间歇性液态压力和连续灌注系统下的软骨细胞培养
作者：何清义 李起鸿
单位：400038 重庆，第三军医大学附属西南医院骨科
关键词：
中华骨科杂志000909
因骨关节炎引起的关节软骨破坏或其他原因所致的软骨缺损，软骨自身很难再生修复，用异体软骨移植、假体替代和自身软骨细胞移植，由于各种原因效果亦不甚理想。而组织工程化软骨现已逐渐被认为是一有希望的治疗全层软骨缺损的手段。软骨的组织工程(cartilage tissue engineering)，是将关节软骨酶解后，游离出原代软骨细胞，种植于可吸收降解的聚合物上，如聚乳酸(polylactic acid,PLA)、聚乙醇酸(polyglycolic acid,PGA)等或天然载体如胶原纤维，经离体培养一段时间后再移植到动物体内，继续生成新的软骨[1]。体外(in vitro)研究表明,未在正常应力环境条件下培养的关节软骨细胞，细胞排列不规则，基质产生较少，且胶原纤维较细，羟脯氨酸含量只有正常软骨的1/4[2]。体内(in vivo)研究发现，关节制动会使关节软骨发生变性，特别对蛋白多糖的合成有影响[3]。相反，一定的机械应力(mechanical force)则能促进关节损伤的修复[4]。传统的培养条件不能充分满足软骨细胞在可吸收聚合物中的营养需要，特别是中心部位的软骨细胞会由于培养液的弥散力降低而发生营养不良，从而导致生长迟滞。因此，当在细胞载体(PLA/PGA或胶原)中对软骨细胞进行三维立体体外培养时，模拟软骨细胞所处的力学和营养环境即显得尤为重要。
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一、在模拟间歇性生理液态压力条件下对软骨细胞的培养
关节软骨细胞在生理条件下所承受的最重要的力即间歇性生理液态压力[5]。在日常活动中，关节软骨自静息状态至运动状态，可承受超出人体体重几倍的外力，在生理负荷及频率下施压时，其压缩模量(compressive modulus)与静态施压或慢性施压时相比大32%～75%[6]。软骨由20%～40%的固态基质(包括胶原纤维、蛋白多糖、软骨细胞)和60%～80%的水构成。由于固态基质在生理条件下具有不可压缩(incompressible)，故生理活动时对软骨细胞影响最大的力是生理液态压力[7]。
软骨细胞分泌的蛋白多糖、胶原纤维等细胞外基质(extracellular matrix,ECM)是维持软骨生物力学性能的基础，模拟间歇性生理液态压力，有助于软骨细胞合成更多的蛋白多糖和胶原。蛋白多糖包括透明质酸、多聚糖胺(glycosaminoglycan，GAG)等,后者含大量的电荷，具有高度亲水性，能够抵抗外界压应力。而胶原纤维形成网架结构，支持软骨细胞和蛋白多糖聚合物，能够抵抗切应力和张应力[8]。所谓间歇性生理液态压力系统(intermittent physical hydrostatic pressure system)[9]是先将软骨细胞或软骨块置于35mm的培养皿中，其中加满完全培养液，去培养皿上盖换成双层压力膜(90μm厚)，排除皿内空气后用粘胶使压力膜与皿贴紧，皿内勿留气泡。然后将该培养皿置于圆柱形压力室中，压力室内充满蒸馏水，压力和频率由计算机控制下的压力阀来调控，一般在生理压力(3～5mPa)和频率(0.5Hz左右)下施压。Carver等[10]发现在间歇性生理液态压力下，于PGA网上培养5周的马的软骨细胞，可明显促进细胞外基质的合成，其多聚糖胺的含量至少是对照组(无压力下培养)的两倍，并与液态压力的压缩模量有量效关系。他发现间歇性生理液态压力不仅能够明显促进细胞外基质的分泌，而且还可使细胞外基质的构建更趋合理。但持续性液态压力则可抑制多聚糖胺的合成[11]，并且使无血清培养的软骨细胞Ⅱ型胶原的mRNA转录降低[12]。
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间歇性生理液态压力虽可促进软骨细胞的蛋白多糖及胶原分泌，但同时也抑制软骨细胞的分裂。在相同条件下，幼年动物的软骨细胞可比成年动物产生更多的细胞外基质，故认为幼年动物的软骨细胞似乎更适合组织工程化软骨的需要[13]。Carver等[10]证明，在间歇性生理液态压力(500psi或1000psi，148psi≈1mPa)时，幼年马软骨细胞的细胞外基质含量是对照组(未受压力)或成年马的10倍；但在500psi间歇性生理液态压力时，三组的胶原纤维含量差异无显著性意义(P>0.05)，而当压力增加至1000psi时，幼年马和成年马的胶原合成明显高于对照组。表明促进软骨细胞产生胶原纤维的压力刺激阈值可能在1000psi左右。
