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霍波 著

图书标签:

• 骨细胞
• 力学
• 骨骼
• 生物力学
• 细胞生物学
• 骨代谢
• 骨骼疾病
• 生物材料
• 力学性能
• 医学工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030443878

版次：31

商品编码：11870007

包装：平装

丛书名： 新生物学丛书

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：180

字数：267000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可供从事力学、生物学、骨科临床、生物医学工程等研究的科技人员及高等院校相关专业的师生参考。
　　《骨细胞力学》既可以作为生物医学工程学科的研究生教材，也可供相关学科的研究生和科技工作者参考。

内容简介

　　《骨细胞力学》系统介绍了力致骨结构重建过程中骨组织细胞的功能、细胞的力学环境，以及细胞／分子水平的力学—生物学耦合规律。书中通过具体的研究实例展示了骨组织细胞如何通过膜上分子、离子通道、胞内骨架来感受其周围力学环境的变化；进而如何将这些力学刺激信号传递到细胞内部，并传递到细胞核内以影响基因的表达，最后控制细胞的生物学性质；以及在成骨过程和破骨过程的不同阶段，力学刺激下细胞的生物学响应规律有何特点。书中还简单介绍了骨组织细胞力学研究中常用的一些实验技术和方法。

目录

《新生物学丛书》丛书序
前言
专业词汇中英文对照表（含缩略语）
1绪论
1.1骨的功能和基本结构
1.2骨结构与力学性质
1.2.1骨微观结构与力的传递
1.2.2力学调控系统理论
1.2.3单根骨小梁的结构和力学性质
1.2.4松质骨结构的力学特点
1.2.5骨结构优化与强度
1.3力致骨重建现象与骨细胞力学
1.4骨结构几何参数命名规则
2骨组织内细胞的力学环境
2.1基质力学性质
2.1.1胞外基质变形
2.1.2基质动态变形
2.2胞外基质粘附性质
2.2.1硬度
2.2.2二维几何形状
2.2.3三维拓扑形状
2.3流体剪切力
2.3.1骨细胞周围的流体刺激
2.3.2流动电势
2.4压力
2.5损伤
3骨组织细胞对力的感受
3.1整合素
3.1.1骨组织细胞上整合素的表达和生物学功能
3.1.2整合素对力的感受
3.2粘附斑复合物
3.2.1粘附斑复合物的表达和生物学功能
3.2.2粘附斑复合物对力的感受
3.3原纤毛
3.3.1骨组织细胞上原纤毛的表达和生物学功能
3.3.2原纤毛对力的感受
3.4膜离子通道
3.4.1膜离子通道的表达和生物学功能
3.4.2离子通道对力的感受
3.5细胞骨架
3.5.1细胞骨架的表达和生物学功能
3.5.2细胞骨架对力的感受
3.6骨细胞对力学刺激的感受和传递
4力学信号在细胞内和细胞间的传递
4.1力致钙响应信号
4.1.1钙响应下游通路
4.1.2力致钙响应的时空特性
4.1.3不同骨组织细胞的力学信号转导规律
4.2G蛋白介导的胞内力学信号转导
4.3激酶信号通路
4.4Wnt信号通路
4.5胞内的其他力致响应通路
4.6力致细胞间传递通路
4.6.1间隙连接
4.6.2核苷酸通路
4.6.3其他细胞间力致信号传递通路
5骨形成过程的细胞力学
5.1骨髓间充质干细胞
5.1.1增殖和存活性
5.1.2不同力学刺激对骨髓间充质干细胞成骨向分化的影响
5.1.3基质性质对骨髓间充质干细胞成骨向分化的影响
5.2成骨细胞
5.2.1增殖和存活性
5.2.2力学刺激对成骨细胞分化的影响
5.3骨细胞
5.3.1骨细胞周围空间
5.3.2骨细胞作为力感受器
5.3.3骨细胞突起处的应变放大机制
5.3.4骨细胞间相互作用
5.3.5骨细胞作为体内矿物平衡的调节物
6破骨过程的细胞力学
6.1破骨细胞的来源和生物学性质
6.2破骨细胞迁移过程中的力学生物学
6.3破骨细胞分化过程中的力学生物学
6.4破骨细胞粘附过程中的力学生物学
7各类骨组织细胞间的相互作用
7.1骨细胞—成骨细胞间通讯
7.2骨细胞—破骨细胞间通讯
7.3成骨细胞，破骨细胞间通讯
8细胞力学实验技术
8.1在体实验技术
8.2流动腔
8.3原子力显微镜
8.4基底静态或动态拉伸技术
8.5细胞基底牵拉力法
8.6细胞粘附形状控制的微模式化方法
参考文献

