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基于力生长因子的力生物学骨重建模型 马宗民，李淑娴(大连大学机械工程学院，辽宁省大连市 116622) 引用本文：马宗民，李淑娴. 基于力生长因子的力生物学骨重建模型 [J].中国组织工程研究，2017，21():3888-3893. DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.24.020 ORCID: 0000-0001-7913-5992(马宗民) 文章快速阅读： 文题释义： 力生长因子(mechano-growth factor，MGF)：是力敏感细胞响应机械刺激而产生的一种力效应分子。许多研究表明，力生长因子在多种组织/细胞中表达，具有力敏感性，并且能够激活卫星细胞，促进成肌细胞增殖，在治疗肌肉缺损、预防心肌损伤和修复受损神经等方面起着重要作用；对骨组织有类似力学刺激的调控作用，对骨骼的重建和修复有重要作用。 力学生物学：20世纪90年代中期年以来，随着科学技术的进步，生物力学研究也逐渐深入到细胞分子层次，形成了新的学科分支领域——力学生物学(mechanobiology)。力学生物学是探讨力学环境(刺激)对生物体健康、疾病或损伤的影响，研究生物体的力学信号感受和响应机制，阐明机体的力学过程与生物学过程如生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系，从而发展有疗效的或有诊断意义的新技术，促进生物医学基础与临床研究的发展，促进人类健康。 摘要 背景：力学信号传导是应力与生长关系中研究热点。力生长因子是一种应力敏感因子，力学刺激作用下在成骨细胞中表达，与应力作用对骨代谢的调控有类似的效应。 目的：探讨骨重建过程中力学信号的传导，在细胞分子水平揭示应力与生长的关系。 方法：建立力生长因子与力学激励关系控制方程、力生长因子对成骨细胞和破骨细胞调控作用控制方程、力生长因子对RANK-RANKL-OPG信号轴调控作用控制方程，进而建立以力生长因子作为介导的骨重建力生物学数学模型，并应用该模型进行了力学刺激下骨重建过程的模拟。 结果与结论：①废用时，成骨细胞/破骨细胞比值降低，骨平衡为负，骨量减少，骨体积分数降低；②过载时，成骨细胞/破骨细胞比值升高，骨平衡为正，骨量增加，骨体积分数增加。模拟结果符合Frost力学调控系统理论；③结论：以力生长因子作为力生物学信号的传导的介导，提出力生物学骨重建数学模型，实现了骨重建过程中力生物学信号的转导。 关键词： 组织构建；力生长因子；骨重建；数学模型；力学信号传导国家自然基金项目生物力学；信号传导；组织工程 基金资助： 国家自然基金项目11602047) 核因子κB受体活化因子配体：receptor activatorof nuclear factor-κB ligandRANKL Mechanobiological model of bone remodeling based on mechano-growth factors Ma Zong-min, Li Shu-xian (Mechanical Engineering College of Dalian University, Dalian 116622, Liaoning Province, China) Abstract BACKGROUND: Mechanotransduction is an issue of concern in the study on the relationship between stress and growth. Mechano-growth factor (MGF) holds stress sensitivity, and exerts similar effect with stress in bone metabolism regulation. OBJECTIVE: To explore the mechanotransduction during bone remodeling, and investigate the relationship between stress and growth at molecular level. METHODS: The governing equations about the relationship between MGF and mechanical stimulation, regulation of MGF on osteoblasts and osteoclasts, regulation of MGF on RANK-RANKL-OPG signaling axis were established, and then the MGF-mediated bon