液态压力的大小、作用频率及作用时间对软骨细胞ECM的合成也有较大影响。生理条件下的压力水平(5～15mPa)可促进ECM的合成，但超过15mPa在20～50mPa时即有抑制作用[14]，而在100mPa时可直接致细胞死亡[5]。Parkkinen等[9]在计算机调控下观察了不同频率和作用时间的生理性液态压力(5mPa)对软骨细胞和软骨块合成蛋白多糖的影响:以35SO4的吸收率反映蛋白多糖的合成情况，发现原代培养的软骨细胞在0.5Hz或0.25Hz的液态压力频率下作用1.5h后，蛋白多糖合成减少，而以相同频率作用20h后，蛋白多糖合成增加；然而同样作用20h，但将液态压力的作用频率改为0.0167Hz时，蛋白多糖合成则受到抑制，而以0.5Hz频率作用1.5h，软骨块的蛋白多糖合成反而增加。上述结果说明，液态压力作用的频率和时间对软骨细胞的蛋白多糖合成具有明显影响，而在同样的频率和作用时间时，软骨细胞和软骨块的蛋白多糖合成结果却截然相反，表明细胞外基质也参与了液态压力下对蛋白多糖合成的影响。
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将未经压力环境培养的兔软骨细胞所形成的透明软骨样组织与正常兔关节软骨相比，其软骨细胞排列无序，细胞外基质较少，电镜下胶原纤维的直径较细，羟脯氨酸含量只有正常软骨的1/4[2]。除了压应力对软骨细胞有影响外，软骨细胞因长期进化的缘故还必须在正常重力下方能生长良好。Freed等[15]研究了重力对软骨细胞的影响。他将牛的关节软骨细胞种植在PGA上，先在正常的重力环境下(1g)培养4个月，然后再让宇航员将一组软骨细胞-PGA复合体置于太空微重力环境下(10-6～10-4g)培养3个月；另一组置于正常重力环境(1g)下培养3个月，发现重力是体外三维培养软骨细胞必不可少的条件之一。在微重力环境下软骨细胞-PGA复合体虽然能够产生软骨，但与在正常重力环境下相比，其所产生的软骨体积较小，更趋球形，并且机械性能也较差。
二、连续灌注系统是软骨细胞培养的合适环境
在传统条件下进行的软骨细胞培养都属于静态培养(static culture)。随着软骨细胞在PGA上的生长，其生长速度也相应减缓。因为新生的软骨及其基质使软骨细胞-PGA复合体的渗透率下降并使培养液的弥散力降低，因而造成中心部位的软骨细胞因营养不良而生长迟缓和停滞[16]。
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连续灌注培养系统(continuous perfusion culture system)一般为圆柱形，有培养液流入管和流出管及CO2及O2输入管，另外还有采样监测管。所有这些管道及阀门都由电脑控制，并随时检测培养液中的葡萄糖和乳酸含量，以及PO2、PCO2和pH值，以判断培养液是否需要更新及更新的速度，它能使培养液循环流动，时刻保持恒定的营养供应，而且还可避免常规培养一次性全部换液而带来的培养微环境的骤变。实验证明，它更适合软骨细胞的长期培养及其他人工组织(artificial tissue)的培养[17]。Sittinger等[17]将人的软骨细胞种植于可吸收降解的多聚物上，然后置入连续灌注培养系统培养40d，检测流出液和流入液的pH值和葡萄糖含量，发现两者几无差异，只是流出液的乳酸浓度稍高，可能与人工多聚物的降解有关。在连续灌注培养系统下，种植于可吸收降解多聚物上的软骨细胞不仅能合成并分泌更多的胶原纤维、蛋白多糖，而且还可产生更多的软骨[18]。后来Vunjak-Novakovic等[19]对该系统进行改进并将其命名为生物反应器(bioreactor)。生物反应器为一圆柱鼓形体(可旋转)，内置圆柱形金属网，培养液流出及流入管置于一侧，同时也有CO2和O2输入管。种植软骨细胞的可吸收聚合物复合体随着圆柱鼓形体的旋转而随时浸浴在培养液中，保证了可吸收聚合物内各部分的细胞都能得到较充足的营养供应，并使细胞-可吸收聚合物复合体处于层流环境(laminar flow field)，这种流体力学环境更适合软骨细胞的生长及增殖。