J Bone Miner Res：机械负荷促进原始骨祖细胞的扩张，并组织基质和血管形态
2019-01-26 MedSci MedSci原创
阐明机械刺激对骨修复的影响对于优化愈合过程至关重要。具体而言，机械负荷对愈合过程中成骨干细胞库和血管形态的调节作用尚不完全清楚。由于已显示动态负荷增强骨生成和修复，我们假设负荷诱导骨愈合细胞群在愈合骨缺损内的扩张，导致成骨细胞的存在增加。我们进一步假设在修复过程中加载调节血管和胶原基质形态以及血管和成骨细胞之间的空间相互作用。为了解决这些假设，我们使用了一种机械生物学骨修复模型，该模型可以在时间和
阐明机械刺激对骨修复的影响对于优化愈合过程至关重要。具体而言，机械负荷对愈合过程中成骨干细胞库和血管形态的调节作用尚不完全清楚。由于已显示动态负荷增强骨生成和修复，我们假设负荷诱导骨愈合细胞群在愈合骨缺损内的扩张，导致成骨细胞的存在增加。我们进一步假设在修复过程中加载调节血管和胶原基质形态以及血管和成骨细胞之间的空间相互作用。为了解决这些假设，我们使用了一种机械生物学骨修复模型，该模型可以在时间和空间上产生一致且可重复的膜内修复反应。
在成人C57BL / 6小鼠中产生双侧胫骨缺损，其在手术后日（PSD）2-5的早期细胞侵袭期期间或在PSD 5-8的基质沉积期期间经受轴向压缩动态负荷。共聚焦和双光子显微镜用于生成PSD 10上缺陷的纵向厚切片的高分辨率3D渲染。可视化Endomucin（EMCN）阳性血管，Prrx1 + Sca-1 +原始骨祖细胞（OPCs）和Osx +前成骨细胞并使用深部组织免疫组织化学进行量化。通过胶原纤维的二次谐波产生自发荧光显现新的骨基质。
结果显示，在基质沉积阶段（PSD 5-8）期间的机械负荷增加了血管体积和数量，并且使血管和胶原纤维对齐到骨的承重方向。此外，负载导致Prrx1 + Sca-1 +原始OPCs的增殖和数量显着增加，但缺乏Osx +前成骨细胞。
总之，这些数据说明了胶原基质和血管形态的适应性以更好地承受骨修复期间的机械负荷，并且机械响应性细胞群由原始成骨祖细胞组成。
原始出处：
Liu C, Cabahug-Zuckerman P, et al., Mechanical loading promotes the expansion of primitive osteoprogenitors and organizes matrix and vascular morphology in long bone defects. J Bone Miner Res. 2019 Jan 15. doi: 10.1002/jbmr.3668.
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