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該系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)模擬生理狀態(tài)及非生理狀態(tài)下血流流體剪切力對(duì)于細(xì)胞、組織的刺激作用，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞流體環(huán)境下的細(xì)胞粘附實(shí)驗(yàn)、內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、癌細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn)、骨細(xì)胞生成實(shí)驗(yàn)、基因誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、藥物作用實(shí)驗(yàn)、藥物代謝實(shí)驗(yàn)、血管及組織保存實(shí)驗(yàn)等等。

隨著年齡的增長(zhǎng)，心血管系統(tǒng)發(fā)生了重要變化，包括血管硬度升高和異常重塑。研究表明，與衰老相關(guān)的小阻力動(dòng)脈重塑可以獨(dú)立于全身血壓的變化而發(fā)生。研究已表明，小阻力動(dòng)脈會(huì)因血流的持久變化或血流停止而發(fā)生重塑。值得注意的是，在血管調(diào)節(jié)和信號(hào)傳導(dǎo)中起關(guān)鍵作用的不是血流速率，而是壁面剪切應(yīng)力（WSS），即由流動(dòng)血液在內(nèi)皮細(xì)胞表面的摩擦驅(qū)動(dòng)的切向力。WSS 由血流速度、粘度和血管管腔直徑確定。在阻力動(dòng)脈中，WSS 的時(shí)間增加會(huì)誘導(dǎo)血管舒張，從而有助于組織灌注的前饋調(diào)節(jié)。WSS可以直接影響微循環(huán)中的血管壁重塑和血

血管生成，是指從已有血管發(fā)展形成新的血管，涉及內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）的增殖、分化和遷移。在生長(zhǎng)的血管新生芽融合后，內(nèi)皮細(xì)胞獲得動(dòng)脈表型并進(jìn)一步成熟，最終形成一個(gè)穩(wěn)定的分級(jí)血管網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)動(dòng)脈化的過(guò)程灌注組織。遺傳程序和環(huán)境因素都參與 EC 動(dòng)脈化，如血流誘導(dǎo)的剪切應(yīng)力、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體（VEGFR）信號(hào)和 Notch 信號(hào)。以往研究報(bào)道了 ECs 中 Notch 下游的 miRNAs，發(fā)現(xiàn)激活Notch 信號(hào)至少部分通過(guò) miR-218-5p 下調(diào) MYC 基因表達(dá)以抑制細(xì)胞周期進(jìn)程，靶向異質(zhì)核核

骨膜干/祖細(xì)胞（PSPCs）具有多向分化潛能和自我更新能力，在骨折愈合中起關(guān)鍵作用。值得注意的是，適度的生物力學(xué)環(huán)境有利于PSPC功能和骨折愈合，適度的機(jī)械力促進(jìn) PSPC 介導(dǎo)的愈傷組織形成，而機(jī)械卸載導(dǎo)致 PSPC 功能障礙、異常骨痂形成，并最終延遲愈合或不愈合。目前已經(jīng)確定了骨折愈合過(guò)程中標(biāo)記 PSPC 的幾種標(biāo)志物，包括組織蛋白酶K（Ctsk）、PDGFRα 和 Prrx1。?多囊蛋白1（PC1）是一種由 Pkd1 基因編碼的大跨膜蛋白，其胞外結(jié)構(gòu)域充當(dāng)機(jī)械刺激的傳

動(dòng)脈粥樣硬化是缺血性心臟病和中風(fēng)最常見(jiàn)的潛在原因。大量證據(jù)表明，動(dòng)脈分支和彎曲處的擾動(dòng)流（d-flow）模式更易導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化病變，而存在高剪切應(yīng)力的穩(wěn)定層流（s-flow）區(qū)域則可防止動(dòng)脈粥樣硬化。主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）是血管壁內(nèi)層的主要成分，直接暴露在血流中，在各種化學(xué)和機(jī)械刺激下對(duì)血管功能發(fā)揮重要作用。MER 原癌基因酪氨酸激酶（MerTK）是 TAM（Tyro3、Axl 和 MerTK）受體家族的成員，在多種惡性腫瘤中高度表達(dá)，其在有效清除凋亡細(xì)胞中起關(guān)鍵作用，這一過(guò)程稱為胞葬作用（