精彩书摘

　　微丝是最细的细胞骨架，直径约为6nm。它们由G型肌动蛋白亚基线性聚合而成，发生聚合的一端称为正端，由于不断生长会对胞内组分（如细胞膜）施加相应的挤压力。它们也可以与肌球蛋白进行相互作用而产生细胞内部的收缩力，两者形成的耦合物称为肌动肌球纤维。小GTP结合蛋白Rho主要负责调节肌动肌球纤维的收缩力，而Rac负责调节片状伪足，Cdc42负责调节丝状伪足。中间丝纤维的直径约为10nm，它比微丝的结构要稳定，主要功能是组成细胞内的三维结构，对细胞器进行固定，同时也是细胞核纤层的主要结构成分。微管的直径约为23nm，为中空结构，内腔直径约为15nm。它们通常由13个原丝纤维组成，是α和β型微管蛋白的聚合物。微管纤维也是动态变化的，当它们与GTP结合时可以发生聚合。9个微管纤维的三聚体可以形成中心体，而9个二聚体沿着两个额外微管纤维可组装为伪足和鞭毛，两个二聚体之间通过动力蛋白发生连接。在细胞内微管纤维主要负责承担压力，也可在有丝分裂或中心粒的定位过程中承担拉力。
　　3.5.2细胞骨架对力的感受
　　细胞骨架对于力学刺激的一个最显著的响应是肌动蛋白纤维束与交联蛋白和肌球蛋白等共同形成应力纤维结构，每根应力纤维通常包含10～30根肌动蛋白纤维。目前已经有大量工作证明不同的力学刺激都可以在骨组织细胞内引起应力纤维结构的变化。例如，很早就有研究发现作用于成骨细胞的流体剪切力可以引起肌动蛋白纤维聚合为应力纤维（Pavalkoetal.，1998），而破坏肌动蛋白纤维骨架可以减弱骨组织细胞对流体剪切力的响应（Maloneetal.，2007；Myersetal.，2007）。另外，增强肌动蛋白纤维的聚合可以促进成骨向分化（Arnsdorfetal.，2009）。Pommerenke等（1996，2002）利用磁场加载装置对成骨细胞施加接力，发现周期性应力刺激可以通过整合素引起成骨细胞骨架上连接的磷酸酪氨酸水平的增加，并可导致粘附斑激酶由细胞质向骨架的转移。在体情况下骨组织细胞通常会受到来自液体的静水压力和流体剪切力。一项体外实验表明，当成骨细胞受到流体剪切力和静态或周期性静水压同时作用时，肌动蛋白骨架结构的变化并不相同（Gardinieretal.，2014）。流体剪切力作用下施加15mmHg的静水压力时，细胞中的肌动蛋白会组装为应力纤维，但如果将压力降低到大气压水平，则会抑制应力纤维的形成。除了肌动蛋白，细胞骨架的另一种重要成分微管也对力学信号转导具有重要作用，例如，完整的微管对于成骨细胞在力学刺激下的分化和增殖都是必要的（Rosenberg，2003）。但细胞骨架通过什么单元及如何传递和感受力学刺激仍需进一步研究（Scottetal.，2008）。
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前言/序言

