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

先天性心臟病是最常見的出生缺陷，在大多數(shù)心臟手術(shù)中，患者接受體外循環(huán)（CPB），以盡量減少心臟手術(shù)時的缺血性損傷。不良的術(shù)后結(jié)局與 CPB 手術(shù)期間和之后的嚴重全身炎癥反應(yīng)有關(guān)。在 CPB 患者的血漿中一直觀察到促炎細胞因子，特別是 IL-1β、IL-6、IL-8 和 TNF-α 的激增。盡管全身炎癥與器官損傷密切相關(guān)，但其發(fā)生機制尚不清楚。一個主流假設(shè)是 CPB 激活炎性白細胞，在 CPB 后外滲并浸潤到不同的器官，導(dǎo)致器官功能障礙。炎性白細胞（包括分化的巨噬細胞）將細胞因子和破壞性可溶性因子

血管生成，是指從已有血管發(fā)展形成新的血管，涉及內(nèi)皮細胞（ECs）的增殖、分化和遷移。在生長的血管新生芽融合后，內(nèi)皮細胞獲得動脈表型并進一步成熟，最終形成一個穩(wěn)定的分級血管網(wǎng)絡(luò)，通過動脈化的過程灌注組織。遺傳程序和環(huán)境因素都參與 EC 動脈化，如血流誘導(dǎo)的剪切應(yīng)力、血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGFR）信號和 Notch 信號。以往研究報道了 ECs 中 Notch 下游的 miRNAs，發(fā)現(xiàn)激活Notch 信號至少部分通過 miR-218-5p 下調(diào) MYC 基因表達以抑制細胞周期進程，靶向異質(zhì)核核

骨膜干/祖細胞（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，適度的生物力學環(huán)境有利于PSPC功能和骨折愈合，適度的機械力促進 PSPC 介導(dǎo)的愈傷組織形成，而機械卸載導(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)確定了骨折愈合過程中標記 PSPC 的幾種標志物，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)域充當機械刺激的傳

動脈粥樣硬化是缺血性心臟病和中風最常見的潛在原因。大量證據(jù)表明，動脈分支和彎曲處的擾動流（d-flow）模式更易導(dǎo)致動脈粥樣硬化病變，而存在高剪切應(yīng)力的穩(wěn)定層流（s-flow）區(qū)域則可防止動脈粥樣硬化。主動脈內(nèi)皮細胞（ECs）是血管壁內(nèi)層的主要成分，直接暴露在血流中，在各種化學和機械刺激下對血管功能發(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，其在有效清除凋亡細胞中起關(guān)鍵作用，這一過程稱為胞葬作用（

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 孕婦的一個重要特征是內(nèi)皮細胞一氧化氮（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。作為一種強抗氧化劑和血管擴張劑，可以減少氧化損傷，改善內(nèi)皮功能

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

氧氣供應(yīng)不足是許多疾病的一個特征，尤其是心血管系統(tǒng)的疾病。大多數(shù)細胞對缺氧的反應(yīng)是由缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）介導(dǎo)的。這些異二聚體轉(zhuǎn)錄因子由一個 α亞基和一個 β亞基組成，能夠與缺氧反應(yīng)元件（HRE）結(jié)合，進而能夠調(diào)節(jié)大量基因，以應(yīng)對低氧水平或低氧應(yīng)激。一些研究支持缺氧和 NADPH 氧化酶4（NOX4）之間存在串擾。因此，缺氧已被證明可在腎、腦、肺、肺動脈平滑肌細胞和肺動脈高壓患者的外膜成纖維細胞中誘導(dǎo) NOX4。NOX4 屬于 NADPH 氧化酶家族的成員之一，NADPH 氧化酶是血管中活性氧的

