從損傷中快速再生的部分原因。

有時會形成軟骨母細胞瘤，這是一種良性腫瘤，由于軟骨母細胞的過度刺激而在軟骨內骨化部位形成。當它們形成時，它們通常出現在上脛骨或下脛骨以及上肱骨，那里的軟骨細胞活動最為明顯。很少，它們可以在腳、手、扁骨或脊柱上找到。30-50%的這些肉瘤伴有類似良性的骨母細胞瘤。

軟骨肉瘤是一種惡性程度更高的腫瘤，但大多數是低級別腫瘤，常出現在中軸骨骼區域。它占美國骨骼系統腫瘤的20%。