长期人脐静脉内皮细胞（HUVEC）灌流培养中的临界剪切应力范围

人脐静脉内皮细胞（HUVEC）在剪切应力作用下的长期体外灌流培养实验结果表明，其细胞形态及胞间连接呈现出动态变化，这些变化进而导致细胞单层生理行为发生显著改变。然而，迄今为止，尚未明确哪个剪切应力范围是导致这些细胞行为变化的关键因素。因此，本研究旨在探讨在 96 h 灌流培养期间，剪切应力值介于0.7 -30 dyn/cm²范围内对细胞层生理特性和形态学特征的具体影响。同时，本研究在进行长期阻抗测量的基础上，还采用了免疫荧光技术对紧密连接中的胞间连接蛋白进行了复染观察。

方法：

在由胶原蛋白 IV 包被的 µ-Slides I Luer 通道载玻片上，使用 ibidi 流体剪切力系统灌流培养人脐静脉内皮细胞（P3/P4）96 h。

• 分别在 0.7、5、10 以及 30dyn/cm²的剪切应力下测量相关检测指标；

•  对 Claudin-5（紧密连接蛋白）进行免疫荧光染色； 

• 使用ECIS ZΘ（Applied Biophysics）测量阻抗。

实验结果：

低剪切应力（ 0.7dyn/cm² ）对检测指标无影响，且与稳态观察结果相符。

细胞形态学变化：

• 与 0.70.7dyn/cm2">dyn/cm2 剪切力下灌流培养相比，较高剪切应力下细胞方向（cell orientation）发生显著变化（如图1所示）；
• 细胞在剪切应力作用下伸长程度（elongation）在灌流培养 24 h 后呈现下降趋势（如图1所示）。

图1：剪切应力差异造成的细胞形态学变化

细胞生理学变化：

检测指标显示，3030dyn/cm2">dyn/cm2 的剪切应力远非生理条件。本实验观察到细胞层出现渗漏现象，表现为 C 值急剧且不均匀地上升，以及细胞层光学相干性受到干扰（如图2所示）

图2：剪切应力差异造成的细胞生理学变化

胞间连接蛋白变化

在剪切应力大于 0.70.7dyn/cm2">dyn/cm2 时，紧密连接蛋白表达下调（如图3所示）

图3：剪切应力差异造成的 Claudin-5 蛋白表达情况差异

结论：

本研究强调了精确界定剪切应力参数的重要性，因为只有介于 0.7-0.7∼30dyn/cm2">30dyn/cm2 之间的范围似乎才能模拟人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的生理流体条件。