从基质黏弹性和钙信号深入理解骨性关节炎发病机制  

Deeper Understanding the Pathogenesis of Osteoarthritis from Matrix Viscoelasticity and Calcium Signaling

作　　者：张全有 陈维毅 ZHANG Quanyou;CHEN Weiyi

机构地区：[1]太原理工大学生物医学工程学院,太原030024

出　　处：《医用生物力学》2022年第1期1-3,共3页Journal of Medical Biomechanics

基　　金：国家自然科学基金项目(11872263,11632013)。

摘　　要：近年来,科学家们普遍认为细胞外基质(extracellular matrix, ECM)力学特性是调控细胞力学生物学行为的一个重要影响因素。几乎所有的活组织和ECM都具有显著的黏弹性特征。大量研究证实,细胞能够感受和响应ECM力学特性。细胞通过基于整合素的黏附、力敏感离子通道激活以及下游信号通路的激活来感受基质力学特性的变化[1]。软骨细胞周围是以VI型胶原为主、厚度约2μm的细胞周基质(pericellular matrix, PCM),其在软骨发育、生物物理信号转导和骨性关节炎(osteoarthritis, OA)中发挥关键作用。OA的显著特征是关节软骨受力异常引起的软骨结构改变,其最终影响整个关节生物力学特性。关节软骨机械负荷引起一系列软骨细胞敏感的物理刺激,其中包括PCM力学特性。早期研究已证实,软骨细胞PCM从微/纳米尺度定义了软骨细胞生物力学和生物化学的基质微环境,其生物物理特性调控软骨细胞与基质之间相互作用[2]。这种相互作用最终影响基因表达和蛋白合成的变化,从而实现物理信号向软骨细胞生理响应转化这一关键力转导过程。软骨细胞与基质之间生物化学和生物物理信号的复杂相互作用决定着软骨组织的健康与疾病。OA发展涉及多种蛋白酶的分泌,这些蛋白酶的分泌能彻底改变软骨ECM的结构和组成,从而使ECM对机械应力和应变刺激呈现出时间依赖性的黏弹性响应。ECM黏弹性力学特性调控软骨细胞增殖、基因表达和表型[3-4]。

关 键 词：骨性关节炎 关节生物力学 软骨细胞 关节软骨 生物物理 物理刺激 软骨组织 细胞外基质 

分 类 号：R318.01[医药卫生—生物医学工程]