《人体运动的力量：生物力学解析》 这本书深入探索人体运动背后的科学原理，将生物力学这一迷人的学科带入大众视野。它不仅仅是一本枯燥的教科书，更是一扇了解我们身体如何高效运转、如何应对外部挑战的窗口。 第一章：运动的基石——骨骼与关节 本章首先聚焦于支撑我们身体、赋予我们行动能力的骨骼系统。我们将详细解析不同骨骼的结构特点，例如长骨的承重能力，短骨的灵活性，以及不规则骨在特定区域的适应性。我们将深入了解骨骼的微观结构，从胶原蛋白到钙磷盐，揭示其兼具坚韧与弹性的秘密。 随后，我们将转向人体运动的枢纽——关节。从最简单的滑动关节，到复杂的球窝关节，我们将一一剖析它们的解剖学结构，特别是关节囊、韧带和关节软骨在稳定与活动中的关键作用。我们会探讨不同类型的关节如何协同工作，实现从微妙的面部表情到爆发性的肢体动作。 第二章：肌肉的力量——驱动身体的引擎 肌肉是人体运动的直接驱动者。本章将全面介绍骨骼肌的组织学结构，包括肌纤维的类型（快肌纤维与慢肌纤维）及其在不同运动模式下的适应性。我们将详细讲解肌肉收缩的分子机制，从肌动蛋白与肌球蛋白的滑动，到钙离子的释放与吸收，揭示肌肉产生力量的微观过程。 更重要的是，本章将重点分析肌肉的力量输出与运动的关系。我们将探讨肌力的大小、肌腱的力臂、以及肌肉的收缩速度对运动表现的影响。例如，为什么在短跑爆发时，快肌纤维的贡献更大？为什么在长跑时，慢肌纤维的优势显现？本书将通过清晰的图示和案例，解释这些现象背后的生物力学原理。 第三章：运动中的物理定律——杠杆、力与平衡 人体运动并非无迹可循，它严格遵循着物理学的基本定律。本章将把这些定律巧妙地应用于人体运动的分析。我们将深入讲解杠杆原理在人体中的应用，将骨骼视为杠杆臂，关节作为支点，肌肉的收缩力作为动力。我们将解析不同关节的杠杆类型（第一类、第二类、第三类），以及它们如何影响力量输出与运动幅度。 此外，本书还将详细阐述力的概念。我们将区分作用力与反作用力、合力与分力，并探讨这些力在行走、跳跃、投掷等运动中的体现。例如，当我们跳跃时，脚向地面施加向下的力，地面则给予我们一个更大的向上反作用力，使我们得以升空。我们还将探讨重心与平衡，解释身体如何通过调整姿态来维持稳定，无论是站立、行走，还是在不平坦的地形上运动。 第四章：生物力学在运动训练中的应用 理解了人体运动的生物力学原理，我们就能更有效地进行运动训练，提高运动表现，并预防运动损伤。本章将重点介绍生物力学在实际训练中的应用。 我们将分析不同运动项目的生物力学特点，例如游泳运动员的划水动作，篮球运动员的投篮轨迹，以及跑步运动员的步态分析。通过生物力学分析，我们可以识别动作中的不足之处，并提出针对性的改进方案。 更重要的是，本章将探讨如何利用生物力学原理来设计科学的训练计划。我们将讨论力量训练、耐力训练、柔韧性训练的生物力学基础，以及如何通过调整训练负荷、动作幅度和训练频率来最大化训练效果。 第五章：运动损伤的生物力学视角 运动损伤是运动员面临的严峻挑战。本章将从生物力学的角度，深入剖析常见运动损伤的成因。我们将分析关节扭伤、肌肉拉伤、骨折等损伤是如何在超出身体承受能力的应力作用下发生的。 例如，踝关节扭伤通常是由于脚踝在突然的内翻或外翻时，韧带承受了过大的牵拉力而撕裂。我们将详细解释不同类型的扭伤，以及导致其发生的生物力学因素。 本书还将探讨生物力学在运动损伤预防中的重要作用。通过改善运动技术，优化训练计划，以及使用合适的运动装备，我们可以显著降低运动损伤的风险。例如，良好的步态和合理的跑鞋选择，可以有效减轻跑步时对下肢关节的冲击。 第六章：生物力学与康复治疗 对于已经发生的运动损伤，生物力学同样是康复治疗的关键。本章将介绍生物力学原理如何指导康复过程。 我们将探讨不同类型损伤的康复目标，以及如何通过循序渐进的生物力学训练来恢复肌肉力量、关节活动度和身体的稳定性。例如，在膝关节韧带修复手术后，康复训练会从低强度的肌肉激活开始，逐步过渡到负重训练和本体感觉训练，其核心都是重建膝关节在各种受力情况下的稳定性和功能。 本书还将介绍一些先进的康复技术，例如生物反馈技术，它利用生物力学测量来帮助患者更好地控制和调整自己的运动，从而加速康复进程。 结语：探索身体的无限潜能 《人体运动的力量：生物力学解析》旨在激发读者对人体运动的兴趣，并提供一套理解和优化身体运作的科学框架。通过掌握生物力学的基本原理，我们不仅能更深刻地理解运动的奥秘，更能科学地指导我们的生活方式，享受健康、积极、充满活力的运动人生，充分发掘身体的无限潜能。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对生物力学有着浓厚兴趣的本科生，一直在寻找能够深入理解骨骼组织力学行为的书籍。《骨细胞力学》这个书名立刻抓住了我的注意力。我猜想，这本书的重点会放在骨细胞作为一个力学感受器和力学效应器的双重角色上。我特别好奇书中会如何阐述骨细胞是如何感知机械负荷的，比如细胞骨架的形变、细胞膜上的机械敏感离子通道的激活，甚至是细胞核的变形。而更令我兴奋的是，书中可能还会探讨骨细胞是如何通过分泌骨基质、进行细胞增殖分化等方式来响应这些机械信号的，从而实现骨组织的重塑和适应。我期望这本书的论述逻辑清晰，能够从基础的细胞生物学原理出发，逐步深入到骨细胞的力学行为，并最终与宏观的骨骼功能联系起来。如果书中还能介绍一些相关的研究方法和实验技术，比如生物力学测试、细胞成像技术、分子生物学手段等，那将是对我今后学术研究的巨大帮助。我希望这本书能够成为我学习道路上的重要基石，为我理解更复杂的生物力学问题打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

