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关节假体和接骨板对骨骼的应力遮挡及力学传导的对比分析

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临床合理用药杂志 2008年第1期1卷 45-46页

作者：陈潇陈丽娜赵杨张学文河北省唐山市第九医院 063000

应力遮挡及力学传导理论在临床骨科涉及最多,是内固定系统在对骨质的影响上最关注的问题.我们从应力遮挡力学概念及力学传导分析出发,对比分析关节假体和接骨板对骨骼的应力遮挡及力学传导.

关键词：关节假体接骨板应力遮挡力学传导

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空间微重力下细胞力学感知-传导的研究进展

医用生物力学 2024年第3期39卷 387-392页

作者：田然吴欣童孙联文北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100191

在重力场下,绝大多数细胞功能受到力学载荷的调控。空间微重力下细胞对力学载荷的响应能力在空间机体生理功能适应性变化中的作用不容忽视。细胞骨架被普遍认为是细胞感知重力变化及响应力学载荷的关键结构之一。本文总结了微重力下“... 详细信息

在重力场下,绝大多数细胞功能受到力学载荷的调控。空间微重力下细胞对力学载荷的响应能力在空间机体生理功能适应性变化中的作用不容忽视。细胞骨架被普遍认为是细胞感知重力变化及响应力学载荷的关键结构之一。本文总结了微重力下“细胞骨架-LINC复合物-核纤层”这一细胞力学感知-传导途径变化及作用机制的研究进展,并对未来的研究工作进行展望。

关键词：空间微重力细胞骨架力学感知力学传导

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软骨细胞力学信号转导在骨性关节炎中的作用

医用生物力学 2021年第3期36卷 485-490页

作者：阚天佑严孟宁上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海市骨科内植物重点实验室上海200011

异常力学负荷是骨关节炎发生的主要危险因素,可导致胶原降解、糖胺聚糖丢失和软骨细胞凋亡,引起软骨和软骨下骨破坏。然而,由于对软骨细胞力学传导认识不足,以及各种软骨修复再生手段的效果并不理想,故迫切需要了解软骨细胞力学传导过... 详细信息

异常力学负荷是骨关节炎发生的主要危险因素,可导致胶原降解、糖胺聚糖丢失和软骨细胞凋亡,引起软骨和软骨下骨破坏。然而,由于对软骨细胞力学传导认识不足,以及各种软骨修复再生手段的效果并不理想,故迫切需要了解软骨细胞力学传导过程以及软骨机械性损伤发生机制,以期望为研究软骨损伤修复和再生提供参考。详细介绍力学信号如何从细胞外经由细胞膜传至细胞内力学感受器,并着重讨论相关力学传导的信号通路在骨性关节炎中的作用。

关键词：软骨细胞力学传导力学感受器骨性关节炎

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T细胞力学免疫学研究进展

医用生物力学 2024年第5期39卷 796-805页

作者：吴松芳娄继忠中国科学院生物物理研究所表观遗传调控与干预重点实验室北京100101

T细胞是获得性免疫的核心之一,T细胞受体(T cell receptor,TCR)对抗原的特异性识别是启动抗肿瘤、抗病毒免疫应答的关键过程。近年来的研究表明力在T细胞免疫反应中起着重要的调控作用,为力学免疫学这一新兴领域奠定了基础。本文重点讨... 详细信息

T细胞是获得性免疫的核心之一,T细胞受体(T cell receptor,TCR)对抗原的特异性识别是启动抗肿瘤、抗病毒免疫应答的关键过程。近年来的研究表明力在T细胞免疫反应中起着重要的调控作用,为力学免疫学这一新兴领域奠定了基础。本文重点讨论力协助TCR区分特异性抗原和自身非特异性抗原的机制,以及力在启动TCR跨细胞膜信号传导及触发T细胞激活过程中发挥的关键作用。总结了力学免疫学研究中新的生物物理单分子工具和先进的成像技术,这些工具的能够在分子和细胞尺度上深入揭示力作用的重要性。本文基于国内外专家团队的研究成果,并结合本团队研究工作,对力在T细胞功能中的作用进行总结探讨,为深入理解力学免疫学领域的前沿热点和探索新的研究方向提供系统框架。

关键词： T细胞受体逆锁键力学传导单分子力谱肿瘤免疫治疗力学免疫学

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细胞外基质力学微环境与细胞间相互作用的机制与特征

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中国组织工程研究 2022年第25期26卷 4034-4045页

作者：闵子洋穆妮热·艾力郑耘昊曾幸芷边楠雁邓双珊谢静四川大学华西口腔医学院口腔疾病研究国家重点实验室四川省成都市610041

背景:细胞外基质力学微环境通过调控细胞黏附、迁移、增殖和分化等,在人体器官发育、生理功能维持和疾病发生等方面发挥了重要作用。在再生医学和干细胞疗法中,基质力学微环境能引导植入细胞的存活、生长、增殖与分化,对调控植入细胞的... 详细信息

