历经数十年的创新与发展，Ilizarov技术已在世界范围内得到充分认可并广泛应用于肢体畸形矫正及创伤后遗症等治疗中，为骨科发展做出举世瞩目的贡献。张力-应力诱导组织再生是Ilizarov技术核心，机械应力刺激信号经转导后引发生物级联反应，包括局部骨形态发生蛋白表达改变、炎症反应和免疫反应、血管再生、干细胞归巢以及其他系统性反应，从而共同维持组织再生。新生骨矿化速率缓慢是Ilizarov技术的主要局限性之一，为帮助Ilizarov技术更好地应用于临床，近年来促进牵拉区骨矿化的基础研究成为该领域研究的热点，如物理措施、化学药物和生物疗法等。随着对机械牵拉促进组织再生的逐步探索和深入理解，胫骨横向骨搬移越来越多地被用于治疗下肢血管性疾病，如糖尿病足和血栓闭塞性脉管炎。归纳及总结Ilizarov技术基本生物学机制和促进牵拉区域骨矿化方法，为今后牵拉成组织技术机制的研究和临床技术的革新提供思路。

创面愈合瘢痕形成对患者的正常生活及心理健康造成影响，是整形外科中的棘手问题。近年来机械力及其信号传导对创口愈合的影响机制受到广泛关注，并为防治病理性瘢痕的相关研究提供了新思路。该文综述了机械牵张力对不同时期创面愈合影响机制的研究进展，在伤口愈合的止血炎症期、增殖期和组织重塑期3个阶段中，机械牵张力通过复杂的信号传导与反馈机制引起慢性炎症、纤维化增生、血管形成、细胞外基质重塑等生物学反应，对伤口愈合和瘢痕形成造成影响。该文还综述了近年临床与实验室关于创面愈合瘢痕形成的机械牵张力治疗研究的进展。

目的:检测力学刺激通过核仁小RNA(snoRNA)调控骨骼肌卫星细胞成肌分化的机制。方法:8周龄雄性C57BL/6小鼠购自上海斯莱克实验动物有限责任公司，利用随机数表将小鼠随机分为两组，每组有6只小鼠：重力负荷组和后肢去负荷组，构建后肢悬吊小鼠模型检测力学刺激缺失对骨骼肌分化的影响，C2C12细胞购自中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库，将细胞分为两组：对照组和循环牵张力学组，利用Flexcell FX-5000细胞加力系统构建骨骼肌卫星细胞C2C12循环机械牵张力学刺激模型，利用定量聚合酶链反应(qPCR)检测骨骼肌组织以及C2C12细胞中基因的表达变化，利用蛋白质印迹法(Western blot)检测C2C12细胞中肌细胞增强因子2C(MEF2C)蛋白的表达，利用双荧光素酶报告基因检测SNORD90和miR-18a-3p的结合，两组间的统计差异通过Student’s t检验确定。 结果:HU组小鼠腓肠肌的重量(0.165±0.015)和比目鱼肌的重量(0.141±0.021)低于WB组(0.221±0.013、0.253±0.019， t＝9.574、6.499， P<0.01)，HU组小鼠腓肠肌MEF2C mRNA表达(0.462±0.274)低于WB组(1.000±0.137， t＝9.606， P<0.01)。CMS组C2C12细胞中MEF2C mRNA的表达(18.633±1.532)高于NC组(1.000±0.128， t＝10.687， P<0.01)。pLVX-SNORD90组C2C12细胞中MEF2C mRNA的表达(1.748±0.122)高于pLVX-Vector组(1.000±0.128， t＝9.684， P<0.01)。SNORD90可以通过碱基互补配对的方式结合miR-18a-3p。miR-18a-3p过表达抑制MEF2C蛋白的表达，抑制miR-18a-3p的表达促进MEF2C蛋白的表达，miR-18a-3p影响SNORD90对MEF2C蛋白的表达调控。 结论:力学刺激促进C2C12细胞中SNORD90的表达，SNORD90通过碱基互补配对结合miR-18a-3p并抑制其功能促进MEF2C的表达。

