纤维软骨组织(例如膝关节半月板和椎间盘)的损伤和退化会带来巨大的社会经济和生活质量成本。但由于缺乏对这些承重组织结构与功能之间关系的了解，开发有效的治疗策略来解决这些承重组织的病理状况受到了阻碍。

现在，来自特拉华大学和宾夕法尼亚大学的一组研究人员对这个问题有了新的认识，为更好地治疗半月板撕裂等损伤以及骨关节炎和年龄相关退化的新疗法奠定了基础。

他们的发现发表在一篇论文中，题为“微观结构异质性指导天然和工程纤维软骨中的微观力学和机械生物学”，该论文于 1 月 4 日在线发表在《自然材料》杂志上。

UD 生物医学工程系教授兼系主任 Dawn Elliott 解释说，纤维软骨组织主要由长而排列的纤维组成，具有强度和刚度。然而，事实证明，它们也有小的非纤维区域，称为微域，其行为与纤维区域非常不同。

“当我们看到这些微区时，我们的第一个问题是&luo;它们是正常的，还是与病理有关?&ruo;”埃利奥特说。

她的实验室对牛和捐赠的人体组织进行的研究表明，微区在胎儿阶段就开始存在，但随着年龄、损伤和疾病而变大，这表明微区大小的增加与功能丧失有关。

因此，她和她的团队开始研究该系统的力学原理，他们发现，虽然对齐的纤维组织非常有弹性，在拉伸时表现得像橡皮筋，但微域却没有拉伸。

“这告诉我们，它们没有接收到与对齐的组织相同的机械信号，”埃利奥特说。

然后，她向特拉华大学生物科学系教授兰德尔·邓肯(Randall Duncan)寻求帮助，以解决细胞信号传导问题。与邓肯一起，研究小组发现微域中的细胞表现出非常高的钙信号传导，而钙信号在纤维区域的机械负载下打开和关闭。

埃利奥特说：“这告诉我们，当组织拉伸时，这两个区域的细胞表现非常不同，这是开发治疗疾病的疗法的关键信息。”