骨性关节炎(OA)的发生发展是一个复杂的过程,在骨性关节炎的发病过程中力学是一个关键的因素。很多研究在探讨骨性关节炎的发病原因时集中在生物化学因素,而对于在发病过程中的力学影响则较少探讨。本研究探讨了软骨细胞的力学相关的三个方面的问题:(1)骨性关节炎中不同形态的软骨细胞的力学。软骨细胞在体外培养时会呈现梭形和扁平形,以往在力学测量时对不同形态细胞并未区分,本研究分别测量了不同形态的软骨细胞的力学性质,发现梭形软骨细胞的弹性模量小于扁平形细胞的弹性模量。细胞弹性模量与细胞骨架排列方式密切相关,梭形细胞细胞骨架排列方向单一,扁平形细胞细胞骨架排列方向各异。细胞骨架排列方式的不同造成了扁平形细胞的弹性模量高于梭形细胞。梭形细胞相对于扁平形细胞有较快的迁移速度。(2)不同钙离子浓度下软骨细胞的力学性质。骨性关节炎中关节滑液中钙离子浓度随着疾病的加深逐渐增加,钙在骨性关节炎的病程中起到重要作用。本研究模拟不同分级的骨性关节炎患者关节滑液中的钙离子浓度,用浓度70μg/mL-150μg/mL的钙离子处理细胞,发现软骨细胞的弹性模量、细胞和细胞外基质作用力随着钙离子浓度增加呈先上升后下降的趋势,通过F-actin荧光染色检测了细胞骨架密度,通过real-time PCR检测了整合素、肌球蛋白、Ⅱ型胶原蛋白、蛋白多糖等的表达,通过细胞划痕检测细胞在不同钙离子浓度时的迁移,发现软骨细胞的迁移能力随着钙离子浓度呈现先下降后上升的趋势。(3)骨性关节炎中软骨细胞的老化力学。在骨性关节炎的修复中,老化细胞的清除对于软骨的修复有重要作用。在骨性关节炎的发病进程中,软骨的硬度随着疾病的加深逐渐增加。本研究探讨了不同基底硬度的软骨细胞老化的影响,经过过氧化氢诱导早发性老化后,发现生长在较硬基底上的软骨细胞老化程度更高,在较软基底上生长的软骨细胞老化程度较低。炎症相关因子MMP13、il1β和老化相关基因CDKN2也随着基底硬度的降低而降低。探明软骨细胞力学行为与其迁移行为之间的可能内在关联,将明确软骨细胞力学行为在OA发病机制中的作用,加深我们对OA病理的认识,从而促进相关OA临床治疗手段的发展。