在生物反应器内，培养液可循环流动并且有一定的切应力，这样除了可促进PGA上的软骨细胞生长外，还具有以下优点:(1)软骨产量较高，这样就能用相同的种植细胞量生产出更多的软骨；(2)良好的细胞贴附动力学及细胞的高切应力敏感性；(3)具有较好的软骨细胞空间分布一致性。在生物反应器内，培养液的循环流动加上转动培养有助于直径为20～32μm的软骨细胞聚合体(cell aggregates)形成，从而提高细胞的贴附能力，使细胞分布更趋一致。进一步的研究发现，旋转的生物反应器具有提高软骨生长和机械性能的作用，当生物反应器在静止、湍流和旋转三种条件下时，将牛关节软骨细胞种植于PGA中进行体外培养，检查所生成软骨的组成成分、形态和机械性能时发现，旋转的生物反应器更适合软骨生长。因为它使软骨细胞处于一个动态层流场(dynamic laminar flow field)内，故而获得的软骨团最大，合成的GAG和胶原最多，并且具有最好的机械性能[20]。
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连续灌注、复合间歇性生理液态压力培养更符合软骨细胞的在体生理环境。与未受压力条件下培养的软骨细胞相比，经半连续灌注系统加间歇性生理液态压力培养的软骨细胞，所产生的细胞外基质更多，所分泌的GAG浓度至少是非压力环境下培养的软骨细胞的两倍。在营养较为恒定的环境中，生理间歇性压力不但可促进细胞外基质的产生，而且可使基质排列更加有序[9]。
三、机械压力信号转导的可能机制
生物力学研究表明，生物体的器官和组织都是在一定的应力状态下实现其功能的，如果要使所培养的组织具有与在体组织相似的结构和功能，就应在与该组织体内相似的力学环境下进行培养，体外培养系统必须尽量模拟这一力学环境，这是软骨细胞间歇性生理液态压力培养的理论根据之一。至于软骨细胞怎样将液态压力这一机械信号转化成为细胞生长、分泌等代谢化学信号的具体过程，目前还不清楚。但有研究表明，细胞骨架的改变以及所导致的一系列分子信号的级联反应(cascade)将最终实现对细胞的生长、分裂、蛋白质合成与分泌等的调控，这可能是其主要的调控机制[21]。Chen等[22]发现，机械应力转换为液态压力，而液态压力可使细胞外基质的间隙水(interstitial water)流出，继而使细胞骨架发生位移与形变。而细胞骨架与信号转导分子耦联在一起，后者再发生一系列级联反应，通过这种由外及内的机制，进而发生依赖于应力的分子机制及热动力学改变，即施加于宏观上的机械应力导致了在细胞和分子水平上的结构再调整(structural rearrangements)，使施加于整个器官的机械应力传送至单个细胞并被转化为细胞的生物化学反应。
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细胞外基质通过其整合素(integrins)与细胞的整合素受体相连，导致细胞形态和细胞骨架改变并激活细胞内分子信号的级联反应，从而调节细胞的增殖过程[23]。
Ingber[24]认为，机械信号的转导是一个比较复杂的过程，其中包括很多分子转导机制，如牵张敏感性的离子通道(stretch-sensitive ion channels)、细胞骨架(cytoskeleton)、信号分子(signaling molecules)、整合素(integrins)等。在归纳了最近的一些实验的基础上，他提出，外来应力首先作用于ECM，使其发生移位或变形，而ECM中的整合素与细胞表面的整合素受体结合，从而使细胞膜附近的局部粘连复合体(focal adhesion complexes，FACs)发生改变，而FACs与细胞骨架相连就会发生基于上述应力的细胞骨架的几何形态改变以及信号转导分子的激活，这样细胞就将机械信号转化为化学信号。
, http://www.100md.com 软骨的组织工程必须模拟软骨生长的营养和生物力学环境。连续灌注培养系统和间歇性生理液态压力环境更适合对软骨细胞的体外培养。目前，对软骨细胞的机械应力信号转导的具体过程还不清楚，但可能与由应力所致的细胞骨架改变及系列信号转导分子的活化有关。
参考文献
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24，Ingber DE. Tensegrity: the architectural basis of cellular mechanotransduction. Annu Rev Physiol,1997, 59:575-599.
