目的：人生活在一个充满力信号的自然界中，比如重力，摩擦力以及离心力。离开力学刺激，如长期卧床，或太空飞行都容易引起骨质疏松等骨骼疾病，因此力学刺激对骨骼发育十分重要。在机体骨骼系统中，存在着可以自我更新、具有多向分化潜能的成体干细胞，这类细胞被称为间充质干细胞。适当的生理状态下的力学刺激，可以促进间充质干细胞的增殖和分化，利用这一原理，可以应用体外的力学刺激来辅助治疗骨骼相关疾病。但是如果施加过量的力学刺激，同样会对机体造成损伤，而这种损伤很可能是因为间充质干细胞对过量的力学刺激产生错误应答所造成的。因此，试验目的在于研究不同力学刺激对间充质干细胞成骨分化的影响以及力学刺激与生物学信号是如何偶联传导的。　　 内容：本研究着眼于两种重要的成体干细胞，即骨髓间充质干细胞以及肌腱来源间充质干细胞对机械性拉应力刺激的响应，选择Runx2等重要的成骨分化标志基因，针对在拉应力的作用下，这两种干细胞向成骨方向分化过程中的基因表达模式，基因表达调控以及在过量的力学刺激下，干细胞分化异常导致的疾病进行研究。　　 材料与方法：　　 1．对骨髓来源的间充质干细胞施加连续的或者是间断的周期性拉应力力学刺激，在一定的处理时间后收集细胞，应用Real-time PCR和Westernblotting的方法检测Runx2，以及其他重要的成骨分化标志基因的表达情况，同时应用碱性磷酸酶染色和定量辅助验证发现的现象。在连续施加周期性拉应力(CCMT)作用下，通过RhoA活化形式的检测确定RhoA活性是否可以被力学刺激信号所改变；同时通过外源性的激活（使用激活剂LPA）或是抑制(使用抑制剂C3-toxin)RhoA来探讨其是否介导了CCMT导致的骨髓间充质干细胞成骨分化的改变。随后，检测并验证ERK1/2作为一种重要的介导力学刺激的MAPK分子，在这个过程中的作用。　　 2．从肌腱部位分离、鉴定得到间充质干细胞，并在体外建立了由于单向周期性拉应力导致的肌腱来源间充质干细胞成骨分化的模型，部分模拟了由于过度的力学刺激引起肌腱部位钙化所导致的肌腱损伤。在试验中，应用Real-time PCR和Western blotting的方法检测了重要的早期成骨分化标志基因的表达情况，例如Runx2，alp，Col-1等；同时运用碱性磷酸酶染色和定量的方法辅助验证发现的现象。在随后的试验中，利用RhoA活化形式检测的方法探讨了在单向拉应力刺激下RhoA是否被激活，然后分别利用抑制剂C3-toxin以及Y-27632外源性的阻断RhoA以及其下游效应激酶ROCK的活化，观测由于力学刺激导致的肌腱干细胞成骨分化是否可以被抑制。接下来，发现Wnt5a（非经典Wnt通路的重要成员）的表达水平在力学刺激后发生改变；应用siRNA技术knock-downWnt5a的表达，检测力学刺激导致的肌腱干细胞成骨分化的改变，以此探讨Wnt5a在这个过程中的调控作用。　　 结果：　　 1．发现间断性的施加周期性拉应力，可以促进骨髋来源的间充质干细胞的成骨分化。但是连续施加周期性拉应力(CCMT)却导致了间充质干细胞成骨分化的被抑制。通过对成骨分化早期标志因子的检测发现，相对对照组，CCMT可以降低Runx2等基因的表达以及碱性磷酸酶活性。同时发现RhoA的活性也被CCMT所抑制；应用LPA外源性的激活RhoA可以部分恢复因为CCMT导致的Runx2等表达量的降低;接下来，证明了．CCMT抑制MSCs成骨分化的过程是通过RhoA-ERK1/2-Runx2通路发挥效应的。　　 2．单向周期性拉应力可以部分模拟因为过度力学刺激造成的慢性肌腱损伤（肌腱病）。在体外试验中，发现每天施加一段时间的单向周期性拉应力可以促进肌腱来源的间充质干细胞成骨分化，例如Runx2，alp，Col-1等基因的表达量升高。这一过程由Wnt5a-RhoA-Runx2通路介导。　　 结论：　　 1．不同于间断周期性拉应力，连续周期性拉应力抑制间充质干细胞的成骨分化，是通过RhoA-ERKl/2-Runx2发挥效应的。这些结果提示，在临床治疗过程中，需要探求更加稳妥与适合的方式来使用力学刺激治疗相关疾病。　　 2．单向周期性拉应力用于体外模拟肌腱受力情况，单向周期性拉应力促进肌腱干细胞成骨分化通过Wnt通路发挥效应。这些结果提示，慢性肌腱病的产生以及肌腱处组织钙化的出现很可能是由于力学刺激导致肌腱干细胞向错误方向进行分化导致，并且为今后对肌腱病的治疗提供参考意义。