在流動(dòng)條件下研究?jì)绕ぜ毎饕茄髂M和剪切應力模擬血管中的體內狀況；在與靜態(tài)細胞培養實(shí)驗相比，流動(dòng)測定允許對內皮細胞和心血管疾病進(jìn)行生理上更相關(guān)的研究。

　　內皮細胞是所有血管的重要組成部分，并作為血管壁和血液之間的滲透屏障（圖 1）。在活的有機體中，內皮細胞會(huì )受到剪切應力的機械刺激（圖 1B）。血液循環(huán)會(huì )產(chǎn)生這種剪切應力，這對細胞具有至關(guān)重要的影響?！?/p>

　　圖 1. 襯有內皮細胞 (A) 和來(lái)自血液流體的壁剪切應力 (B) 的血管示意圖

　　靜脈細胞承受相對較低的血壓和剪切應力，而動(dòng)脈中的內皮細胞承受高壓和較高的剪切應力（圖 2）。但很明顯，由流體流動(dòng)引起的這些力對內皮細胞的生物學(xué)具有根本性的影響。

圖 2 不同人體血管類(lèi)型的剪應力值

　　1. 剪切應力影響細胞信號傳導和基因表達　　

　　剪切應力通過(guò)激活信號級聯(lián)和參與重要生物學(xué)過(guò)程的基因表達，在適當的內皮細胞功能中起關(guān)鍵作用（圖 3）?！?/p>

　　圖 3：剪切應力引起的細胞變化。改編自PF Davies, Physiological Reviews, 1995.

　　流體流動(dòng)在內皮細胞上產(chǎn)生的機械刺激由位于細胞壁中的機械傳感器感知，例如離子通道、細胞骨架、酪氨酸激酶受體、細胞膜凹穴、G 蛋白和細胞-基質(zhì)（整合素）細胞-細胞連接分子。這些機械刺激觸發(fā)信號級聯(lián)，然后將其轉導到細胞核以激活轉錄因子和基因表達。隨后，基因表達導致蛋白質(zhì)表達和細胞功能的激活，例如內皮細胞結構的重塑或細胞遷移（圖 4）?！?/p>

　　圖 4 （改編自 Chien et al. 2007）顯示了剪切應力誘導的機械傳導的下游效應的示意圖

　　2.剪切應力影響細胞形態(tài)、細胞結構和組織

　　即使在短時(shí)間的流動(dòng)下培養內皮細胞后，剪切應力暴露的形態(tài)影響也變得明顯。與靜態(tài)細胞培養相比，細胞開(kāi)始沿著(zhù)流動(dòng)方向定向，并且在肌動(dòng)蛋白纖維沿流動(dòng)方向排列的情況下細胞骨架重新排列（圖 5）。此外，應力纖維和細胞的機械剛度增加?！　?/p>

　　圖 5：人臍靜脈內皮細胞 (HUVEC) 的熒光顯微鏡成像。在靜態(tài)（左）和 10 dyn/cm2（右）的流動(dòng)條件下，使用 ibidi Pump 系統培養細胞 72 小時(shí)。之后，將細胞固定并染色。綠色：肌動(dòng)蛋白，紅色 = VE-鈣粘蛋白，藍色 = DAPI

　　3.剪切應力影響細胞功能和行為

　　剪切應力引起形態(tài)變化，導致細胞功能和行為改變。細胞骨架充當將機械刺激傳遞到生化信號過(guò)程中的傳遞器，然后導致細胞增殖、遷移和細胞大分子通透性的變化。此外，已經(jīng)表明，剪切應力通過(guò)調節細胞屏障和細胞間接觸以及細胞的微動(dòng)來(lái)影響內皮細胞的功能（圖 6）?！　?/p>

　　圖 6：從電阻信號的變化可以看出，在流動(dòng)條件下阻抗微動(dòng)會(huì )降低。剪切應力：10 dyn/cm2。

　　綜上便是對流體狀態(tài)下培養內皮細胞的三大理由！這也是為何內皮細胞應該在生理剪切應力而不是靜態(tài)條件下培養。如果您有興趣可了解有關(guān)剪切應力和流動(dòng)細胞培養的更多信息。