目的:探讨健康牙周组织来源的牙周膜干细胞(HPDLSCs)和牙周病组织来源的牙周膜干细胞(PPDLSCs)在静态机械牵张力作用下破骨相关基因表达的异同.方法:采用低密度接种法分离培养HPDLSCs和PPDLSCs,应用流式细胞仪对两种细胞的表面间充质干细胞标记物表达进行检测,使用Flexcell Tension Unit对HPDLSCs和PPDLSCs进行不同力值静态机械牵张力(SMS)加载,实时定量RT-PCR检测HPDLSCs和PPDLSCs中破骨相关基因RANKL和C-fos的表达.结果:间充质干细胞表面标记物STRO-1、CD146、CD90、CD29在HPDLSCs和PPDLSCs中均强阳性表达,且HPDLSCs中的表达显著高于PP-DLSCs(P＜0.05).在未加载SMS情况下,PPDLSCs中RANKL和C-fos的表达水平明显高于HPDLSCs(P＜0.05);当加载SMS≤12％形变量时,HPDLSCs中两种破骨相关基因的表达水平较未加力时无明显变化(P＞0.05),而形变量达到14％时,二者的表达显著上调(P＜0.05);在PPDLSCs组,当SMS≤8％形变量时,RANKL和C-fos的表达无明显变化(P＞0.05),而SMS≥10％形变量时,可明显激活两种破骨基因的表达(P＜0.05).结论:HPDLSCs和PPDLSCs对SMS的反应不同,过大的静态牵张力会导致PPDLSCs表达破骨相关基因增强.

血管为机体细胞输送营养和氧气.血管网络的形成涉及两个基本过程:血管发生和血管新生.血管发生由内皮细胞从头产生,而血管新生是新的血管从已有的血管上生长出来的过程,受到多种信号通路调控.近年来,生物力学信号在调节血管新生过程中的重要作用逐渐被认识到.血管感受到多种力学信号,包括血管内皮细胞感受到的来自血液的血流剪切力、血管壁受到的来自血液的静压力、血流对血管壁的牵张力以及血管生长在细胞外基质上感受到细胞外基质的硬度.血管系统感知力学信号,并通过一系列的机械信号相关信号通路维持自身结构和功能稳态.本文就力学信号对血管发育、肿瘤血管新生和淋巴管新生的影响作简要介绍,旨在从这三个角度出发更全面地理解力学信号对机体血管系统发育的调控,为相关疾病提供诊断或治疗思路.

目的 观察白细胞介素-6单克隆抗体(IL-6 mAb)对机械张力诱发的小鼠增生性瘢痕的作用.方法 50只雄性C57/BL6小鼠,采取随机和均衡原则分为5组:正常对照组、假阳性组、建模组、IgG组、IL-6 mAb组,后3组小鼠予以机械张力处理,构建机械张力诱发的小鼠增生性瘢痕模型,张力持续2周后拆除装置,假阳性组无牵引张力.后2组于第3、4、5周分别予以免疫球蛋白G(IgG)和IL-6 mAb尾静脉注射,其他3组予以等量生理盐水替代注射.所有小鼠5周后处死,取瘢痕组织,利用形态学、组织学、分子生物学手段检测.结果 与对照组比较,IgG对瘢痕增生无明显影响,IL-6 mAb组瘢痕面积明显缩小,组织学检测表明IL-6 mAb组胶原数量减少(均P=0.000).酶联免疫吸附试验(ELISA)结果显示IL-6 mAb下调促炎因子的表达(均P=0.000);实时定量反转录聚合酶链反应(RT-qPCR)及Western blot法检测进一步提示IL-6 mAb也能下调Ⅰ型胶原(Col Ⅰ)、Ⅲ型胶原(ColⅢ)的mRNA和蛋白表达(均P=0.000).结论 IL-6 mAb可能通过抑制促炎因子分泌和抑制胶原的合成,抑制机械张力诱发的小鼠增生性瘢痕的形成.

