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类风湿性关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是一种以关节炎症和滑膜组织超常增生为主要表现的慢性全身性自体免疫性疾病。由于病因复杂，其发病机理至今尚未被完全确定。在RA中，成纤维细胞样滑膜细胞（fibroblast-like synoviocytes,FLSs）是增生的滑膜组织中最主要的组成细胞之一，长期处于炎性激活状态，能够在快速增殖的同时通过分泌多种炎症介质和基质降解酶侵蚀和破坏临近的软骨和骨，导致关节功能障碍，甚至残废。关节是人体最主要的受力器官之一，但在RA病理研究中，力学因素对RA疾病发展的影响却常常被人们忽视。本课题组之前的研究已发现静态力学刺激显著降低了RA FLSs中基质金属蛋白酶（matrixmatalloproteinases, MMPs）的表达。在此基础上，本文从炎症和增殖两方面进一步考察了生理水平周期性力学刺激（6%，1Hz）对人RA FLSs中炎症介质前列腺素E2（prostaglandin E2, PGE2）的释放和细胞增殖的调控作用。主要的研究工作和结果如下：①人FLSs的体外原代培养及周期性力刺激对细胞形态与骨架的影响从手术中取得人正常或RA的滑膜组织，采用组织块培养法分离获得FLSs，建立了后续实验必需的滑膜细胞库。利用可控的FX-4000T细胞应力加载系统，对体外培养的正常和RAFLSs进行6%的等双轴周期性力学刺激，再进行形态学观察并对RAFLSs进行F-actin骨架染色。结果显示，力学刺激并未对细胞造成物理损伤；加载后RAFLSs细胞骨架发生重排，表明细胞已经受到力学刺激并作出响应，进而可能影响细胞内部信号调节，为本文后续实验的开展奠定了基础。②周期性力刺激对RAFLSs中PGE2释放和COX-2表达的影响PGE2是RA滑膜中最重要的炎症介质之一，主要参与关节中软骨和骨的破坏，COX-2（cyclooxygenase-2）是其上游调节酶。我们在炎症因子（IL-1β）刺激下，对RA FLSs进行6%的周期性力学加载，然后检测培养液中的PGE2水平和细胞中COX-2和MMP-1的表达变化，并进一步检测NF-κB信号抑制剂—IκB-α和IκB-β的表达变化。结果显示，6%周期性力刺激抑制了RAFLSs中IL-1β诱导的MMP-1和COX-2的表达，同时下调了PGE2的释放水平，这表明生理水平的力学环境在缓解RA滑膜炎症过程中起着积极的调控作用；进一步的研究结果显示，6%周期性力学刺激能阻止RAFLSs细胞质中IL-1β诱导的IκB-α和IκB-β的蛋白降解，从而维持IκB-α和IκB-β在细胞质中的蛋白水平，提示力学刺激可能是通过阻断NF-κB的信号转导途径来下调RA FLSs中的炎症响应。③周期性力刺激对RAFLSs增殖的影响除了持续的炎症反应，RA造成软骨和骨侵蚀和关节破坏的另一重要原因是滑膜组织的超常增生。我们对RAFLSs分别进行2h，6h，12h的6%周期性力学刺激，通过MTS和流式细胞术检测了细胞增殖的变化，同时检测了细胞周期正调控因子CDK-2、CyclinD1、CyclinE1和负调控因子P27的mRNA表达水平的变化。结果显示，6%周期性力学刺激在2h，6h，12h均显著降低了RAFLSs的增殖速率，表明生理水平的力学环境对缓解RA滑膜超常增生是有利的；6%周期性力学刺激下RA FLSs中CDK-2和Cyclin E1的mRNA水平明显下降，P27的mRNA水平明显升高，而Cyclin D1无明显变化，说明力学刺激可能是通过抑制RA FLSs细胞从G1期向S期的转化来下调RA FLSs增殖速率的。④RA和正常FLSs响应周期性力刺激的对比研究为进一步明确力学因素对RA FLSs炎症和增殖的特异性调控作用，同时考察RA关节液中高水平的PGE2是否介入RA滑膜的增生，我们对RA和正常FLSs在力学刺激下的炎症和增殖响应作了对比研究，并检测了不同浓度的外源性PGE2对FLSs增殖的影响。结果显示，6%周期性力学刺激只抑制RA FLSs的增殖，对正常FLSs的增殖速率没有影响；细胞凋亡检测结果显示加载后RA和正常FLSs中凋亡细胞的数量都没有增加，说明力学刺激对RA FLSs增殖的下调作用并不依赖于细胞凋亡途径；在RA FLSs中，6%周期性力学刺激抑制IL-1β诱导的COX-2的表达和PGE2的释放，在正常FLSs中却没有被观察到，表明RA FLSs对力学刺激的炎症响应可能与其不同于正常FLSs的炎性激活特性相关；同时，高浓度（100ng/ml，500ng/ml）的外源性PGE2能促进RAFLSs细胞增殖，提示RA滑液中高水平的PGE2可能参与RA滑膜的增生过程，且在此环境下，6%周期性力学刺激对RA FLSs增殖的下调作用并不明显。⑤COX-2抑制剂对周期性力刺激下RAFLSs增殖的影响利用COX-2选择性抑制剂—celecoxib抑制RA FLSs中COX-2的表达进而降低内源性PGE2的释放，在此基础上考察生理水平周期性力学刺激对RA FLSs增殖的作用。结果显示：在细胞耐受的条件下，celecoxib本身对RA FLSs的增殖没有影响；抑制COX-2的表达和PGE2的内源性释放也不影响周期性力学刺激对RA FLSs增殖的下调作用，表明周期性力学刺激对RA FLSs增殖的下调作用并非通过抑制COX-2的表达及其下游PGE2的分泌来实现的。本文将生物力学的研究方法引入类风湿性关节炎这一免疫性疾病的病理研究中，为确立该疾病的发生和发展机制提供了一种新的研究思路。我们的研究结果证明，通过适当的运动使RA患者的关节受到一定的力学刺激，在滑膜炎症和增生两方面都能对RA疾病起到积极的缓解作用，具有重要的临床参考价值。