將機械力轉化為細胞信號的機械轉導研究表明，膜受體可以通過信號傳導將外力轉化到細胞變化中。這些機械傳感器被認為會刺激各種細胞反應，從細胞增殖到細胞骨架的收縮和重塑。隨著人們對星形膠質細胞興趣的增加，出現了一些專注于剪切流條件下星形膠質細胞的研究，這些研究產生高速剪切力，以模擬TBI樣的低振幅剪切力。多年來，星形膠質細胞被認為在中樞神經系統 （CNS）中被動地發揮作用。最近的研究證明了星形膠質細胞的動態特性，包括吞噬細胞碎片的能力和調節突觸結構和功能的能力。越來越多的研究表明星形膠質細胞在維持組織穩態方面的重要性，表明需要更好地了解細胞外因子對其細胞活性的影響。這對于創傷性腦損傷和中樞神經系統修復等研究領域至關重要。
因此，來自美國加州大學歐文分校貝克曼激光研究所和醫學診所的研究團隊進行了相關探索，之前的研究證明了星形膠質細胞通過吞噬作用對激光誘導的細胞裂解做出反應的能力。使用碘化丙啶標記的 DNA 和 pHrodo 染料，表明在反應星形膠質細胞中的膜褶皺和隨后的囊泡形成與來自靶細胞的細胞碎片有關。在這里，該研究的目標是確定星形膠質細胞的吞噬反應是否被激光消融/納米技術光解的機械或化學成分激活或增強。該研究證明了在體外星形膠質細胞頂端表面存在剪切流體流動的情況下，吞噬反應可以以明顯更快的速度啟動。通過基于鈣離子的計算，確認使用的流速高于鈣離子的擴散速率。令人驚訝的是，流動條件下的所有細胞都比靜態條件下的細胞反應快得多。星形膠質細胞似乎被剪切流激活，可能使細胞以更快的細胞骨架重塑做出反應。結果表明，這種流動方向有助于細胞遷移，可能是通過幫助響應星形膠質細胞前緣附近的肌動蛋白匯集。向相反方向流動遷移的細胞必須抵抗剪切力，從而導致吞噬作用的啟動稍有延遲。吞噬反應時間和速率增加的綜合觀察提供了強有力的證據，證明星形膠質細胞可以通過細胞表面或穿過細胞表面的剪切流來激活。
流動條件下的細胞比靜態條件下的細胞以明顯更快的速率啟動吞噬作用通過對微流體通道中連續流動所產生的力的分析表明，流經細胞的介質對細胞表面施加了很大的力，而大部分力集中在細胞核附近。雖然體內的星形膠質細胞顯然會受到不同范圍的力，但該團隊已經表明，在恒定流量的簡單情況下，星形膠質細胞的反應是明顯變化的。
已在機械刺激的中性粒細胞中觀察到響應流動的細胞骨架重排并在內皮細胞中廣泛觀察到相似狀態。星形膠質細胞反應的時間尺度與內皮細胞中觀察到的快速反應一致，即隨著牽引力和細胞間應力分量的增加而流動，隨后細胞沿著流動方向伸長和排列。
相應的，施加在細胞上的剪應力估計為0.25 dyn/cm2，一項對中性粒細胞的研究顯示，與內皮細胞相比，中性粒細胞對更低的剪切力（低于1 Pa刺激中性粒細胞）的反應類似于此處觀察到的星形膠質細胞中用于刺激免疫樣反應的作用力。在這里研究的剪切流激活星形膠質細胞中觀察到的遷移和吞噬反應需要細胞骨架重排。
剪切流增強細胞碎片吞噬吸收的能力證明了增加細胞碎片吞噬吸收的潛力。它開辟了未來研究的可能性，可以去觀察星形膠質細胞對刺激機械傳感器的反應，如整合素或鈣粘蛋白。尋找增強吞噬反應的方法可能對腦損傷的研究產生直接影響。通過增強吞噬細胞碎片的攝取，減少神經組織的繼發性損傷，可直接增加存活神經元的數量。參考文獻：Wakida NM, Cruz GMS, Pouladian P, Berns MW, Preece D. Fluid Shear Stress Enhances the Phagocytic Response of Astrocytes. Front Bioeng Biotechnol. 2020 Nov 11;8:596577. doi: 10.3389/fbioe.2020.596577. PMID: 33262978; PMCID: PMC7686466.
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