骨髓間充質干細胞 ( bone mesenchymal stem cells，BMSCs) 是一種來源于中胚層的多能干細胞，具有多向分化潛能。干細胞在體內生長的局部微環(huán)境(包括細胞外基質、細胞因子在內的基質微環(huán)境和復雜的力學微環(huán)境共同組成) 對其分化走向起重要的調控作用。流 體 切 應 力( fluid shear stress，F(xiàn)SS)對骨重塑、骨基質細胞活性及分化起著十分重要的作用。

研究發(fā)現(xiàn)，不同作用形式的 FSS 刺激可以通過調節(jié)基質干細胞的基因表達變化，從而調控其生長和分化走向。不同強度 FSS( 0. 2 ～ 10．0 Pa)對人 BMSCs 的遷移調節(jié)不一樣。因此，理解 BMSCs 在力學因素作用下的行為，是進一步在組織工程中實現(xiàn)通過力學因素誘導其增殖、分化的基礎。

因此，此實驗利用平行平板流動腔系統(tǒng)對大鼠 BMSCs 施加不同強度 FSS，檢測 Bmi-1 基因表達，并采用不同信號通路的特異性阻斷劑，探討其中可能的力學信號傳導機制。相關研究成果發(fā)表在 醫(yī)用生物力學 題為《 Akt 調節(jié)切應力誘導骨髓間充質干細胞 Bmi-1 基因的表達》。

相關實驗示意圖

實驗結果

1、1.5 Pa FSS 作用不同時間點對 BMSCs 中 Bmi-1 基因表達的影響

Ｒeal-time PCＲ 結果顯示，BMSCs 在流體剪切力作用 1 h 后，Bmi-1 基因表達即明顯增強，兩者之間有顯著性差異( P ＜ 0． 05) ；而且隨著刺激時間的延長，Bmi-1 基因表達也隨之增強( 見圖 1) 。

2、不同強度 FSS 對 Bmi-1 基因表達的影響

與無 FSS 刺激組相比，F(xiàn)SS 加載各組均能明顯增強 Bmi-1 基因的表達，且呈強度依賴，高 FSS 組zui明顯。組間比較發(fā)現(xiàn)，Bmi-1 mＲNA 的增高，低 FSS 組和中等 FSS 組差異; 而高FSS 組 與 中 等 FSS 組相比又明顯增高 ( P ＜ 0． 05，見圖 2) 。