机械刺激改变骨愈合过程中的组织分化和分子表达

深入了解机械线索如何调节骨骼组织分化，有助于发现增强损伤或疾病后修复的潜在手段。既往研究探讨了机械负荷对成骨、成软骨和成纤维的影响，以期促进骨性愈合。然而，探索机械刺激如何将骨愈合过程导向形成其他间充质组织作为终点，可能为软骨和纤维组织等组织的修复与再生阐明新的途径。本研究探讨了利用机械刺激在截骨处促进软骨而非骨骼形成的作用。我们的总体目标是明确刺激所诱导的骨骼组织分布和分子表达模式。退役种用 Sprague-Dawley 大鼠（n = 85）接受了股骨骨干中部横向截骨术，随后进行外固定。从术后第 10 天开始并持续 1、2 或 4 周，在矢状面上施加循环弯曲运动（1 Hz 下 +35 degrees/-25 degrees），每天 15 min，每周连续 5 天。对照组动物接受持续的刚性固定。组织学和分子分析表明，刺激显著改变了正常的骨愈合过程。受刺激标本随时间推移软骨体积增加，而对照标本则表现为骨桥接。刺激诱导了软骨相关基因（COL2A1 和 COL10A1）的上调以及骨形态发生蛋白（BMPs）-4、-6 和 -7 的下调。然而，BMP-3 随刺激而上调。这些发现表明，机械线索可以在体内选择性调节成骨和成软骨过程，并为损伤或病变软骨组织的治疗方案提供了潜在依据。