動脈粥樣硬化斑塊發(fā)展不穩(wěn)定，在暴露于血流紊亂的動脈區(qū)域堆積。這些血流動力學條件產(chǎn)生低幅度和振蕩方向的機械壁剪切應(yīng)力，誘導(dǎo)局部內(nèi)皮細胞（ECs）功能障礙，從而驅(qū)動斑塊形成。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，這些都是動脈粥樣硬化的驅(qū)動因素。血流紊亂會增加 EC 對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

動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性動脈疾病，血流施加在內(nèi)皮細胞上的血流動力學壁剪切應(yīng)力（WSS）決定了動脈粥樣硬化病變的空間分布。低 WSS 量級的反向擾動流（DF）促進內(nèi)皮細胞（EC）炎癥和凋亡，推動動脈粥樣硬化發(fā)展，而單向且高 WSS 量級的 un-DF 具有動脈粥樣硬化保護作用。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細胞凋亡和自噬。研究已表明，EVA1A 在心血管系統(tǒng)中發(fā)揮作用。小鼠心肌細胞特異性敲除 EVA1A

血流產(chǎn)生機械剪切應(yīng)力，通過改變血管內(nèi)皮細胞（ECs）的生理機能，對血管功能產(chǎn)生深遠影響。具有均勻幾何形狀的動脈樹區(qū)域受到單向的高生理剪切應(yīng)力，發(fā)揮 EC 保護作用并防止動脈粥樣硬化的發(fā)生。然而，動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促進 EC 功能障礙和動脈粥樣硬化的發(fā)生。 Notch 信號通路在調(diào)控細胞進程、調(diào)節(jié)細胞命運方面起至關(guān)重要的作用。哺乳動物中有四個受體（Notch1-4）和五個配體（Delta-like（DL

動脈粥樣硬化優(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)皮細胞（ECs）暴露于致動脈粥樣硬化的振蕩、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），促進內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)，不會發(fā)生動脈粥樣硬化。ECs 響應(yīng)這些不同的血流模式而發(fā)生的促動脈粥樣硬化和抗動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 功能障礙和動脈粥樣硬化中發(fā)揮作用，而由

動脈粥樣硬化是一種累及大中型動脈的慢性、進行性、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。眾所周知，層流和擾動流會激活內(nèi)皮細胞中不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，分別導(dǎo)致抗動脈粥樣硬化表型和致動脈粥樣硬化表型。最近，體外和體內(nèi)研究表明，暴露于擾動流的內(nèi)皮細胞經(jīng)歷內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EndMT），這通過細胞間粘附的溶解、細胞極性的改變和間充質(zhì)標志基因的表達來促進動脈粥樣硬化的發(fā)展。與擾動流相反，單向?qū)恿饕种?EndMT。TGF-β（轉(zhuǎn)化生長因子β）是驅(qū)動 EndMT 的核心介質(zhì)，內(nèi)皮 TGF-β 已

慢性胰腺炎是一種胰腺組織進行性炎癥性疾病，其特征是產(chǎn)生胰島素的 β 細胞纖維化和丟失。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的促成因素。這些原因都會引起胰腺纖維化，從而導(dǎo)致組織瘢痕形成和胰管狹窄，這兩者都會導(dǎo)致胰管內(nèi)壓升高。因此，胰管內(nèi)壓力升高似乎會導(dǎo)致胰腺纖維化，而胰腺纖維化會進一步加劇胰腺壓力。研究證明，胰腺腺泡細胞通過機械激活的離子通道 Piezo1 感知壓力。由剪切應(yīng)力、膜拉伸或高壓引起的膜張力會打開 Piezo1

心力衰竭是一種嚴重的疾病，發(fā)病率和死亡率很高。老年人群心力衰竭的患病率增加，尤其是絕經(jīng)后女性發(fā)生射血分數(shù)保留的心力衰竭（HFpEF）的患病率明顯更高，提示絕經(jīng)后雌激素缺乏可能參與其發(fā)病機制。另一方面，心力衰竭治療效果的性別差異已被強調(diào)，其中可能涉及多種因素?；谛詣e的亞組分析測試了血管緊張素受體-腦啡肽酶抑制劑（ARNi，心衰治療藥物）對 HFpEF 患者的療效，發(fā)現(xiàn)女性的治療效果優(yōu)于男性?？紤]到 ARNi 作為環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）蛋白激酶G（PKG）激活的作用機制，cGMP-PKG 通路可能

