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1 绪论 1

1.1 骨的功能和基本结构 1

1.2 骨结构与力学性质 3

1.2.1 骨微观结构与力的传递 3

1.2.2 力学调控系统理论 4

1.2.3 单根骨小梁的结构和力学性质 5

1.2.4 松质骨结构的力学特点 6

1.2.5 骨结构优化与强度 8

1.3 力致骨重建现象与骨细胞力学 9

1.4 骨结构几何参数命名规则 13

2 骨组织内细胞的力学环境 14

2.1 基质力学性质 14

2.1.1 胞外基质变形 15

2.1.2 基质动态变形 18

2.2 胞外基质粘附性质 21

2.2.1 硬度 21

2.2.2 二维几何形状 22

2.2.3 三维拓扑形状 23

2.3 流体剪切力 24

2.3.1 骨细胞周围的流体刺激 24

2.3.2 流动电势 29

2.4 压力 30

2.5 损伤 32

3 骨组织细胞对力的感受 34

3.1 整合素 35

3.1.1 骨组织细胞上整合素的表达和生物学功能 35

3.1.2 整合素对力的感受 37

3.2 粘附斑复合物 38

3.2.1 粘附斑复合物的表达和生物学功能 39

3.2.2 粘附斑复合物对力的感受 40

3.3 原纤毛 41

3.3.1 骨组织细胞上原纤毛的表达和生物学功能 41

3.3.2 原纤毛对力的感受 42

3.4 膜离子通道 44

3.4.1 膜离子通道的表达和生物学功能 44

3.4.2 离子通道对力的感受 45

3.5 细胞骨架 47

3.5.1 细胞骨架的表达和生物学功能 47

3.5.2 细胞骨架对力的感受 48

3.6 骨细胞对力学刺激的感受和传递 50

4 力学信号在细胞内和细胞间的传递 55

4.1 力致钙响应信号 56

4.1.1 钙响应下游通路 56

4.1.2 力致钙响应的时空特性 56

4.1.3 不同骨组织细胞的力学信号转导规律 57

4.2 G蛋白介导的胞内力学信号转导 61

4.3 激酶信号通路 63

4.4 Wnt信号通路 64

4.5 胞内的其他力致响应通路 66

4.6 力致细胞问传递通路 67

4.6.1 间隙连接 67

4.6.2 核苷酸通路 69

4.6.3 其他细胞间力致信号传递通路 71

5 骨形成过程的细胞力学 73

5.1 骨髓间充质干细胞 75

5.1.1 增殖和存活性 75

5.1.2 不同力学刺激对骨髓间充质干细胞成骨向分化的影响 76

5.1.3 基质性质对骨髓间充质干细胞成骨向分化的影响 78

5.2 成骨细胞 84

5.2.1 增殖和存活性 84

5.2.2 力学刺激对成骨细胞分化的影响 87

5.3 骨细胞 90

5.3.1 骨细胞周围空间 91

5.3.2 骨细胞作为力感受器 93

5.3.3 骨细胞突起处的应变放大机制 96

5.3.4 骨细胞间相互作用 96

5.3.5 骨细胞作为体内矿物平衡的调节物 98

6 破骨过程的细胞力学 101

6.1 破骨细胞的来源和生物学性质 101

6.2 破骨细胞迁移过程中的力学生物学 104

6.3 破骨细胞分化过程中的力学生物学 108

6.4 破骨细胞粘附过程中的力学生物学 110

7 各类骨组织细胞间的相互作用 112

7.1 骨细胞－成骨细胞间通讯 112

7.2 骨细胞－破骨细胞间通讯 114

7.3 成骨细胞－破骨细胞间通讯 118

8 细胞力学实验技术 119

8.1 在体实验技术 119

8.2 流动腔 120

8.3 原子力显微镜 120

8.4 基底静态或动态拉伸技术 121

8.5 细胞基底牵拉力法 121

8.6 细胞粘附形状控制的微模式化方法 122

参考文献 123