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目的建立3D水凝胶细胞模型,同时采用不同强度、频率、时间压应力作用于破骨细胞,观察压应力对破骨细胞分化的影响,探讨抑制破骨细胞分化的适宜压应力方案。方法 M-CSF和RANKL诱导骨髓单核细胞成破骨细胞,3D细胞水凝胶种板后,次日进行压应力干预,设计不同强度、频率压应力梯度方案对细胞水凝胶进行干预,对照组细胞不进行干预。分组如下:G0(对照组)、G1(1%,0.5 Hz,4 h)、G2(2%,0.5 Hz,4 h)、G3(3%,0.5 Hz,4 h)、G4(1%,1.0 Hz,4 h)、G5(2%,1.0 Hz,4 h)、G6(3%,1.0 Hz,4 h)。在此基础上,通过统计学计算出有效的强度和频率压应力方案后,按照不同干预时间施加压应力,分组如下:D1(4 h)、D2(8 h)、D3(12 h)、D4(16 h),每组两个孔。加压干预结束后即刻收集细胞,将RNA反转录为c DNA,再对样本中的Ctsk mRNA、NFATc1 mRNA、TRACP mRNA、M-CSF mRNA和RANK mRNA进行定量检测。结果RANK表达水平显著依赖于压应力的强度和频率(P<0.01);TRACP的表达水平显著依赖于压应力的强度(P<0.01),且强度和频率两者对TRACP的表达量出现交互作用(P<0.01);Ctsk的表达量水平显著依赖于压应力的强度(P<0.05)和频率(P<0.01),且两者之间出现交互作用(P<0.01)。加压8 h M-CSF的表达量比加压12 h(P<0.01)和16 h(P<0.05)的低。加压8 h RANK的表达量比加压12 h(P<0.05)和16 h(P<0.01)的低。加压16 h Ctsk和NFATc1的表达量比加压4 h和8 h的高(P<0.05)。结论在3D水凝胶模型中,以1%强度、0.5 Hz频率、8 h的压应力干预方案能够抑制破骨细胞的分化。研究结果为通过适宜的运动预防骨质疏松、提高峰值骨量奠定理论基础。