牙齦成纖維細(xì)胞（GFs）是牙齦組織中最豐富的細(xì)胞類型之一，它們通過(guò)產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白來(lái)調(diào)節(jié)和維持組織的完整性。它們還通過(guò)調(diào)節(jié)白細(xì)胞的細(xì)胞粘附、產(chǎn)生大量活性氧和誘導(dǎo) T 細(xì)胞增殖來(lái)調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)。GFs 已被證明通過(guò)分泌白細(xì)胞介素-4（ IL-4）和骨保護(hù)素（OPG）來(lái)抑制破骨細(xì)胞分化，突出了其在健康個(gè)體中的骨骼保護(hù)能力。另一方面，GFs 能夠在牙齦卟啉單胞菌等口腔病原體存在下誘導(dǎo)破骨細(xì)胞形成。一般來(lái)說(shuō)，GFs 與周圍細(xì)胞之間的這種串?dāng)_在指導(dǎo)牙周組織炎癥反應(yīng)的強(qiáng)度方面起著至關(guān)重要的作

子癇前期（PE）是一種妊娠疾病，以高血壓、蛋白尿或母體臟器功能障礙為特征。PE 孕婦的一個(gè)重要特征是內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮（NO）生物利用度降低，一氧化氮是內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）產(chǎn)生的重要血管擴(kuò)張劑，在這些女性中，eNOS 也可能由于解偶聯(lián)或失活等因素而導(dǎo)致其功能失調(diào)。研究表明，富含多酚的天然食品和飲料具有抗高血壓和抗炎特性，在心血管和代謝疾病中具有重要作用。兒茶素（EGCG）是從綠茶中提取的一種成分，它是綠茶主要的活性和水溶性成分。作為一種強(qiáng)抗氧化劑和血管擴(kuò)張劑，可以減少氧化損傷，改善內(nèi)皮功能

動(dòng)脈粥樣硬化與心肌梗塞和中風(fēng)密切相關(guān)，被認(rèn)為是一種始于內(nèi)皮細(xì)胞（EC）活化的慢性炎癥性疾病。血流剪切應(yīng)力是指流動(dòng)的血液對(duì)血管表面施加的摩擦力。在動(dòng)脈樹(shù)的直線區(qū)域中由單向流動(dòng)產(chǎn)生的層流剪切應(yīng)力（LSS）是抗動(dòng)脈粥樣硬化的，而由動(dòng)脈分支或彎曲處的擾動(dòng)流（DF）產(chǎn)生的振蕩剪切應(yīng)力（OSS）是致動(dòng)脈粥樣硬化的。如果暴露于 DF，EC 炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，尤其是血管細(xì)胞粘附分子1（VCAM-1）和細(xì)胞間粘附分子1（ICAM-1）的表達(dá)會(huì)增加。內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥激活最終會(huì)促進(jìn)并加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。Piezo

動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)展不穩(wěn)定，在暴露于血流紊亂的動(dòng)脈區(qū)域堆積。這些血流動(dòng)力學(xué)條件產(chǎn)生低幅度和振蕩方向的機(jī)械壁剪切應(yīng)力，誘導(dǎo)局部?jī)?nèi)皮細(xì)胞（ECs）功能障礙，從而驅(qū)動(dòng)斑塊形成。全球流行的肥胖與代謝異常有關(guān)，包括血脂異常和高血糖，這些都是動(dòng)脈粥樣硬化的驅(qū)動(dòng)因素。血流紊亂會(huì)增加 EC 對(duì)血脂異常和高血糖的敏感性，然而，這種聯(lián)系背后的分子機(jī)制仍然知之甚少。內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)的維持依賴于調(diào)節(jié)代謝平衡的轉(zhuǎn)錄因子之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用。值得注意的是，缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）轉(zhuǎn)錄因子 HIF1A 和 HIF2A（EPAS1）在

動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性動(dòng)脈疾病，血流施加在內(nèi)皮細(xì)胞上的血流動(dòng)力學(xué)壁剪切應(yīng)力（WSS）決定了動(dòng)脈粥樣硬化病變的空間分布。低 WSS 量級(jí)的反向擾動(dòng)流（DF）促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞（EC）炎癥和凋亡，推動(dòng)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展，而單向且高 WSS 量級(jí)的 un-DF 具有動(dòng)脈粥樣硬化保護(hù)作用。EVA1A（Eva-1 同源物 A，也稱為 FAM176A）最初被鑒定為一種溶酶體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白，與自噬體共定位并促進(jìn)細(xì)胞凋亡和自噬。研究已表明，EVA1A 在心血管系統(tǒng)中發(fā)揮作用。小鼠心肌細(xì)胞特異性敲除 EVA1A