肌骨關(guān)節(jié)炎（OA）是一種常見的關(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，機械負荷對軟骨產(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。骨細胞（Osteocytes）占骨細胞總數(shù)的 90% 至 95%，由于它們在整個骨基質(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)和傳遞機械刺激方面發(fā)揮著重要作用。因此，骨細胞可以響應(yīng)機械信號并分泌可溶性因子來調(diào)節(jié)破骨細胞和成骨細胞活性。已發(fā)現(xiàn)幾種長鏈非編碼RNA （lncRNAs）與 OA 嚴重程度相關(guān)，并在體外影響 OA

作為對周期性心臟收縮的響應(yīng)，血流在動脈循環(huán)中是脈動性的，脈動剪切應(yīng)力（PSS）是單向的，并且與血流方向?qū)R。PSS 促進血管保護性介質(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，擾動的血流，包括振蕩剪切應(yīng)力 （OSS），在主動脈弓和動脈分叉處發(fā)展。OSS 是雙向的，并且與血流方向錯位，激活 NADPH 氧化酶以促進活性氧（ROS）。OSS 還誘導(dǎo)核因子κB（NF-κB）增加炎性細胞因

動脈粥樣硬化的特征是脂質(zhì)和炎癥物質(zhì)在動脈壁內(nèi)的積累，其主要發(fā)生在血流紊亂的動脈分支和彎曲處。這些血流動力學條件誘導(dǎo)低壁剪切應(yīng)力（WSS），導(dǎo)致血管炎癥和內(nèi)皮細胞（ECs）增殖加劇。NF-κB 轉(zhuǎn)錄因子家族包括五個亞基：RELA（RELA）、RELB（RELB）、c-REL（c-REL/REL）、p105/p50（NFKB1）和 p100/p52（NFKB2），它們通過同源或異源二聚化形成活性轉(zhuǎn)錄因子。研究表明，動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

動脈粥樣硬化通常發(fā)生在血流紊亂（DF）區(qū)域，例如動脈分支或彎曲處。DF 通過改變生化信號和基因表達來改變內(nèi)皮細胞（ECs）的形態(tài)和細胞骨架，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脈粥樣硬化。DF 通過誘導(dǎo) ECs 炎癥來引發(fā)內(nèi)皮功能障礙。炎癥導(dǎo)致內(nèi)皮損傷，進而促進各種粘附分子的表達，促進循環(huán)白細胞向活化內(nèi)皮細胞的粘附和遷移，最終導(dǎo)致斑塊形成。為了確定 ECs 中新的抗炎靶點，從暴露于動脈粥樣硬化保護療法（他汀類藥物和 UF）的人臍靜脈內(nèi)

內(nèi)皮細胞排列在管腔表面，充當分隔血液和周圍組織的屏障。其動態(tài)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)影響各種重要過程，如血管通透性、體內(nèi)穩(wěn)態(tài)、血管生成、代謝、炎癥細胞運輸、血管舒縮張力和免疫。一氧化氮（NO）是健康血管內(nèi)皮的關(guān)鍵組成部分，通過防止血栓形成、細胞增殖和炎癥來幫助血管壁維持靜息狀態(tài)。這種靜息的、以 NO 為主的內(nèi)皮表型很可能是由層狀剪切應(yīng)力維持的。血管疾病是內(nèi)皮功能障礙的結(jié)果，在病理情況下通常被稱為內(nèi)皮活化。從靜息表型到參與宿主防御反應(yīng)的表型的變化由內(nèi)皮激活表示。事實上，大多數(shù)心血管危險因素會觸發(fā)基于內(nèi)皮的分子機