剪切差异：流动类型决定三维打印体外模型中内皮细胞流动响应基因程序

背景：内皮细胞具有机械敏感性，并响应血流动力学力而呈现不同表型。这些响应在常规体外平台中难以研究，因为后者很少再现血管尺度的几何结构或临床相关的血流。我们的目标是确定在一个三维宏观流体模型中血流如何影响内皮形态和转录活性。方法：使用水溶性聚乙烯醇三维打印理想化血管，并浇铸聚二甲基硅氧烷。核心溶解后，在管腔上培养人微血管内皮细胞系-1细胞，并在静态、连续或脉动流下灌注24小时。脉动波形来源于动静脉瘘多普勒谱，并缩放以匹配平均体积流量（约100 mL/min）和时均壁面剪切应力（约1.5 dyn/cm²）与连续流。使用免疫荧光评估形态。进行批量RNA测序和基因集富集分析。结果：相对于静态培养，连续流增加了细胞偏心率（0.74 对 0.48；P<0.0001）并降低了方向变异性（Δ=−47.1°，P<0.0001）。差异基因表达广泛（连续流对静态：2103个基因；脉动流对静态：2643个基因；脉动流对连续流：384个基因）。相对于静态，连续流降低了干扰素信号和Hallmark炎症反应程序，而肿瘤坏死因子-α/核因子-κB信号增加。在匹配的平均剪切力下，脉动流富集了细胞周期/检查点程序。相反，连续流富集了氧化磷酸化和p53通路。转化生长因子-β信号在脉动流中富集。结论：在匹配的平均剪切力下，脉动流和连续流与不同的内皮形态和转录特征相关。该宏观流体平台提供了一个经过验证的、波形控制的机制和转化研究的试验台。