皮质骨多细胞单元中的骨填充：来自计算模型的四环素双标记见解
组织与器官
2014-05-21 v3 生物物理
医学物理
细胞行为
摘要
骨重塑由“骨多细胞单元”(BMUs) 执行，其中活性破骨细胞和活性成骨细胞在空间和时间上耦合。成骨细胞向 BMU 后部填充新骨的速度取决于成骨细胞的数量及其分泌活性。在皮质骨中，实验发现基质沉积率 (MAR) 与 BMU 空腔半径之间存在线性现象学关系。这种关系如何从成骨细胞数量和分泌活性的复杂非线性调控组合中产生尚不清楚。在此，我们扩展了先前关于单个 BMU 内细胞发育的数学模型，以研究成骨细胞数量和成骨细胞分泌活性如何沿 BMU 闭合锥变化。将模型预测的 MAR 与四环素双标记实验数据进行比较。我们发现，在这些实验中观察到的 MAR 与 BMU 空腔半径之间的线性现象学关系适用于模型模拟的大部分填充阶段，但在填充开始和结束时并不成立。这表明在经历重塑的特定骨位点，骨形成开始和结束得很快。我们的模型还表明，四环素数据中观察到的部分横截面变异性可能是由于不同的骨位点正由处于其生命周期不同阶段的 BMU 进行填充。BMU 生命周期的不同阶段取决于 BMU 内的细胞群是在发育中还是在穿过骨骼时已达到准稳态。我们发现，由于寿命较长，活性成骨细胞比活性破骨细胞更慢地达到准稳态分布。我们提出，这一事实可能会在 BMU 起源点附近局部扩大哈弗斯管直径（由于与破骨细胞相比局部缺乏成骨细胞）。
引用
@article{arxiv.1208.6075,
title = {Bone refilling in cortical bone multicellular units: Insights into tetracycline double labelling from a computational model},
author = {Pascal R. Buenzli and Peter Pivonka and David W. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.6075},
year = {2014}
}
备注
16 pages, 6 figures, 3 tables. V3: minor changes: added 2 paragraphs (BMU cavity in Section 2 and Model Robustness in Section 4), references [52,54]