研究背景：关节软骨处在一个复杂的生理环境中，受到多种动态应力的作用。压力作为正常人体关节运动中的主要力，可以引起软骨细胞生物学和力学特性的改变，而力学特性的改变将直接影响关节软骨的生理功能。通过我们前期大量的研究表明，体外贴壁单层培养传代软骨细胞与正常软骨细胞相比力学特性减弱，而海藻酸钠立体培养软骨细胞的力学特性相对稳定，但当受到不同力学刺激时，海藻酸钠立体培养的软骨细胞还能否维持正常力学特性尚不清楚。因此，对软骨细胞力学特性的深入研究将会进一步阐明维持正常生理功能所需要的应力条件及应力响应等一系列过程，对了解软骨细胞的生物学特性和压缩刺激对细胞力学特性的影响及其作为组织工程软骨种子细胞的生物学优势具有积极的意义。研究目的：1.探讨周期性动态压缩刺激对海藻酸钠立体培养的关节软骨细胞基质合成代谢的影响。2.研究关节软骨细胞在生理压力刺激下力学特性的变化，探讨软骨细胞在关节软骨退变力学机制中的作用。方法：1.选取2月龄新西兰大白兔20只，雌雄不限，空气栓塞处死后，无菌条件下分离双侧膝关节，酶解消化软骨细胞，以2×105/ml的密度与2%海藻酸钠凝胶混匀，通过预先制备的模型制成圆柱体细胞盘，实验组采用Flexcell-5000基底加载系统对细胞盘施加正弦波、0.5Hz、20kPa、1h/d压缩应力，对照组为静态培养的细胞盘。2.实验组分别加载7、14、21天后，倒置显微镜观察压缩刺激下软骨细胞的生长状况，取同一时间点实验组和对照组海藻酸钠立体培养的软骨细胞，行冰冻切片HE染色。3.采用RT-PCR的方法分析同一时间点实验组和对照组AGG、Col-2、MMP-13、Col-10mRNA的表达。4.运用微管吸吮技术结合半无限体细胞力学模型测定在生理压力下软骨细胞的力学特性。结果：1.压缩刺激可以促进软骨细胞在海藻酸钠凝胶中的增殖，倒置显微镜观察随着压缩刺激天数的增加，实验组细胞密度明显高于对照组，HE染色实验组与对照组细胞形态大体一致。2. RT-PCR检测：实验7天组AGG、Col-2mRNA表达量高于实验组14天、21天和对照7天组（P＜0.05），实验14天组MMP-13、Col-10mRNA表达量明显高于实验组7天、21天和对照14天组（P＜0.05），其余各组间比较差异无统计学意义（P＞0.05）。3.在压缩刺激下海藻酸钠立体培养软骨细胞表现为典型的黏弹性固体蠕变特征，弹性模量E为（0.65±0.52）kPa，但随着压缩刺激天数的增加，其黏弹性特性逐渐下降，实验21天组软骨细胞黏弹性明显低于实验组7天、14天和对照21天组（P＜0.001），其余各组间比较差异无统计学意义（P＞0.05）。结论：海藻酸钠立体培养的关节软骨细胞在生理压力刺激7天时可以维持正常生物学特性和力学特性，但随着压缩刺激的增加表现出基质分泌逐渐减少、力学特性减弱的特点。