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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