骨内膜

为了解骨内膜在骨折愈合不同阶段的功能变化及其调节机制，设计一个骨折愈合过程中骨内膜成骨的动物模型。方法将3月龄雌性SD大鼠40只随机分成4组，每组10只，在左胫骨造成长5mm的环形骨膜缺损，用骨锉在骨膜缺损区造成长5mm的骨缺损，深达髓腔，约显露髓腔的1/6。结果14天时裸露的髓腔已开始出现骨性关闭的征象。28天时髓腔完全由坚质骨关闭。而各时间点组的骨缺损处填充物均为瘢痕样结缔组织。结论关闭髓腔的骨质只能来自于骨内膜成骨。该动物模型是成功的。

骨重塑是調節蝕骨細胞骨吸收和造骨細胞骨形成的過程。其中蝕骨細胞是從造血幹細胞衍生，且需要造骨細胞分泌的RANKL使蝕骨細胞增殖、分化成具有骨吸收活性。而骨內膜內層的造骨細胞也可經由分泌細胞激素、趨化細胞激素、蛋白質分解脢與附著分子等，幫助造血幹細胞保護自體更新且固定幹細胞在造骨細胞支持的特殊微小環境中(niche)。在骨內膜的造骨細胞和骨髓內皮細胞中有大量的趨化細胞激素SDF-1。

SDF-1和它的受器CXCR4在幹細胞生物學上扮演中樞的角色，包括幹細胞的存活、增殖和固定幹細胞在骨內膜與內皮細胞中的為小環境。當Stress產生如發炎、傷害、和化學治療(如白血球生成激素G-CSF)時，會觸發幹細胞穩定的自體平衡狀態產生不平衡，使幹細胞產生動員。而這裡主要是發現stress會經由蝕骨細胞去誘導幹細胞動員。當stress訊號造成骨內膜區域的趨化細胞激素SDF-1和RANKL增加時，會和蝕骨細胞鍵結誘導蝕骨細胞增殖、分化與活化。

這時骨內層造骨細胞會從骨內膜區域縮回，讓活化的蝕骨細胞佔領此處並分泌基質金屬蛋白脢(MMP-9)和組織蛋白K(CTK)；使造骨細胞表面和細胞外基質的未鍵結的SDF-1、造骨蛋白與membrane-boundSCF減少，導致幹細胞產生動員從骨內膜區域移動到骨髓。