成骨细胞是骨组织的主要组成部分,在骨形成和骨重建的过程中起着至关重要的作用。研究成骨细胞在机械刺激下的生物学反应,是治疗骨质疏松等骨组织疾病的关键。在不同的力刺激作用下,实时观察成骨细胞的变化,确定最有利于成骨细胞代谢的力环境,对于深入了解成骨细胞的生理功能,骨病的防护与治疗具有重要意义。本文研究了成骨细胞对不同类型的机械刺激的反应。一方面,本研究应用了原子力显微镜对成骨细胞的杨氏模量和粘弹性在不同机械刺激频率和间歇时间条件下产生的变化进行了实时的研究。研究发现机械刺激的频率和刺激的间隔时间会对成骨细胞的杨氏模量和粘弹性的变化造成规律性的影响。细胞的杨氏模量和粘弹性随着机械刺激频率的增加而增加。在相同频率的条件下,间隔时间越短,细胞杨氏模量的增长越明显。另一方面,本文应用荧光显微镜实时观察和记录了成骨细胞在不同强度的流体剪切力刺激下细胞形态的变化。通过荧光染色技术和定量分析,研究发现剪切力刺激可以改变成骨细胞的形态并使成骨细胞沿着流体剪切力的方向重新排列。剪切力强度越大,细胞的形变越显著。接受刺激后细胞骨架的荧光强度增加,表明细胞骨架发生聚集可能是细胞产生形变的因为。此外,除去细胞外的Ca2+之后,细胞在剪切力刺激下不会产生形态变化,说明细胞外Ca2+可能是细胞响应机械刺激过程中不可或缺的因素之一。