骨骼按遗传基因的调控建设骨骼的雏形,并在骨的生长发育中根据所承受载荷的需要对自身不断地进行改建与重塑,以试图实现用最小的骨量达到最大的骨强度,这就是骨的功能适应性。实验已证明,机械性应力应变是骨骼构建与重塑的基本动因。适宜的应力环境可以促使骨代谢朝着最佳水平发展,反之则可导致不良后果。近年来,有关骨骼功能适应性机制的研究在细胞生物学领域有了一些新的发现。研究证实,骨骼内的某些细胞能够感知生物物理性信号(如力学信号、电信号等),加工整合这些信号,并将之转化为相应的骨骼结构变化。细胞的这一功能被称为力学信号转导功能。这表明在骨骼的功能适应性机制中,力学现象与骨骼的构建、重塑是通过细胞的功能性变化而直接联系起来的。 应力对骨的生长、吸收和重建起着调节作用。大量实验研究结果表明失重状态会导致骨吸收增加,相反骨骼载荷的增加可以增加骨形成并降低骨吸收,这些在环境应力改变下引起骨量的改变主要是通过成骨细胞系产生的。而在临床上无论是口腔正畸治疗通过在牙齿上施加力的作用,使牙槽骨进行生物改建,还是牵张成骨术中骨组织和成骨细胞在术中受到牵引力的作用,使骨组织得到拉伸等等都是机械信号作用于机体后最终转变为生物学效应的结果。当成骨细胞受到外界机械信号后是如何将信号传导如胞内,如何相应地调节其生理功能来适应外界的力学环境,对这些问题的研究将有助于进一步探索骨组织对外界力学环境的响应,为骨组织工程和临床治疗提供新的理论依据。 本课题分为四个方面进行研究: