研究发现重力“机械负荷”是软骨发育的关键

为了形成软骨然后转向骨骼，需要机械负荷或刺激细胞生长促进发育的力量;然而，在没有重力或机械负荷的情况下，对软骨发育知之甚少。现在，在密苏里大学领导的一项研究中，生物工程师已经确定微重力可能会抑制软骨的形成。研究结果表明，在没有机械负荷的情况下，太空中宇航员的骨折愈合以及地球上的床上休息患者可能会受到影响。

“软骨组织工程是一个不断发展的领域，因为软骨不能再生，”MU工程学院院长兼生物工程学教授Elizabeth Loboa说。“因为这些组织无法自我更新，生物反应器或支持组织和细胞发育的设备被用于许多软骨组织工程应用。一些研究表明，微重力生物反应器是发生过程的理想选择，而另一些则表明生物反应器模仿生物反应器生产软骨所需的静水压力可能更为理想。我们的第一项研究旨在测试这两种理论。“

软骨形成分化是软骨发育的过程，软骨是体内骨形成的基础。此外，一旦软骨破裂或体内衰竭，软骨就不会自我更新，使其成为希望帮助患者从其他细胞再生软骨的生物工程师的目标。

利用从女性获得的人体脂肪或脂肪细胞(hASC)，Loboa和她的团队在生物反应器中测试了软骨分化，模拟了微重力或静水压力，这是流体施加的压力。

研究人员发现循环静水压已被证明有利于软骨的形成，导致软骨生成增加三倍，并导致更强的组织。反过来，微重力减少了软骨形成分化。

“我们的研究提供的见解表明，机械负荷在软骨发育过程中发挥着关键作用，”Loboa说。“该研究还表明，在太空中经历的微重力与长期卧床休息的患者或瘫痪的患者相似，可能会抑制软骨和骨骼形成。生物工程师和参与宇航员健康的飞行外科医生应该考虑这一点。决定在患者和太空旅行期间再生软骨。“

该研究“用于hASC软骨形成的模拟微重力和静水压力的比较”发表于航空航天医学和人类表现。资金由国家空间生物医学研究所通过NASA(NCC9-58)，国立卫生研究院(IR03EB008790)和国家科学基金会(1133437)提供。内容完全由作者负责，并不一定代表资助机构的官方观点。

来自北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学生物医学工程联合系的Liliana F. Mellor，Andrew J. Steward，Rachel C. Nordberg和Michael A. Taylor为该研究做出了贡献。