血流產(chǎn)生機(jī)械剪切應(yīng)力，通過(guò)改變血管內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）的生理機(jī)能，對(duì)血管功能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。具有均勻幾何形狀的動(dòng)脈樹(shù)區(qū)域受到單向的高生理剪切應(yīng)力，發(fā)揮 EC 保護(hù)作用并防止動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。然而，動(dòng)脈的分支和彎曲部分暴露于復(fù)雜的血流模式中，產(chǎn)生方向變化的低平均剪切應(yīng)力（如雙向振蕩和渦流），這些紊亂的血流條件會(huì)促進(jìn) EC 功能障礙和動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。 Notch 信號(hào)通路在調(diào)控細(xì)胞進(jìn)程、調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)方面起至關(guān)重要的作用。哺乳動(dòng)物中有四個(gè)受體（Notch1-4）和五個(gè)配體（Delta-like（DL

動(dòng)脈粥樣硬化優(yōu)先發(fā)生在血流模式紊亂（d-flow）的血管分支和彎曲區(qū)域，內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）暴露于致動(dòng)脈粥樣硬化的振蕩、低幅度剪切應(yīng)力（OSS）。相比之下，暴露于穩(wěn)定血流模式（s-flow）下的直向、非分支區(qū)域的血管提供單向、層流、高幅度的剪切應(yīng)力（ULS），促進(jìn)內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)，不會(huì)發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化。ECs 響應(yīng)這些不同的血流模式而發(fā)生的促動(dòng)脈粥樣硬化和抗動(dòng)脈粥樣硬化變化在很大程度上是由血流敏感基因的轉(zhuǎn)錄變化介導(dǎo)的。在 s-flow 中調(diào)節(jié)的基因通常在預(yù)防 EC 功能障礙和動(dòng)脈粥樣硬化中發(fā)揮作用，而由

動(dòng)脈粥樣硬化是一種累及大中型動(dòng)脈的慢性、進(jìn)行性、炎癥性疾病，最終可導(dǎo)致急性心血管事件，如心肌梗死和中風(fēng)。眾所周知，層流和擾動(dòng)流會(huì)激活內(nèi)皮細(xì)胞中不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，分別導(dǎo)致抗動(dòng)脈粥樣硬化表型和致動(dòng)脈粥樣硬化表型。最近，體外和體內(nèi)研究表明，暴露于擾動(dòng)流的內(nèi)皮細(xì)胞經(jīng)歷內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EndMT），這通過(guò)細(xì)胞間粘附的溶解、細(xì)胞極性的改變和間充質(zhì)標(biāo)志基因的表達(dá)來(lái)促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。與擾動(dòng)流相反，單向?qū)恿饕种?EndMT。TGF-β（轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β）是驅(qū)動(dòng) EndMT 的核心介質(zhì)，內(nèi)皮 TGF-β 已

骨肉瘤（OS）是困擾兒童和青少年最普遍的原發(fā)性骨腫瘤。在肉瘤中，與腫瘤類似，腫瘤微環(huán)境（TME），包括細(xì)胞外基質(zhì)、血小板、成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、骨髓來(lái)源的炎癥細(xì)胞和信號(hào)分子等成分，已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）是 TME 的主要成分，大致可分為 M1 和 M2 表型，前者具有促炎、腫瘤抑制作用，后者具有抗炎、腫瘤支持作用。此外，包括肉瘤在內(nèi)的各種 TAM 表型已被記錄，強(qiáng)調(diào)了它們?cè)诟鞣N過(guò)程中的多方面作用，包括腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移促進(jìn)和血管生成。TAM 衍生的細(xì)胞因子在這些過(guò)程中起著

慢性胰腺炎是一種胰腺組織進(jìn)行性炎癥性疾病，其特征是產(chǎn)生胰島素的 β 細(xì)胞纖維化和丟失。一旦胰腺纖維化發(fā)展，胰腺功能的恢復(fù)就會(huì)受到限制。盡管飲酒是慢性胰腺炎的主要原因，但基因突變和胰管阻塞是其他公認(rèn)的促成因素。這些原因都會(huì)引起胰腺纖維化，從而導(dǎo)致組織瘢痕形成和胰管狹窄，這兩者都會(huì)導(dǎo)致胰管內(nèi)壓升高。因此，胰管內(nèi)壓力升高似乎會(huì)導(dǎo)致胰腺纖維化，而胰腺纖維化會(huì)進(jìn)一步加劇胰腺壓力。研究證明，胰腺腺泡細(xì)胞通過(guò)機(jī)械激活的離子通道 Piezo1 感知壓力。由剪切應(yīng)力、膜拉伸或高壓引起的膜張力會(huì)打開(kāi) Piezo1

