本研究以 SD大鼠来源的骨髓间充质干细胞(BMSCs)为研究对象,通过平板流动腔装置施加流体剪应力,从细胞早期的力学敏感性响应指标,即细胞内钙离子[Ca2+]i响应水平、一氧化氮(NO)的释放量以及细胞骨架中微丝(F-actin)的重排情况来考察BMSCs对不同线性增加的流体剪应力刺激的力学敏感性响应;从细胞骨向分化标志物碱性磷酸酶(ALP)和软骨向分化标志物糖苷聚糖(GAG)的表达水平,研究不同线性增加的流体剪应力刺激对BMSC分化的影响;考察不同线性增加的流体剪应力对BMSCs的力学敏感型钙离子通道开放的贡献,以及力学敏感型钙离子通道对细胞力学敏感性的影响。　　主要研究内容和结果如下:　　采用全骨髓悬液直接贴壁的方法获取6周龄SD大鼠BMSCs,细胞经过传代培养扩增,用于实验的为第三、四代细胞。运用本课题组设计的平板流动腔装置分别对BMSCs施加三种不同线性增加的流体剪应力20分钟,即0分钟从0dyn/cm2线性增加到10dyn/cm2、2分钟从0dyn/cm2线性增加到10dyn/cm2、20分钟从0dyn/cm2线性增加到10dyn/cm2(分别简化为0-0’、0-2’、0-20’)。采用流体剪应力加载下实时观测细胞内钙离子响应的成像技术手段,记录BMSCs对三种加载方式的胞内钙离子响应情况;对0-0’、0-2’、0-20’三种加载方式分别作用于BMSCs20分钟后细胞中连续F-actin的密度进行定量分析;以及对三种加载方式分别作用于BMSCs1小时的过程中,系统内NO的浓度变化进行检测。结果发现,0-2’的加载方式刺激BMSCs的胞内钙离子响应水平、胞内连续F-actin聚合程度以及NO释放量最大,其次是0-0’,最后是0-20’。将细胞在0-2’、0-20’两种加载方式作用下出现第一个钙峰时对应的流体剪应力,即1dyn/cm2、0.1dyn/cm2分别作用于BMSCs20分钟并实时观测细胞内钙离子的响应情况。进行比较得到,仍然是0-2’加载方式作用下BMSCs胞内钙离子的响应水平最大,呈现0-2’>0-0’>0-20’>1dyn/cm2>0.1dyn/cm2的现象。这意味着BMSCs能够识别不同线性增加的流体剪应力,并且对三种不同的加载方式表现出不同的力学敏感性响应,加载方式对细胞力学响应是有贡献的。　　为进一步探究0-0’、0-2’、0-20’三种加载方式对BMSC分化的影响,分别对细胞进行三种方式的力学刺激20分钟后静置培养48小时,随后检测细胞中碱性磷酸酶(ALP)和糖胺聚糖(GAG)的表达。发现,0-2’加载方式后BMSCs中ALP含量最高,其次是0-20’,最后是0-0’;而GAG的结果则相反,0-0’加载方式后BMSCs的GAG含量最高,其次是0-20’,最后是0-2’。表明,0-2’加载方式有利于BMSC骨向分化,0-0’加载方式有利于BMSCs软骨向分化。　　在发现以上现象的基础上,我们从细胞力学敏感型钙离子通道的角度出发,探索是否由于0-0’、0-2’、0-20’三种加载方式对BMSCs的力学敏感型钙离子通道的影响不同,进而影响了BMSCs的力学敏感性。利用力学敏感型钙离子通道阻滞剂(Gadolinium,GdCl3)对BMSCs进行预处理,同样观测了三种加载方式分别作用于BMSCs20分钟的细胞内钙离子响应水平以及20分钟后胞内连续F-actin的聚合程度,发现,0-0’加载方式下细胞的胞内钙离子响应水平和胞内连续F-actin的聚合程度最高,其次是0-2’,最后是0-20’,但是都没有显著性差异。BMSCs受力刺激20分钟再静置培养48小时后0-2’的GAG的表达相对最高,其次是0-0’,最次是0-20’,并没有显著性差异;而0-0’的ALP的表达相对最高,其次是0-2’,最次是0-20’,彼此也没有显著性差异。表明,力学敏感型钙离子通道被阻断后,BMSCs对不同线性增加的流体剪应力不表现差异性响应。力学敏感型钙离子通道调控了BMSC对不同线性增加流体剪应力刺激的力学敏感性。　　研究结果显示,BMSCs流体剪应力刺激具有高度敏感性,力学敏感型钙离子通道调控了BMSC对不同线性增加流体剪应力刺激的力学敏感性。