背景:细胞外基质力学微环境通过调控细胞黏附、迁移、增殖和分化等,在人体器官发育、生理功能维持和疾病发生等方面发挥了重要作用。在再生医学和干细胞疗法中,基质力学微环境能引导植入细胞的存活、生长、增殖与分化,对调控植入细胞的行为发挥了重要的作用,对组织再生和干细胞治疗的成功率也起到关键作用。目的:综述细胞外基质微环境的力学信号对细胞行为包括细胞骨架重建、迁移、增殖、分化和细胞间交流的影响,从中阐明现有的分子调控机制,以期为组织工程和干细胞疗法中细胞与其力学微环境相互作用的实践性转化提供理论支撑。方法:检索PubMed数据库、万方数据库、CNKI中国期刊全文数据库收录的相关文献。英文检索词为“cytoskeleton,cell spreading,cell migration,cell proliferation,cell differentiation,cell communication,mechanotransduction,stiffness of substrate,surface topography,extracellular matrix,matrix”,中文检索词为“细胞骨架,细胞扩展,细胞迁移,细胞增殖,细胞分化,细胞交流,机械传导,基质硬度,表面形貌,细胞外基质,基质”,最终纳入161篇文献进行归纳总结。结果与结论:细胞外基质各种力学信号,如材料界面硬度、拓扑结构和亲/疏水性等,从力学识别、力学-化学信号转导、信号通路级联、下游蛋白活化、转录启动到蛋白表达来调控细胞的扩展、增殖、迁移、分化、交流和其他各种特殊生理性质,这对组织工程中细胞的定向培养和临床医学中的细胞靶向治疗具有重要意义。

关键词：干细胞力学刺激细胞迁移细胞增殖细胞分化细胞交流力学传导

RhoA和核骨架-细胞骨架连接复合体在力学调控生长板软骨细胞肥大分化中的作用及其机制

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中华实验外科杂志 2023年第11期40卷 2188-2191页

作者：杨开祥程文俊王俊文武汉市第四医院骨科武汉430033

目的:研究核骨架-细胞骨架连接复合体(LINC complex)在周期性张应力调控大鼠生长板软骨细胞肥大分化中的作用。方法:采用四点弯曲张力仪,对体外培养的SD大鼠(华中科技大学同济医学院动物实验中心提供)生长板软骨细胞行周期性张应力,采... 详细信息

目的:研究核骨架-细胞骨架连接复合体(LINC complex)在周期性张应力调控大鼠生长板软骨细胞肥大分化中的作用。方法:采用四点弯曲张力仪,对体外培养的SD大鼠(华中科技大学同济医学院动物实验中心提供)生长板软骨细胞行周期性张应力,采用小干扰RNA(siRNA)抑制LINC complex(SUN1和SUN2)的活性,实验分组为对照组、对照组+siSUN、应力组和应力组+siSUN,蛋白质印迹法(Western blot)检测力学刺激对FAK、YAP和RhoA蛋白活性的改变,QPCR检测肥大分化指标Ihh和COL X的mRNA表达变化。两组间比较采用t检验。结果:应力组FAK、YAP和RhoA的蛋白活化明显高于对照组[磷酸化FAK(p-FAK):0.993±0.082比0.423±0.111,t=36.539,P0.05;p-YAP:1.258±0.064比1.342±0.075,t=1.334,P>0.05;active RhoA:0.494±0.065比0.508±0.094,t=2.245,P>0.05),同时应力组Ihh和COL X的mRNA的表达与对照组比较,差异也无统计学意义(Ihh:1.264±0.262比1.719±0.345,t=2.197,P>0.05;COL X:1.747±0.185比2.361±0.367,t=2.175,P>0.05)。结论:持续的周期性张应力通过LINC complex调控大鼠生长板软骨细胞的肥大分化。

关键词：生长板软骨细胞应力力学传导分化

流体剪应力对成骨分化不同阶段细胞Piezo1基因表达的影响

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医用生物力学 2018年第6期33卷 537-543页

作者：郭萌萌余洋叶重阳孙青赵虎成霍波北京理工大学宇航学院力学系清华大学航天航空学院生物力学与医学工程研究所

目的系统研究流体剪应力(fluid shear stress,FSS)作用下成骨分化方向不同阶段4种细胞内Piezo1离子通道蛋白的基因表达情况。方法利用自行研发的锥板流动腔技术,对小鼠来源的间充质干细胞MSC、成骨样细胞MC3T3-E1、成骨末期细胞MLO-A5... 详细信息

