骨细胞作为骨形成动力学的记录：骨基质中骨细胞生成的数学模型

新骨的形成既涉及骨基质的沉积，也涉及嵌入骨基质中的细胞网络（称为骨细胞）的形成。骨细胞源自骨合成细胞（成骨细胞），这些成骨细胞在骨沉积过程中被埋入骨基质。骨细胞的生成是一个复杂的过程，目前尚未完全阐明。虽然成骨细胞的埋入决定了骨细胞的密度，但不断扩展的骨细胞网络反过来调节成骨细胞的活性和成骨细胞的埋入。本文提出了一种时空连续模型，以研究成骨细胞向骨细胞的转变。该模型的目标是：(i) 将骨细胞生成的动态特性与印刻在骨骼中的骨细胞网络特性联系起来；(ii) 探究 Marotti 的假说，即当骨细胞被足够的骨基质覆盖时，它们会促使成骨细胞被埋入。模型假设骨细胞密度由移动的骨表面处的成骨细胞密度、基质分泌率、包埋率和骨基底曲率的组合所生成，但发现其仅由瞬时包埋率与基质分泌率的比值决定。骨细胞密度不显式依赖于成骨细胞密度或曲率。模型还包含了骨细胞凋亡，以区分骨细胞陷窝密度与活骨细胞密度。利用骨细胞陷窝密度的实验测量值来估算成骨细胞在骨基质中的包埋率。这些结果表明：(i) 在骨单位填充过程中，包埋率降低；(ii) 骨细胞对成骨细胞包埋的控制可能源自一大群骨细胞的集体信号，而非来自最靠近骨沉积前沿的骨细胞。