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ibidi流體剪切力實(shí)驗對細(xì)胞流體類型的概述

更新時間:2023-03-15   更新時間:2023-03-15   點(diǎn)擊次數(shù):1058次

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  一、為什么要流動狀態(tài)下進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)?

  

  1. 流體剪切力系統(tǒng)實(shí)驗背景 

 

  液體是所有生物的重要組成部分。許多細(xì)胞類型被運(yùn)動的液體所包圍。例如:

  

  * 形成血管內(nèi)層的血管內(nèi)皮細(xì)胞,

  

  * 形成淋巴管內(nèi)層的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞,

  

  * 腎和肺的上皮細(xì)胞。

  

  這種液體流動會產(chǎn)生剪切應(yīng)力,這是一種以多種方式影響細(xì)胞形態(tài)和行為的機(jī)械力。在許多標(biāo)準(zhǔn)中體外實(shí)驗中,細(xì)胞是在無流培養(yǎng)的。在這些靜態(tài)條件下,不能考慮剪切應(yīng)力相關(guān)的細(xì)胞變化。相比之下,在流動條件下的體外細(xì)胞培養(yǎng)模擬了這種機(jī)械刺激,并誘導(dǎo)了一種更生理的、類似于體內(nèi)的行為。當(dāng)使用生物流體系統(tǒng)中的細(xì)胞(如內(nèi)皮細(xì)胞或上皮細(xì)胞)時,在流動條件下工作尤其重要?! ?/p>

  

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  血管中的內(nèi)皮細(xì)胞(上)處于持續(xù)流動狀態(tài)。使用流動下的體外細(xì)胞培養(yǎng)(下),可以模擬這些生理條件。

  

  2、流動/剪切應(yīng)力對細(xì)胞的影響

  

  剪切應(yīng)力是由液體對頂端細(xì)胞膜的摩擦引起的機(jī)械力。在體內(nèi),一些貼壁細(xì)胞類型暴露于生物流體系統(tǒng)中的機(jī)械剪切應(yīng)力,如血液和淋巴管或腎單位。這種機(jī)械刺激對細(xì)胞的生理行為和粘附特性有很大的影響。細(xì)胞通過改變離子通道激活、基因表達(dá)和整個細(xì)胞層的重組來對剪切力做出反應(yīng)。

  

  剪切應(yīng)力的測量單位是達(dá)因/平方厘米(dyn/cm2)。生理剪切應(yīng)力值的范圍從0.5到120 dyn/cm,且取決于血管類型(例如,動脈或靜脈)、組織(例如,腦、結(jié)締組織或心臟)和生物體的大小(例如,小鼠、大鼠或人類)。  

  

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  人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)流動條件(20 dyn/cm2)下,在µ-Slide I?0.4Luer中培養(yǎng)超過9天。原代細(xì)胞在實(shí)驗前24小時用腺病毒LifeAct載體轉(zhuǎn)導(dǎo)?! ?/p>

  

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  二、不同類型的流動簡要介紹

  

  在不同的組織和環(huán)境中會出現(xiàn)幾種具有特定特征的流體類型。基本上,流動類型可細(xì)分為層流和湍流:  

 

  1.層流

  

  層流被定義為沒有湍流的液體運(yùn)動。 流體在平行的層中流動,它們之間沒有中斷。 層流可以細(xì)分為以下幾種:

  

  •單向?qū)恿?/p>

  

  •脈動層流

  

  •振蕩層流

  

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層流剖面圖。箭頭代表速度的分布

  

  1)單向?qū)恿?/strong>

  

  在大多數(shù)小的健康生物血管中,例如小動脈和靜脈中會遇到單向?qū)恿鳌?在體內(nèi)某些細(xì)胞,例如內(nèi)皮細(xì)胞和腎上皮細(xì)胞,經(jīng)常暴露于流動中。

  

  在實(shí)驗上,通過在低壁通道中灌注介質(zhì),并通過保持流動方向和速度隨時間恒定來實(shí)現(xiàn)單向?qū)恿鳌!?/p>

  

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