The viability of cartilage explants preserved in vitro decreases with time, which limits its use for transplantation. The effect of mechanical stimulation to cartilage explants in vitro is unknown. In this study, we observed the effects of mechanical stimulation on chondrocyte viability and the mechanical properties of cartilage explants preserved in vitro using a rolling–sliding loading device designed by us, and the optimal stimulation protocol was established. A cylindrical osteochondral mass drilled on the femoral condyle of a healthy pig was divided into two groups (loading group and control group), and changes in the chondrocyte survival rate, matrix composition and cartilage biomechanical properties was observed at different time points. Additionally, the mRNA expression of the apoptosis-related proteins caspase-3/Bax/Bcl-2, the cytoskeletal proteins actin/vimentin, and the matrix-related protein MMP13 were detected. The loading group exhibited delayed collagen and aggrecan degeneration and improved chondrocyte viability for three days. Protein and mRNA detection showed that apoptotic factors such as caspase-3 and Bax decreased rapidly in cartilage tissue after loading. The cytoskeletal proteins actin and vimentin showed no significant changes in mRNA expression in the control group, but was significantly higher in the loading group. MMP-13 mRNA expression was significantly higher in both the control group and loading group. Overall, this study suggests that suitable mechanical stimulation decreases the loss of chondrocyte viability and the mechanical properties of cartilage explants in vitro and improves cartilage preservation.

中文翻译：

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滚动负荷降低了软骨细胞活力的丧失和体外保存的软骨外植体的机械性能。

体外保存的软骨外植体的活力随时间降低，这限制了其在移植中的用途。体外机械刺激软骨外植体的作用尚不清楚。在这项研究中，我们观察了机械刺激对软骨细胞活力的影响以及使用我们设计的滚动滑动加载装置体外保存的软骨外植体的机械特性，并建立了最佳刺激方案。将健康猪的股骨drill上钻出的圆柱形骨软骨块分为两组（负荷组和对照组），并在不同时间点观察软骨细胞存活率，基质组成和软骨生物力学特性的变化。此外，凋亡相关蛋白caspase-3 / Bax / Bcl-2的mRNA表达，检测细胞骨架蛋白肌动蛋白/波形蛋白和基质相关蛋白MMP13。负荷组表现出延迟的胶原蛋白和聚集蛋白聚糖变性并改善了软骨细胞活力三天。蛋白质和mRNA检测表明，加载后软骨组织中的凋亡因子如caspase-3和Bax迅速降低。在对照组中，细胞骨架蛋白肌动蛋白和波形蛋白的mRNA表达没有明显变化，但在负荷组中则显着更高。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可减少软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。检测出基质相关蛋白MMP13。负荷组表现出延迟的胶原蛋白和聚集蛋白聚糖变性并改善了软骨细胞活力三天。蛋白质和mRNA检测表明，加载后软骨组织中的凋亡因子如caspase-3和Bax迅速降低。在对照组中，细胞骨架蛋白肌动蛋白和波形蛋白的mRNA表达没有显着变化，但在负荷组中则明显更高。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可减少软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。检测出基质相关蛋白MMP13。负荷组表现出延迟的胶原蛋白和聚集蛋白聚糖变性并改善了软骨细胞活力三天。蛋白质和mRNA检测表明，加载后软骨组织中的凋亡因子如caspase-3和Bax迅速降低。在对照组中，细胞骨架蛋白肌动蛋白和波形蛋白的mRNA表达没有明显变化，但在负荷组中则显着更高。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可降低软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。负荷组表现出延迟的胶原蛋白和聚集蛋白聚糖变性并改善了软骨细胞活力三天。蛋白质和mRNA检测表明，加载后软骨组织中的凋亡因子如caspase-3和Bax迅速降低。在对照组中，细胞骨架蛋白肌动蛋白和波形蛋白的mRNA表达没有显着变化，但在负荷组中则明显更高。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可降低软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。负荷组表现出延迟的胶原蛋白和聚集蛋白聚糖变性并改善了软骨细胞活力三天。蛋白质和mRNA检测表明，加载后软骨组织中的凋亡因子如caspase-3和Bax迅速降低。在对照组中，细胞骨架蛋白肌动蛋白和波形蛋白的mRNA表达没有明显变化，但在负荷组中则显着更高。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可降低软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。蛋白质和mRNA检测表明，加载后软骨组织中的凋亡因子如caspase-3和Bax迅速降低。在对照组中，细胞骨架蛋白肌动蛋白和波形蛋白的mRNA表达没有明显变化，但在负荷组中则显着更高。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可降低软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。蛋白质和mRNA检测表明，加载后软骨组织中的凋亡因子如caspase-3和Bax迅速降低。在对照组中，细胞骨架蛋白肌动蛋白和波形蛋白的mRNA表达没有明显变化，但在负荷组中则显着更高。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可降低软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可降低软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。在对照组和负荷组中，MMP-13 mRNA的表达均显着较高。总体而言，这项研究表明，适当的机械刺激可降低软骨细胞活力的丧失和体外软骨外植体的机械性能，并改善软骨保存。