肌骨關(guān)節(jié)炎（OA）是一種常見(jiàn)的關(guān)節(jié)疾病，其特征是關(guān)節(jié)軟骨退化、滑膜炎癥和骨重塑。作為關(guān)鍵因素之一，機(jī)械負(fù)荷對(duì)軟骨產(chǎn)生抗分解代謝和合成代謝作用，導(dǎo)致軟骨下骨重塑異常。骨細(xì)胞（Osteocytes）占骨細(xì)胞總數(shù)的 90% 至 95%，由于它們?cè)谡麄€(gè)骨基質(zhì)中廣泛分布，并且具有復(fù)雜互連的腔隙小管網(wǎng)絡(luò)，因此在感應(yīng)和傳遞機(jī)械刺激方面發(fā)揮著重要作用。因此，骨細(xì)胞可以響應(yīng)機(jī)械信號(hào)并分泌可溶性因子來(lái)調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞活性。已發(fā)現(xiàn)幾種長(zhǎng)鏈非編碼RNA （lncRNAs）與 OA 嚴(yán)重程度相關(guān)，并在體外影響 OA

作為對(duì)周期性心臟收縮的響應(yīng)，血流在動(dòng)脈循環(huán)中是脈動(dòng)性的，脈動(dòng)剪切應(yīng)力（PSS）是單向的，并且與血流方向?qū)R。PSS 促進(jìn)血管保護(hù)性介質(zhì)，包括內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）和超氧化物歧化酶（SOD），以減弱促炎細(xì)胞因子、粘附分子和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶系統(tǒng)。相比之下，擾動(dòng)的血流，包括振蕩剪切應(yīng)力 （OSS），在主動(dòng)脈弓和動(dòng)脈分叉處發(fā)展。OSS 是雙向的，并且與血流方向錯(cuò)位，激活 NADPH 氧化酶以促進(jìn)活性氧（ROS）。OSS 還誘導(dǎo)核因子κB（NF-κB）增加炎性細(xì)胞因

動(dòng)脈粥樣硬化的特征是脂質(zhì)和炎癥物質(zhì)在動(dòng)脈壁內(nèi)的積累，其主要發(fā)生在血流紊亂的動(dòng)脈分支和彎曲處。這些血流動(dòng)力學(xué)條件誘導(dǎo)低壁剪切應(yīng)力（WSS），導(dǎo)致血管炎癥和內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）增殖加劇。NF-κB 轉(zhuǎn)錄因子家族包括五個(gè)亞基：RELA（RELA）、RELB（RELB）、c-REL（c-REL/REL）、p105/p50（NFKB1）和 p100/p52（NFKB2），它們通過(guò)同源或異源二聚化形成活性轉(zhuǎn)錄因子。研究表明，動(dòng)脈粥樣硬化易感部位的 ECs 易導(dǎo)致 RELA 的激活增加，為這些區(qū)域炎癥加劇提供了

動(dòng)脈粥樣硬化是一種主要影響動(dòng)脈的多因素慢性炎癥性疾病。內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和炎癥在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。血管內(nèi)層的內(nèi)皮細(xì)胞與血液直接接觸，并因各種風(fēng)險(xiǎn)因素（如高膽固醇血癥、糖尿病、高血壓、吸煙和衰老）而變得功能失調(diào)和發(fā)炎，尤其是在與血流紊亂相關(guān)的特定動(dòng)脈粥樣硬化易發(fā)區(qū)域。這些區(qū)域的擾動(dòng)流的特征是向內(nèi)皮細(xì)胞表面?zhèn)鬟f低幅度的振蕩剪切應(yīng)力（OSS）。內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)機(jī)械感應(yīng)受體（機(jī)械傳感器）檢測(cè)各種剪切應(yīng)力模式和幅度，并將這些機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞信號(hào)和隨后的結(jié)構(gòu)和功能反應(yīng)。在這些內(nèi)皮炎癥

動(dòng)脈粥樣硬化通常發(fā)生在血流紊亂（DF）區(qū)域，例如動(dòng)脈分支或彎曲處。DF 通過(guò)改變生化信號(hào)和基因表達(dá)來(lái)改變內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）的形態(tài)和細(xì)胞骨架，最終導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙。相反，單向?qū)恿鳎║F）通常發(fā)生在血管的直線部分，暴露于該區(qū)域的血管可以防止動(dòng)脈粥樣硬化。DF 通過(guò)誘導(dǎo) ECs 炎癥來(lái)引發(fā)內(nèi)皮功能障礙。炎癥導(dǎo)致內(nèi)皮損傷，進(jìn)而促進(jìn)各種粘附分子的表達(dá)，促進(jìn)循環(huán)白細(xì)胞向活化內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和遷移，最終導(dǎo)致斑塊形成。為了確定 ECs 中新的抗炎靶點(diǎn)，從暴露于動(dòng)脈粥樣硬化保護(hù)療法（他汀類藥物和 UF）的人臍靜脈內(nèi)