中文摘要：

成骨细胞主导的假体周围骨长入直接关系到非骨水泥假体柄的长期稳定性。不同类型股骨假体周围的应力分布不同，这种应力环境的差异，刺激成骨细胞应答的反应不同。目前关于应力刺激成骨细胞分化的研究，其应力强度的选择往往是随意的，并不是活体骨组织内细胞所受的真实应力强度，因为在现有的技术条件下，活体骨组织内细胞所受的应力强度无法测量。而在细胞实验中，直接将假体周围应力分析的有限元数据加载于体外培养的成骨细胞，细胞对这一强度的应力刺激多不敏感。这导致目前关于细胞对机械刺激应答的研究与假体周围应力分析的研究相脱节，无法了解真实的假体骨界面的应力强度对成骨细胞分化的影响。本研究立足于Cowin等的新理论和模型，在体外细胞水平，根据股骨-假体界面的有限元应力分析数据，模拟更加具体的股骨-假体界面的细胞应力强度，比较其对成骨细胞分化的影响，并借此预测不同股骨假体周围的骨长入前景及其发生松动的高危部位。

结论摘要：

日益增多的证据显示microRNAs在维持骨重建内环境稳态中起重要调控作用。然而，机械应力载荷对成骨细胞分化中载荷敏感性miRNA表达的影响以及这些载荷敏感性miRNA在成骨细胞分化中的调控作用和机制目前尚不明确。本研究着力于探究在机械应力刺激介导的成骨细胞分化过程中相关miRNA的调控作用，miRNA对成骨分化过程中关键转录因子Runx2的调控，以及miRNA对于骨重建稳态的调控作用。通过在体内外分别构建载荷下应力加载细胞模型和双后肢去负荷小鼠模型，验证机械应力载荷在体内和体外对于成骨分化及骨重建作用。通过生物信息学方法筛选标靶miRNA并用qRT-PCR进行后续功能验证，我们筛选并鉴定miR-103a是一个新的力学敏感miRNA并在成骨细胞分化中起重要作用。miR-103a及其宿主基因PANK3在机械应力刺激介导的成骨细胞分化中均明显下调 (8% CMS，0.5 Hz，Sin)，而Runx2蛋白水平上调。过表达miR-103a显著降低Runx2蛋白水平，抑制miR-103a下调Runx2蛋白水平，提示miR-103a在成骨细胞中抑制Runx2表达。将miR-103a与Runx2的3'UTR结合位点突变后废除了miR-103a对Runx2 3'UTR双荧光素酶报告基因载体的活性抑制作用，提示miR-103a通过与Runx2的3'UTR种子区域结合抑制其表达。成骨分化相关marker基因检测及成骨分化表型显示miR-103a在机械应力刺激介导的成骨细胞分化中起负调控作用。在成骨分化及胞外基质矿化进程中，miR-103a起抑制作用。在后肢去负荷小鼠中miR-103a表达明显上调，其可能通过抑制Runx2表达在体内水平对骨形成起负调控作用，通过尾静脉给予其长效抑制剂模拟物antagomir-103a可部分挽救由应力缺失造成的骨质疏松表型。