細(xì)胞培養(yǎng)中的流動(dòng)條件影響

剪切力是一種切向作用于它所應(yīng)用表面的力，是由于流體流動(dòng)中存在速度梯度而產(chǎn)生的。較慢的流體流動(dòng)將降低同相鄰流體層的速度，而較快的流動(dòng)層將對(duì)較慢的層產(chǎn)生加速作用。剪切應(yīng)力(τ)定義為單位面積的力（τ=F/A，其中τ-剪切應(yīng)力，F(xiàn)-施加的力，A-材料表面的截面積）。剪切應(yīng)力以達(dá)因/平方厘米(dyn/cm2)為單位計(jì)量。

許多細(xì)胞類型都被流動(dòng)的液體包圍，當(dāng)流體的不同部分相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)夾在中間的細(xì)胞施加力。然而，許多常規(guī)的體外實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞都是在沒(méi)有流動(dòng)的情況下培養(yǎng)的，即靜態(tài)條件。理想狀態(tài)是，流動(dòng)下的體外細(xì)胞培養(yǎng)模擬機(jī)械刺激并誘導(dǎo)更接近生理的、類似體內(nèi)的行為。

細(xì)胞通過(guò)改變離子通道激活、基因表達(dá)和整個(gè)細(xì)胞層的重組來(lái)對(duì)剪切應(yīng)力作出反應(yīng)。生理剪切應(yīng)力值取決于血管類型、組織和生物體的大小。哺乳動(dòng)物和昆蟲(chóng)細(xì)胞對(duì)剪切應(yīng)力非常敏感。首先，它們沒(méi)有細(xì)胞壁。其次，它們相對(duì)較大。剪切場(chǎng)中的小細(xì)胞僅經(jīng)歷微小的速度差異；而較大的細(xì)胞會(huì)經(jīng)歷更大的速度差異，因此在相同的剪切場(chǎng)中會(huì)受到更大的力。

熒光顯微鏡下人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞 (HPMEC)。右圖進(jìn)行靜態(tài)培養(yǎng)，左圖流動(dòng)培養(yǎng)（2.3 dym/cm2，72小時(shí)后）。