(收稿日期:1999-12-28), 百拇医药
单位：400038 重庆，第三军医大学附属西南医院骨科
关键词：
中华骨科杂志000909
因骨关节炎引起的关节软骨破坏或其他原因所致的软骨缺损，软骨自身很难再生修复，用异体软骨移植、假体替代和自身软骨细胞移植，由于各种原因效果亦不甚理想。而组织工程化软骨现已逐渐被认为是一有希望的治疗全层软骨缺损的手段。软骨的组织工程(cartilage tissue engineering)，是将关节软骨酶解后，游离出原代软骨细胞，种植于可吸收降解的聚合物上，如聚乳酸(polylactic acid,PLA)、聚乙醇酸(polyglycolic acid,PGA)等或天然载体如胶原纤维，经离体培养一段时间后再移植到动物体内，继续生成新的软骨[1]。体外(in vitro)研究表明,未在正常应力环境条件下培养的关节软骨细胞，细胞排列不规则，基质产生较少，且胶原纤维较细，羟脯氨酸含量只有正常软骨的1/4[2]。体内(in vivo)研究发现，关节制动会使关节软骨发生变性，特别对蛋白多糖的合成有影响[3]。相反，一定的机械应力(mechanical force)则能促进关节损伤的修复[4]。传统的培养条件不能充分满足软骨细胞在可吸收聚合物中的营养需要，特别是中心部位的软骨细胞会由于培养液的弥散力降低而发生营养不良，从而导致生长迟滞。因此，当在细胞载体(PLA/PGA或胶原)中对软骨细胞进行三维立体体外培养时，模拟软骨细胞所处的力学和营养环境即显得尤为重要。
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一、在模拟间歇性生理液态压力条件下对软骨细胞的培养
关节软骨细胞在生理条件下所承受的最重要的力即间歇性生理液态压力[5]。在日常活动中，关节软骨自静息状态至运动状态，可承受超出人体体重几倍的外力，在生理负荷及频率下施压时，其压缩模量(compressive modulus)与静态施压或慢性施压时相比大32%～75%[6]。软骨由20%～40%的固态基质(包括胶原纤维、蛋白多糖、软骨细胞)和60%～80%的水构成。由于固态基质在生理条件下具有不可压缩(incompressible)，故生理活动时对软骨细胞影响最大的力是生理液态压力[7]。
软骨细胞分泌的蛋白多糖、胶原纤维等细胞外基质(extracellular matrix,ECM)是维持软骨生物力学性能的基础，模拟间歇性生理液态压力，有助于软骨细胞合成更多的蛋白多糖和胶原。蛋白多糖包括透明质酸、多聚糖胺(glycosaminoglycan，GAG)等,后者含大量的电荷，具有高度亲水性，能够抵抗外界压应力。而胶原纤维形成网架结构，支持软骨细胞和蛋白多糖聚合物，能够抵抗切应力和张应力[8]。所谓间歇性生理液态压力系统(intermittent physical hydrostatic pressure system)[9]是先将软骨细胞或软骨块置于35mm的培养皿中，其中加满完全培养液，去培养皿上盖换成双层压力膜(90μm厚)，排除皿内空气后用粘胶使压力膜与皿贴紧，皿内勿留气泡。然后将该培养皿置于圆柱形压力室中，压力室内充满蒸馏水，压力和频率由计算机控制下的压力阀来调控，一般在生理压力(3～5mPa)和频率(0.5Hz左右)下施压。Carver等[10]发现在间歇性生理液态压力下，于PGA网上培养5周的马的软骨细胞，可明显促进细胞外基质的合成，其多聚糖胺的含量至少是对照组(无压力下培养)的两倍，并与液态压力的压缩模量有量效关系。他发现间歇性生理液态压力不仅能够明显促进细胞外基质的分泌，而且还可使细胞外基质的构建更趋合理。但持续性液态压力则可抑制多聚糖胺的合成[11]，并且使无血清培养的软骨细胞Ⅱ型胶原的mRNA转录降低[12]。
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间歇性生理液态压力虽可促进软骨细胞的蛋白多糖及胶原分泌，但同时也抑制软骨细胞的分裂。在相同条件下，幼年动物的软骨细胞可比成年动物产生更多的细胞外基质，故认为幼年动物的软骨细胞似乎更适合组织工程化软骨的需要[13]。Carver等[10]证明，在间歇性生理液态压力(500psi或1000psi，148psi≈1mPa)时，幼年马软骨细胞的细胞外基质含量是对照组(未受压力)或成年马的10倍；但在500psi间歇性生理液态压力时，三组的胶原纤维含量差异无显著性意义(P>0.05)，而当压力增加至1000psi时，幼年马和成年马的胶原合成明显高于对照组。表明促进软骨细胞产生胶原纤维的压力刺激阈值可能在1000psi左右。
