機械的ストレス刺激が骨芽細胞の機能と発現機構に及ぼす影響

Effects of Mechanical Stress Stimulation on Function and Expression Mechanism of Osteoblasts.

抄録

骨組織の恒常性維持には、破骨細胞と骨芽細胞が大きな役割を担っている。骨組織の恒常性と完全性は、破骨細胞と造骨細胞の活動のバランスを確保することによって維持されている。骨組織のリモデリングは、継続的に進行するプロセスである。破骨細胞は主に骨吸収に関与し、骨芽細胞は主に骨細胞の形成、ミネラル化、分泌などの骨リモデリングプロセスに関与している。これらの細胞は、互いにバランスを取りながら制限し合い、骨組織の代謝を維持しています。骨組織は機械的応力刺激に対して非常に敏感である。機械的ストレスの負荷解除と負荷は、破骨細胞の分化・形成と骨吸収機能、および骨芽細胞の分化・形成と骨形成機能に密接に関連している。その結果、メカニカルストレスは骨微小環境と骨代謝に重要な影響を及ぼす。本総説では、様々な形態のメカニカルストレス刺激（重力、連続圧縮圧力、引張歪み、流体せん断応力など）が、破骨細胞や骨芽細胞の機能や発現機構に及ぼす影響に焦点をあてたものである。この論文では、破骨細胞および骨芽細胞が異なる力学的伝達経路の活性化に関与していることを明らかにし、骨組織に異なる種類の力学的ストレスを加えることによって引き起こされるそれらの分化、形成および機能メカニズムの変化について報告するものである。本総説は、骨の健康、疾病、組織損傷の再構築に関するさらなる顕微鏡的研究のための新しいアイデアを提供することができる。

Osteoclasts and osteoblasts play a major role in bone tissue homeostasis. The homeostasis and integrity of bone tissue are maintained by ensuring a balance between osteoclastic and osteogenic activities. The remodeling of bone tissue is a continuous ongoing process. Osteoclasts mainly play a role in bone resorption, whereas osteoblasts are mainly involved in bone remodeling processes, such as bone cell formation, mineralization, and secretion. These cell types balance and restrict each other to maintain bone tissue metabolism. Bone tissue is very sensitive to mechanical stress stimulation. Unloading and loading of mechanical stress are closely related to the differentiation and formation of osteoclasts and bone resorption function as well as the differentiation and formation of osteoblasts and bone formation function. Consequently, mechanical stress exerts an important influence on the bone microenvironment and bone metabolism. This review focuses on the effects of different forms of mechanical stress stimulation (including gravity, continuously compressive pressure, tensile strain, and fluid shear stress) on osteoclast and osteoblast function and expression mechanism. This article highlights the involvement of osteoclasts and osteoblasts in activating different mechanical transduction pathways and reports changings in their differentiation, formation, and functional mechanism induced by the application of different types of mechanical stress to bone tissue. This review could provide new ideas for further microscopic studies of bone health, disease, and tissue damage reconstruction.