探讨流体切应力对人脐带血间充质干细胞(hUC-MSCs)形态、黏附及增生能力的影响。
将体外培养的hUC-MSCs置于流动小室系统中，分别施加不同强度(1、2、3、4 dye/cm2)的流体切应力作用2 h、6 h，以未施加切应力的hUC-MSCs为静态对照组，倒置相差显微镜下比较各组细胞的形态改变；免疫荧光染色观察各组细胞骨架变化；real-time PCR法检测细胞间黏附因子-1(ICAM-1)、Ki67 mRNA表达水平的差异。
与静态杂乱无章的细胞相比，流体切应力作用后hUC-MSCs顺着流体方向排列。免疫荧光结果显示，流体作用后细胞骨架蛋白F-actin肌丝延长，与2 dye/cm2切应力作用2 h组相比，2 dye/cm2切应力作用6 h组细胞骨架被进一步拉长，部分细胞骨架呈松散状态。Real-time PCR结果显示，静态对照组与不同梯度流体切应力作用组ICAM-1、Ki67 mRNA相对表达量比较，差异均有统计学意义(F＝17.141，P＝0.000；F＝11.336，P＝0.001)，其中1、2、3、4 dye/cm2切应力流体作用后细胞表面ICAM-1 mRNA的相对表达量分别为2.74±0.32、9.77±1.19、6.70±0.92和5.69±0.72，较静态对照组的1.00±0.28明显上调，差异均有统计学意义(均P<0.05)；3 dye/cm2、4 dye/cm2切应力组Ki67 mRNA的相对表达量分别为0.39±0.09和0.04±0.02，较静态对照组的1.00±0.24明显减低，差异均有统计学意义(均P<0.05)。
流体切应力作用后，hUC-MSCs顺流体方向排列，流体切应力作用2 h可促进hUC-MSCs黏附，随着流体切应力作用强度的增加，细胞增生受到抑制。
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根据全国抽样调查统计显示，中国角膜盲占致盲眼病的第二位[1]，角膜内皮移植是治疗角膜盲患者唯一有效的途径，但目前捐献的角膜数量远远无法满足社会的需求。众所周知，自体人角膜内皮细胞阻滞在细胞周期的G1期[2,3,4]，几乎无再生能力，在体外培养扩增有限，因此寻求角膜内皮细胞以外的其他细胞来代替内皮细胞是目前组织工程研究的方向之一。组织工程角膜是目前研究的热点，其体外构建成功的关键在于使用理想的载体支架承载种子细胞的正常生长和增生[5,6]。近年来，美国、日本等国家开展了角膜组织工程及移植技术[7,8]，并获得了一定的成功，但是组织工程角膜和生物角膜同质性差距甚远，产品化还需要大量的科研投入和不断的探索。通过微环境诱导使各种干细胞向特定细胞定向分化是目前组织工程研究的常用方法。人脐带血间充质干细胞(human umbilical cord blood mesenchymal stem cells，hUC-MSCs)因其易获取、无创、较强的增生分化能力、低免疫原性和无致瘤等特点，在再生医学领域受到广泛的关注[8,9]。hUC-MSCs可以从人脐带血、血管内膜和血管周围组织中获取。动物实验证实其对脑卒中、2型糖尿病、年龄相关性黄斑变性、视网膜色素变性均有潜在的治疗作用[10,11,12]。平行板流动小室产生的流体切应力属于机械刺激，这种力学信号可对离体细胞生物学行为进行调控。流体切应力对血管内皮细胞的影响研究在心血管领域已有较大的进展[13,14,15]。已有文献证实各类干细胞在流体切应力作用下可向血管内皮细胞分化[16,17,18,19,20,21,22]，人角膜内皮细胞与血管内皮细胞在结构和功能上具有很多相似性。目前的研究认为，间充质干细胞在体内的分化主要取决于所处的环境，角膜内皮细胞处于与血管内皮类似的流体环境，受房水剪切应力作用，但切应力对hUC-MSCs作用如何尚鲜有文献报道。因此，本研究中应用平板流动腔产生的机械刺激力作用于hUC-MSCs，旨在了解流体切应力梯度对hUC-MSCs形态及功能的影响，为将来流体诱导hUC-MSCs向角膜内皮细胞定向分化提供实验基础。