目的系统研究流体剪应力(fluid shear stress,FSS)作用下成骨分化方向不同阶段4种细胞内Piezo1离子通道蛋白的基因表达情况。方法利用自行研发的锥板流动腔技术,对小鼠来源的间充质干细胞MSC、成骨样细胞MC3T3-E1、成骨末期细胞MLO-A5和骨细胞MLO-Y4施加不同强度FSS(0.1、1.1 Pa),并分别在0、0.5、1、3、6、12 h等不同时间点抽提细胞内总RNA,应用实时荧光定量PCR技术研究FSS刺激对Piezo1基因表达的影响情况。结果 MSC、MC3T3-E1、MLO-A5和MLO-Y4细胞内都表达Piezo1和Piezo2。FSS作用后,所有细胞的Piezo1表达明显升高,并且1.1 Pa FSS刺激下的表达水平显著高于0.1 Pa。MSC、MC3T3-E1和MLO-A5这3种细胞在FSS刺激1 h后,Piezo1表达水平达到最高。Piezo1表达依赖于细胞种类,其中MC3T3-E1细胞的表达量高于其他3种细胞。结论 Piezo1的表达与成骨分化过程、FSS水平和加载时间相关,研究结果对于揭示骨组织细胞内力学信号的传递机制以及发展相应临床治疗措施具有重要意义。

关键词：流体剪应力成骨分化力敏感离子通道力学传导

膝骨关节炎软骨基质刚度对线粒体形态异质性的影响

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医用生物力学 2023年第3期38卷 521-527页

作者：阚天佑侯伶俐李汉骏崔俊琪王耀孙林王燎于志锋严孟宁上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科上海市骨科内植物重点实验室上海200011 上海交通大学医学院附属第九人民医院、上海精准医学研究院上海200011 上海交通大学医学院附属第九人民医院病理科上海200011 上海交通大学医学院附属仁济医院临床干细胞研究中心上海200120

目的研究膝骨关节炎(osteoarthritis,OA)胫骨平台不同区域基质刚度的差异,及其对软骨和线粒体形态的影响。方法获取OA胫骨平台软骨标本用于纳米压痕测试、透射电镜拍摄以及组织学分析。利用纳米压痕检测OA胫骨平台不同区域软骨基质刚度... 详细信息

目的研究膝骨关节炎(osteoarthritis,OA)胫骨平台不同区域基质刚度的差异,及其对软骨和线粒体形态的影响。方法获取OA胫骨平台软骨标本用于纳米压痕测试、透射电镜拍摄以及组织学分析。利用纳米压痕检测OA胫骨平台不同区域软骨基质刚度,通过透射电镜观察不同区域软骨线粒体形态,定量分析线粒体平面面积、形状、嵴体积密度的变化。通过组织学染色观察OA胫骨平台不同区域软骨损伤情况。结果OA胫骨平台软骨损伤具有区域异质性,内侧胫骨平台软骨和线粒体损伤更重,同时基质刚度更高。OA评分与基质刚度呈正相关。OA评分与线粒体形态之间也有显著的相关性:OA评分越高,线粒体平面面积越大、越圆以及嵴体积密度越低。结论胫骨平台不同区域的差异揭示了软骨基质刚度、OA评分和线粒体形态学参数之间的相关性,软骨基质刚度增加可能是造成软骨细胞线粒体损伤的主要原因,进而加重了OA进展。

关键词：骨关节炎软骨细胞线粒体基质刚度力学传导

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细胞感知重力变化(可能)的分子机制

生物医学工程学杂志 2008年第1期25卷 227-230页

作者：王驰庄逢源北京航空航天大学生物工程系北京100083

虽然我们早已知道重力改变可以导致细胞结构和功能的广泛变化,但是,对于单细胞如何感知这些力学信号,又如何将它们转化成生物信号的过程了解甚少。新近研究普遍支持重力变化对细胞的影响分直接作用和间接作用两种,而且在实际的太空飞行... 详细信息

虽然我们早已知道重力改变可以导致细胞结构和功能的广泛变化,但是,对于单细胞如何感知这些力学信号,又如何将它们转化成生物信号的过程了解甚少。新近研究普遍支持重力变化对细胞的影响分直接作用和间接作用两种,而且在实际的太空飞行中两种作用机制交缠,一起影响着单个细胞的结构和功能。有关重力变化如何导致细胞改变的机制,目前尚不完全清楚,但大量研究对此进行了比较深入的探索,大致可以分为以下几个途径:(1)预应力感知途径;(2)细胞骨架感知途径;(3)应力感知离子通道途径;(4)理化性质改变的间接影响途径。

关键词：重力感知力学传导细胞骨架预应力应力整合模式