液态压力的大小、作用频率及作用时间对软骨细胞ECM的合成也有较大影响。生理条件下的压力水平(5～15mPa)可促进ECM的合成，但超过15mPa在20～50mPa时即有抑制作用[14]，而在100mPa时可直接致细胞死亡[5]。Parkkinen等[9]在计算机调控下观察了不同频率和作用时间的生理性液态压力(5mPa)对软骨细胞和软骨块合成蛋白多糖的影响:以35SO4的吸收率反映蛋白多糖的合成情况，发现原代培养的软骨细胞在0.5Hz或0.25Hz的液态压力频率下作用1.5h后，蛋白多糖合成减少，而以相同频率作用20h后，蛋白多糖合成增加；然而同样作用20h，但将液态压力的作用频率改为0.0167Hz时，蛋白多糖合成则受到抑制，而以0.5Hz频率作用1.5h，软骨块的蛋白多糖合成反而增加。上述结果说明，液态压力作用的频率和时间对软骨细胞的蛋白多糖合成具有明显影响，而在同样的频率和作用时间时，软骨细胞和软骨块的蛋白多糖合成结果却截然相反，表明细胞外基质也参与了液态压力下对蛋白多糖合成的影响。
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将未经压力环境培养的兔软骨细胞所形成的透明软骨样组织与正常兔关节软骨相比，其软骨细胞排列无序，细胞外基质较少，电镜下胶原纤维的直径较细，羟脯氨酸含量只有正常软骨的1/4[2]。除了压应力对软骨细胞有影响外，软骨细胞因长期进化的缘故还必须在正常重力下方能生长良好。Freed等[15]研究了重力对软骨细胞的影响。他将牛的关节软骨细胞种植在PGA上，先在正常的重力环境下(1g)培养4个月，然后再让宇航员将一组软骨细胞-PGA复合体置于太空微重力环境下(10-6～10-4g)培养3个月；另一组置于正常重力环境(1g)下培养3个月，发现重力是体外三维培养软骨细胞必不可少的条件之一。在微重力环境下软骨细胞-PGA复合体虽然能够产生软骨，但与在正常重力环境下相比，其所产生的软骨体积较小，更趋球形，并且机械性能也较差。
二、连续灌注系统是软骨细胞培养的合适环境
在传统条件下进行的软骨细胞培养都属于静态培养(static culture)。随着软骨细胞在PGA上的生长，其生长速度也相应减缓。因为新生的软骨及其基质使软骨细胞-PGA复合体的渗透率下降并使培养液的弥散力降低，因而造成中心部位的软骨细胞因营养不良而生长迟缓和停滞[16]。
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连续灌注培养系统(continuous perfusion culture system)一般为圆柱形，有培养液流入管和流出管及CO2及O2输入管，另外还有采样监测管。所有这些管道及阀门都由电脑控制，并随时检测培养液中的葡萄糖和乳酸含量，以及PO2、PCO2和pH值，以判断培养液是否需要更新及更新的速度，它能使培养液循环流动，时刻保持恒定的营养供应，而且还可避免常规培养一次性全部换液而带来的培养微环境的骤变。实验证明，它更适合软骨细胞的长期培养及其他人工组织(artificial tissue)的培养[17]。Sittinger等[17]将人的软骨细胞种植于可吸收降解的多聚物上，然后置入连续灌注培养系统培养40d，检测流出液和流入液的pH值和葡萄糖含量，发现两者几无差异，只是流出液的乳酸浓度稍高，可能与人工多聚物的降解有关。在连续灌注培养系统下，种植于可吸收降解多聚物上的软骨细胞不仅能合成并分泌更多的胶原纤维、蛋白多糖，而且还可产生更多的软骨[18]。后来Vunjak-Novakovic等[19]对该系统进行改进并将其命名为生物反应器(bioreactor)。生物反应器为一圆柱鼓形体(可旋转)，内置圆柱形金属网，培养液流出及流入管置于一侧，同时也有CO2和O2输入管。种植软骨细胞的可吸收聚合物复合体随着圆柱鼓形体的旋转而随时浸浴在培养液中，保证了可吸收聚合物内各部分的细胞都能得到较充足的营养供应，并使细胞-可吸收聚合物复合体处于层流环境(laminar flow field)，这种流体力学环境更适合软骨细胞的生长及增殖。