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第一部分动态压应力对前软骨干细胞Sox9和细胞外基质表达的影响目的研究间断性动态压应力对体外培养的大鼠前软骨干细胞Sox9及软骨特异性细胞外基质(Ⅱ型胶原和aggrecan)表达的影响。方法1.分离原代大鼠前软骨干细胞并接种于培养基中；2.细胞免疫磁珠分选纯化体外培养的前软骨干细胞(PSCs);3.将体外培养的PSCs随机分为4组：对照组、压力1天组、压力3天组和压力7天组,使用自行设计制备的细胞压力装置对细胞进行间断性(1d刺激12h,分别1d,3d和7d)的压应力刺激(90mmHg),未压力组为对照组；4.采用荧光实时定量聚合酶链反应检测各组细胞的Sox9和Ⅱ型胶原和aggrecan的基因表达情况；5. Western-blot检测细胞Sox9和Ⅱ型胶原蛋白表达水平并进行分析。结果1.倒置相差显微镜下见细胞形态多为为三角形或多角形,生长良好。2.前软骨干细胞在90mmHg强度的动态压应力培养条件下,压力组各时间点Sox9、aggrecan和Ⅱ型胶原的基因表达水平明显增加并高于对照组(P<0.05)；3.1d压力组Sox9和Ⅱ型胶原蛋白表达与对照组无明显差异(P>0.05),3d和7d时间点的蛋白表达增加并高于对照组(P<0.05)；4.Sox9和Ⅱ型胶原基因和蛋白表达水平以及aggrecan基因表达都随着压应力刺激时间增加而增加。结论间断性动态压应力可以明显增加大鼠前软骨干细胞Sox9、Ⅱ型胶原和aggrecan的表达,可能会促进前软骨干细胞向软骨细胞分化。第二部分动态压应力对胰岛素样生长因子-1诱导前软骨干细胞Sox9和细胞外基质表达的影响目的研究动态压应力对胰岛素样生长因子-1诱导前软骨干细胞Sox9和细胞外基质表达的影响。方法1.常规体外培养前软骨干细胞并分离纯化；2.将纯化后的前软骨干细胞接种于细胞瓶中,随机分为4组：对照组、压力组、IGF-1组合压力复合IGF-1组。压力组予以90mmHg强度的压应力,IGF-1组予以IGF-1,终浓度为100ng/ml；对照组不施加压力,也不加入IGF-1；3.光镜下观察细胞形态改变以及阿利新蓝染色和Ⅱ型胶原免疫组化染色；4.实时荧光定量PCR方法检测前软骨干细胞中Sox9和软骨特异性细胞外基质基因表达情况。结果1.分选后的前软骨干细胞呈三角形或梭形,折光性好；诱导后细胞由梭形逐渐变为多角形或类圆形,细胞突起逐渐变短。2.阿利新蓝和Ⅱ型胶原免疫组化染色显示IGF-1组阳性反应,压力组呈弱阳性而压力复合IGF-1组介于两者之间；3.压力组、IGF-1组合复合组中Sox9、和Ⅱ型胶原的基因表达水平明显增加并高于对照组(P<0.05)；压力复合IGF-1组中Sox9、aggrecan和Ⅱ型胶原基因表达低于IGF-1组,有统计学差异(P<0.05)。结论长期间断恒定的动态压应力对IGF-1诱导前软骨干细胞Sox9和细胞外基质表达有抑制作用,可能会抑制IGF-1调控的软骨分化。第三部分ERK信号通路在前软骨干细胞响应力学信号传导中的作用目的探讨ERK信号通路在前软骨干细胞响应力学信号转导中的作用。方法1.常规体外培养前软骨干细胞并分离纯化；2.将纯化后的前软骨干细胞接种于细胞瓶中,随机分为2组：对照组和压力组,压力组予以90mmHg强度的压应力,持续24h；每组分为两个小组：空白组和抑制剂组,抑制剂组中加入PD98059,终浓度为20μmol/L；共4个组。3.实时荧光定量PCR方法检测前软骨干细胞中Sox9和Ⅱ型胶原基因表达情况；4. Western-blot检测细胞Sox9和Ⅱ型胶原蛋白表达水平并进行分析。结果1.前软骨干细胞在90mmHg强度的动态压应力培养条件下,压力组pERK蛋白表达水平要高于对照组,有统计学差异(P<0.05)；2. qPCR和Western-blot显示Sox9和Ⅱ型胶原的基因和蛋白表达水平明显增加并高于对照组(P<0.05)；但压应力诱导的Sox9和Ⅱ型胶原的基因表达水平升高可被PD98059抑制。3.加入PD98059后,对照组和压力组中Sox9和Ⅱ型胶原的基因和蛋白表达水平明显均明显下降,但压力组其表达下降更多,均具有统计学意义(P<0.05)。结论ERK抑制剂可降低动态压应力诱导前软骨干细胞Sox9和Ⅱ型胶原表达水平,提示ERK信号通路可能参与了细胞响应力学信号转导过程。