“骨稳态调节器”：一种基于骨细胞的骨骼机械感知与设定点适应理论

骨组织中的骨细胞网络被认为在骨组织感知并响应机械刺激的过程中发挥重要作用。然而，骨对机械负荷的适应通常被概念化为对机械刺激的简单响应，例如沃尔夫定律。该定律仅基于力学变量，不考虑机械感受的细胞基础。沃尔夫定律假定存在一个基准机械刺激，即机械设定点：高于该设定点时骨组织增厚，低于该设定点时骨组织被吸收。本文提出了一种基于骨细胞的骨组织感知与适应理论，以深化对骨细胞信号在机械适应中所起作用的认识。在该理论中，Frost机械恒定机制中的机械设定点被明确体现为参与机械传导的骨细胞特性。随着骨重塑过程中骨细胞被替换，机械设定点也会发生适应，因此它随空间和时间而变化。我们提出了一个用于实现这一骨适应新理论的数学模型，并通过数值模拟探究重塑过程中的设定点适应如何调节机械生物学响应曲线（有效沃尔夫定律）。通过考虑骨组织中骨细胞群体的变化，我们进一步探究了骨细胞受扰情况下的骨适应，这与年龄相关性骨丢失尤为相关。模型结果表明，重塑平衡受到的生物学扰动并非总能由机械反馈予以补偿；重塑过程中的设定点适应还可能产生显著的可观测后果，例如骨响应特征中出现与惰性区相似的滞后现象。

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关键词：骨细胞 · 骨骼机械感知 · 骨重塑 · 机械设定点 · 骨稳态数学模型

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.23.734120v1?rss=1