目的 旨在研究p38分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)信号通路和转录因子Osterix在间断性机械牵张力刺激下促进小鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)成骨向分化的作用机制.方法 将C57BL/6J小鼠BMSC分为空白对照组、牵张力组和牵张力阻断组(p38MAPK通路抑制剂SB203580+牵张力),采用Flexercell体外细胞力学加载装置,施加频率为0.5 Hz、形变率为0.8％的牵张力,每天2次,每次30 min,分别在实验第1、3、5d收获BMSC.实时荧光定量聚合酶链反应(RT-PCR)检测成骨基因ALP、COLⅠ、OCN的mRNA水平变化情况,Western blot检测P-p38-MAPK蛋白的表达情况.通过小干扰核糖核酸(siRNA)技术沉默小鼠BMSC的osterix基因,Westem blot检测Osterix蛋白的表达情况,RT-PCR检测成骨相关基因ALP、COLⅠ、OCN的mRNA水平变化情况.结果 牵张力作用后,可观察到成骨相关基因ALP、COLⅠ、OCN及转录因子Osterix的mRNA水平增高.沉默osterix后,小鼠BMSC成骨相关基因ALP、COLⅠ、OCN的mRNA水平也随之降低.Western blot结果显示,牵张力组小鼠BMSC中Osterix和P-p38-MAPK的蛋白质水平明显高于对照组(P＜0.05).SB203580作用后,小鼠BMSC成骨相关基因ALP、COLⅠ、OCN和osterix的mRNA水平降低.结论 间断性牵张力可通过活化p38MAPK-Osterix通路促进小鼠BMSC成骨分化.

目的 研究机械牵张作用对大鼠小梁网细胞蛋白组学的表达影响.方法 实验对象选用对数生长期的大鼠小梁网细胞.采用FX-5000牵张应力加载系统拉伸细胞,提取细胞全蛋白后进行基于鸟枪法的质谱测试和蛋白质的鉴定.运用微阵列显著性分析(significance analysis of microarray, SAM)方法分析实验组和对照组的蛋白组学差异;对差异蛋白进行基于Gene Ontology(GO)的功能注释、富集和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)通路富集并筛选出显著富集的蛋白.结果 SAM法筛选出差异蛋白共计57种,均表达上调,分布在细胞各个区域,参与细胞发育、免疫调节、刺激反应、代谢、细胞黏附等过程.其中24种显著富集在9个隶属生物学过程的GO term中,进一步KEGG通路富集分析显示热休克蛋白和核糖体蛋白显著富集在内质网蛋白加工通路和核糖体通路中.结论 机械牵张对大鼠小梁网细胞的蛋白质表达影响区域广,过程复杂.富集分析说明热休克蛋白和核糖体蛋白在牵张刺激下的应答保护和眼压调控中起到了重要作用.

目的:探究机械牵张力不同加载时间对诱导正常皮肤成纤维细胞(Normal skin fibroblasts,NSFB)向增生性瘢痕成纤维细胞(Hypertrophic scar fibroblasts,HSFB)转化的影响.方法:同一人体NSFB和HSFB分别设实验组和对照组,实验组加载0.1Hz、10%拉伸幅度的机械牵张力3d、5d、7d,对照组细胞均不加力.CCK-8法检测细胞增殖能力;SYBR Green qPCR法检测细胞p130Cas、Integrin-β1、转化生长因子-β1(TGF-β1)、Ⅰ型胶原、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)mRNA表达水平;ELISA法检测细胞上清液TGF-β1和Ⅰ型胶原含量;Western-blot法检测细胞Integrin-β1、p130Cas、α-SMA蛋白表达水平.结果:机械牵张力加载5d时,NSFB实验组与HSFB对照组比较,细胞增殖水平及p130Cas、Integrin-β1、TGF-β1、Ⅰ型胶原、α-SMA表达水平相近,差异均无统计学意义(P>0.05);加载3d、7d时,以上指标检测结果差异显著,差异均有统计学意义(P<0.05).结论:0.1Hz、10%拉伸幅度的机械牵张力加载5d可使NSFB表现出HSFB的部分生化特征,机械牵张力对NSFB向HSFB转化过程有明显的诱导作用.

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有很强的自我复制能力和多向分化潜能,是近年来热门研究的种子细胞.MSCs的生长微环境可以影响调控干细胞的生长、分化,力学刺激是MSCs分化的影响因素之一.细胞外基质硬度、机械应力(剪切力、静压力、牵张力)、微重力等因素对MSCs的分化作用是当前研究的热点.就细胞外基质硬度、机械应力以及机械应力作用于三维支架培养对MSCs分化的影响等方面进行综述.