Dynamics of structural formation of osteoblastic cells responding to change in its peripheral mechanical environment

成骨细胞结构形成对其周围机械环境变化的动态响应

• 批准号: 21760091
• 负责人: TAWARA Daisuke
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Ryukoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760091/
• 关键词: 機械材料・材料力学; バイオメカニクス; アクチン細胞骨格; 骨系細胞; 焦点接着斑; マイクロパターニング; 力学的適応; 生物・生体工学; 骨芽細胞

In this study, we investigated the mechanism to sense changes in peripheral mechanical environment and effects of mechanical factors on structural changes of cytoskeleton in osteoblastic cells (MC3T3-E1) which plays an important role for mechanical adaptation of bone. We observed the reorganization process of actin stress fibers in osteoblastic cells under controlled focal adhesion complex. The morphological characteristics of the actin cytoskeleton on the substrate with/without micropatterning were observed for the fixed cells, and we confirmed that the controlled adhesion induced preferred orientation of the cells and fibers. Additionally, we found that the micropatterned substrate enhanced formation of actin stress fibers.These results suggest that density of actin-bundling and internal tensile forces in actin filaments and distribution of focal adhesion complex in cytoskeleton are one of the important factors to sense changes in peripheral mechanical environment in osteoblastic cell.

在这项研究中，我们研究了感知周围机械环境变化的机制以及机械因素对成骨细胞细胞骨架结构变化的影响（MC3T3-E1），这对于骨骼机械适应起着重要作用。我们观察到在受控局灶性粘附复合物下，成骨细胞中肌动蛋白应激纤维的重组过程。对于固定细胞，观察到肌动蛋白细胞骨架的形态学特征，固定细胞的形态特征，我们确认受控的粘附感会引起细胞和纤维的优选方向。此外，我们发现微图案的底物增强了肌动蛋白应激纤维的形成。这些结果表明，肌动蛋白丝蛋白丝和内部拉伸力的密度以及细胞骨架中焦点粘附复合物的分布是周围骨架中的重要因素之一成骨细胞中的机械环境。

项目成果

Mechanical therapeutic effects in osteoporotic L1-vertebrae evaluated by nonlinear patient-specific finite element analysis

通过非线性患者特异性有限元分析评估骨质疏松 L1 椎骨的机械治疗效果

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Biomechanical Science and Engineering Vol.5, No.5
• 作者: Daisuke Tawara;Jiro Sakamoto;Hideki Murakami;Norio Kawahara;Juhachi Oda;Katsuro Tomita
• 通讯作者: Katsuro Tomita

医療画像に基づく骨のイメージベース力学解析とその応用

基于医学图像的骨骼图像力学分析及其应用

• 发表时间: 2009
• 作者: T.Tsuru;Y.Aoyagi;田原大輔
• 通讯作者: 田原大輔

脊椎骨折のバイオメカニズム, 臨床画像(第25巻, 第8号)

椎体骨折的生物机制、临床图像（第25卷第8期）

• 发表时间: 2009
• 作者: 坂本二郎;田原大輔
• 通讯作者: 田原大輔

Mechanical evaluation by patient-specific finite element analyses demonstrates therapeutic effects for osteoporotic vertebrae

• DOI: 10.1016/j.jmbbm.2009.03.001
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: JOURNAL OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF BIOMEDICAL MATERIALS
• 影响因子: 3.9
• 作者: Tawara, Daisuke;Sakamoto, Jiro;Tomita, Katsuro
• 通讯作者: Tomita, Katsuro

骨リモデリングによる骨梁形態変化に伴う海綿骨の力学的特性変化

骨重塑引起的骨小梁形态变化导致松质骨机械性能的变化

• 发表时间: 2011
• 作者: 田原大輔;安達泰治
• 通讯作者: 安達泰治