骨关节炎(osteoarthritis, OA)是一种常见、多发的退行性病变，但病因迄今尚不明确。现认为是通过一个复杂的遗传，代谢，生化和生物力学因素的相互作用，激活炎症反应，包括软骨、软骨下骨、滑膜的作用，从而诱导关节软骨损伤。主要与软骨细胞营养代谢、细胞外基质(extra cellular matrix, ECM)异常降解、生物力学平衡有关。经过软骨ECM传导压力，软骨细胞暴露于各种各样的生物、力学信号。OA是一个多因素疾病，导致关节软骨降解的过程比预期的更加复杂，分析单独一个因素的影响是非常困难的。但可以确定的是生物力学的加载对维持软骨的稳态是非常必要的。在关节软骨的生长发育中，生理性的生物应力刺激起到关键作用。软骨中力学因素刺激的相互作用，及其在正常和病理条件下对细胞和组织之间的调节机制目前尚未完全明确。ILs与MMPs家族是参与骨关节炎发病进程的重要炎性因子。软骨细胞通过力学信号结合其基因表达来调控胶原、蛋白多糖、炎性因子的分泌。MiRNA是一种大小约22个碱基左右的单链非编码小分子RNA，通过调节互补靶mRNA的表达和影响其翻译成蛋白来负调控基因表达。miRNA在软骨形成的过程和软骨重塑中对所有细胞调控都是至关重要的作用。miRNA的异常表达谱已被证明是与OA的发展密切相关的。本研究以正常和OA人群为研究对象，模拟体内环境，构建循环静水加压模型，研究不同强度、不同时间的周期性静水压对正常和OA人膝关节软骨细胞的生物学影响，比较之间的差异性。目的：为软骨细胞体外培养及建立组织工程软骨提高效率和成功率，摸索一定生理范围压力刺激的合适时间参数，提供理论实验依据。同时为探索OA生物力学因素的发病机理奠定一定的实验基础。方法：一：原代软骨细胞体外分离培养；甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色鉴定；MTT法分析软骨细胞生长曲线；建立静水压加载模型。二：正常软骨细胞分四组，2MPa加压0h、4h、8h、12h，Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色半定量分析；MTT法分析各组细胞生长曲线；流式细胞仪检测各组细胞凋亡。三：正常软骨分为10MPa2h加压组和对照组，OA软骨为OA组，检测加压5天后IL-1β、MMP-3、GAG含量；正常软骨细胞分四组，2MPa加压0h、4h、8h、12h，5天后检测IL-1β、MMP-3、GAG含量。四：实时定量PCR检测加压10MPa组、2MPa4h组、8h组、12h组以及对照组6组细胞mir-21的表达水平；转染has-mir-21mimics检测软骨细胞的增殖、凋亡和Ⅱ型胶原的表达。结果：一：软骨细胞生长曲线呈S形，1-3天增殖较慢，5-8天增殖明显，指数增长。8天达到平台期，并趋于下降。二：2MPa静水压，各加压组的软骨细胞II型胶原含量增加，细胞增殖加快，凋亡率下降，尤其以8h组最为显著。三：1. OA组、10MPa加压组与对照组IL-1β与MMP-3含量间存在正相关关系。OA组细胞中IL-1β、MMP-3含量高于加压组和对照组，加压组IL-1β与MMP-3水平高于对照组。加压组GAG浓度出现明显下降，且早期下降更为显著。2.2MPa加压时间分组：对照组IL-1β含量(5.06±0.08pg/ml)、MMP-3含量(5.33±0.74ng/ml)最多，8h组IL-1β含量(3.79±0.32pg/ml)、MMP-3含量(2.89±0.37ng/ml)最少。8h组GAG含量(452.80±19.96ug/ml)最多，对照组GAG含量(245.70±17.57ug/ml)最少。四：1.实时定量PCR分析，6组细胞mir-21表达水平有明显差异。OA组最高，其次是10MPa组，2MPa三个时间组都小于对照组。2.转染mir-21mimics后软骨细胞增殖速率受到抑制而降低，软骨细胞凋亡率(23.63±3.38%)升高，II型胶原蛋白的表达明显减少。结论：成功构建软骨细胞体外培养静水压加压模型；2MPa压力刺激8h有利于增强软骨细胞增殖活力，降低细胞凋亡率，促进COL-II、GAG的分泌； mir-21的表达在OA软骨细胞中和10MPa、2h静水压力下显著增加；2MPa压力4-8h刺激可以有效抑制mir-21的表达；上调细胞mir-21可影响软骨细胞的活性。