在一次偶然的机会，我在书店的角落里看到了《骨细胞力学》这本书。虽然我不是生物学领域的专业人士，但我一直对人体的奥秘充满着探究的欲望。这本书的标题听起来就带着一种科学的严谨和对事物本质的挖掘。我脑海中浮现出无数个问号：骨细胞到底是什么样的？它们是如何工作的？书中是否会描绘出骨骼内部那些看不见的、微小的“建筑工人”如何精妙地协调一致，共同承担起支撑我们身体的重任？我希望这本书能以一种通俗易懂的方式，向我展示骨细胞如何像一个微型工程团队，在日复一日的运动、站立甚至休息中，不断地监测、调整和修复着我们的骨骼。或许，它还会解释为什么有些人容易骨折，而有些人却能承受巨大的冲击，这背后是否与骨细胞的工作状态息息相关？我期待这本书能为我打开一扇了解人体内在机制的大门，让我对自己的身体有更深层次的认知，感受到生命科学的智慧与魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就让我眼前一亮，那种硬朗的线条和深邃的色彩，仿佛预示着里面蕴含着坚实可靠的知识。拿到手里，沉甸甸的质感也让人安心，感觉这是一本有分量的书，不是那种轻飘飘的快餐读物。我一直对身体的微观世界充满了好奇，尤其是那些支撑我们活动、塑造我们形态的骨骼，更是让我着迷。这本书的标题——《骨细胞力学》——完美契合了我想要探索的领域。我期待着它能为我揭示骨骼内部那些肉眼看不见的精妙运作，那些在细胞层面发生的、影响我们整个身体健康的物理力量。我设想，书中会详细介绍骨细胞是如何感知、响应以及产生力的，它们是如何在微观尺度上维持骨骼的结构完整性和生物力学性能的。也许还会涉及骨细胞在骨折愈合、骨质疏松等病理过程中的力学角色，以及如何通过调节力学环境来促进骨骼健康。我希望这本书能够用一种既严谨又不失趣味的方式，将复杂的科学原理讲解清楚，让我这个非专业读者也能有所收获，领略到生命科学的奇妙之处。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在生物材料领域工作的研究人员，我一直在关注骨组织工程的最新进展。《骨细胞力学》这个书名正是我所需要的。我预料这本书会深入探讨骨细胞在生物材料与骨组织相互作用中的力学响应机制。我特别感兴趣的是，书中是否会阐述不同材料特性，如刚度、孔隙度、表面粗糙度等，是如何影响骨细胞的黏附、增殖、分化以及骨基质分泌的。此外，我希望书中能够提供关于如何设计和调控生物材料以优化骨细胞的力学环境，从而促进骨组织再生和修复的理论指导。书中可能还会涉及力学信号如何影响干细胞向成骨细胞的分化，以及如何利用力学刺激来加速骨骼愈合。我期待这本书能够汇集最新的研究成果，为我提供前沿的理论知识和创新的研究思路，帮助我在生物材料的设计和应用方面取得突破。

评分☆☆☆☆☆

最近因为一些健康原因，我开始关注骨骼的健康问题，尤其是骨质疏松的预防和治疗。朋友推荐我去看看《骨细胞力学》这本书，说这名字听起来就挺专业的。虽然我对科学研究了解不多，但我很想知道，那些在我们身体里默默工作的骨细胞，它们到底是怎么影响我们的骨骼强度的？书里会不会讲到，当骨骼里的钙流失时，骨细胞们是怎样一种状态？它们是不是也会感到“疲惫”或者“失调”？我希望这本书能用一种比较生动形象的方式，把一些复杂的概念讲明白，比如骨细胞是如何“感觉”到身体的重量，又是如何“决定”是加强骨骼还是让它变弱的。我希望通过这本书，能让我明白一些关于骨骼健康的原理，知道如何通过日常生活中的一些方式来更好地保护我的骨骼，让它们保持健康和活力。