在生物反应器内，培养液可循环流动并且有一定的切应力，这样除了可促进PGA上的软骨细胞生长外，还具有以下优点:(1)软骨产量较高，这样就能用相同的种植细胞量生产出更多的软骨；(2)良好的细胞贴附动力学及细胞的高切应力敏感性；(3)具有较好的软骨细胞空间分布一致性。在生物反应器内，培养液的循环流动加上转动培养有助于直径为20～32μm的软骨细胞聚合体(cell aggregates)形成，从而提高细胞的贴附能力，使细胞分布更趋一致。进一步的研究发现，旋转的生物反应器具有提高软骨生长和机械性能的作用，当生物反应器在静止、湍流和旋转三种条件下时，将牛关节软骨细胞种植于PGA中进行体外培养，检查所生成软骨的组成成分、形态和机械性能时发现，旋转的生物反应器更适合软骨生长。因为它使软骨细胞处于一个动态层流场(dynamic laminar flow field)内，故而获得的软骨团最大，合成的GAG和胶原最多，并且具有最好的机械性能[20]。
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连续灌注、复合间歇性生理液态压力培养更符合软骨细胞的在体生理环境。与未受压力条件下培养的软骨细胞相比，经半连续灌注系统加间歇性生理液态压力培养的软骨细胞，所产生的细胞外基质更多，所分泌的GAG浓度至少是非压力环境下培养的软骨细胞的两倍。在营养较为恒定的环境中，生理间歇性压力不但可促进细胞外基质的产生，而且可使基质排列更加有序[9]。
三、机械压力信号转导的可能机制
生物力学研究表明，生物体的器官和组织都是在一定的应力状态下实现其功能的，如果要使所培养的组织具有与在体组织相似的结构和功能，就应在与该组织体内相似的力学环境下进行培养，体外培养系统必须尽量模拟这一力学环境，这是软骨细胞间歇性生理液态压力培养的理论根据之一。至于软骨细胞怎样将液态压力这一机械信号转化成为细胞生长、分泌等代谢化学信号的具体过程，目前还不清楚。但有研究表明，细胞骨架的改变以及所导致的一系列分子信号的级联反应(cascade)将最终实现对细胞的生长、分裂、蛋白质合成与分泌等的调控，这可能是其主要的调控机制[21]。Chen等[22]发现，机械应力转换为液态压力，而液态压力可使细胞外基质的间隙水(interstitial water)流出，继而使细胞骨架发生位移与形变。而细胞骨架与信号转导分子耦联在一起，后者再发生一系列级联反应，通过这种由外及内的机制，进而发生依赖于应力的分子机制及热动力学改变，即施加于宏观上的机械应力导致了在细胞和分子水平上的结构再调整(structural rearrangements)，使施加于整个器官的机械应力传送至单个细胞并被转化为细胞的生物化学反应。
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细胞外基质通过其整合素(integrins)与细胞的整合素受体相连，导致细胞形态和细胞骨架改变并激活细胞内分子信号的级联反应，从而调节细胞的增殖过程[23]。
Ingber[24]认为，机械信号的转导是一个比较复杂的过程，其中包括很多分子转导机制，如牵张敏感性的离子通道(stretch-sensitive ion channels)、细胞骨架(cytoskeleton)、信号分子(signaling molecules)、整合素(integrins)等。在归纳了最近的一些实验的基础上，他提出，外来应力首先作用于ECM，使其发生移位或变形，而ECM中的整合素与细胞表面的整合素受体结合，从而使细胞膜附近的局部粘连复合体(focal adhesion complexes，FACs)发生改变，而FACs与细胞骨架相连就会发生基于上述应力的细胞骨架的几何形态改变以及信号转导分子的激活，这样细胞就将机械信号转化为化学信号。
, http://www.100md.com 软骨的组织工程必须模拟软骨生长的营养和生物力学环境。连续灌注培养系统和间歇性生理液态压力环境更适合对软骨细胞的体外培养。目前，对软骨细胞的机械应力信号转导的具体过程还不清楚，但可能与由应力所致的细胞骨架改变及系列信号转导分子的活化有关。
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(收稿日期:1999-12-28), 百拇医药