引言
高血压是全球范围内心血管疾病最主要的可预防风险因素，其病理生理机制复杂，其中炎症扮演着关键角色。然而，临床前研究长期面临简单细胞培养与复杂动物模型之间的鸿沟。为弥补这一不足，本研究旨在开发一种简化但现实的体外动态高血压模型，以区分机械压力效应与血管紧张素II（ANG II）的药理作用。
材料与方法
研究采用了一种模块化动态多室细胞培养系统（IVTech Srl）。该系统核心为Live-Box 1（LB1）生物反应器，用于二维培养人脐静脉内皮细胞（HUVEC）。通过蠕动泵（Live-Flow）施加可调流速（100–450 μL/min），模拟血流循环，并对内皮细胞单层施加约为6×10-10帕斯卡（Pa）的剪切应力。该系统还集成了一个压力调节装置Live-Pa，可通过电机驱动活塞压缩流出管路，将腔内压力从基础值（101.3 Pa，约0.76 mmHg）提高50%（至151.1 Pa，约1.13 mmHg），以模拟高血压状态。需要指出的是，该模型是相对于生理现实的缩放模型，其压力绝对值与体内实测值并非1:1对应关系。
细胞实验设计分为静态和动态（流体剪切力）培养。汇合的HUVEC分别接受以下处理：1） ANG II（1000 nM，24小时）作为化学刺激；2） Live-Pa（50%压力增加，2小时）作为机械刺激；3） ANG II与Live-Pa联合刺激。脂多糖（LPS，1 μg/mL）处理作为阳性对照。
通过蛋白质印迹法（Western Blot）评估核因子κB（NF-κB）和p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）的磷酸化水平。通过微流控分析仪（ELLA）和酶联免疫吸附试验（ELISA）分别检测细胞培养上清液中白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-8（IL-8）和内皮素-1（ET-1）的分泌水平。
结果
细胞内信号通路
LPS刺激显著激活了静态和动态条件下HUVEC的NF-κB和p38 MAPK磷酸化，验证了该系统的生物反应性。
ANG II处理24小时，无论在静态还是动态条件下，均能显著诱导NF-κB和p38 MAPK的磷酸化。
单独应用Live-Pa（2小时）也能上调NF-κB和p38 MAPK的活化水平。
与单独使用ANG II相比，ANG II与Live-Pa联合刺激并未进一步增加NF-κB的磷酸化，但显著增强了p38 MAPK的活化。
细胞因子和趋化因子分泌
LPS刺激显著增加了静态和动态条件下IL-6和IL-8的分泌。
在动态条件下，ANG II处理显著上调了IL-6的分泌。Live-Pa单独刺激时，IL-6和IL-8的分泌水平反而低于动态对照组。然而，ANG II与Live-Pa联合刺激显著增强了IL-8的分泌，并对IL-6的分泌有轻微促进作用。
内皮素-1释放
LPS处理对ET-1的分泌无显著影响。
在动态环境下，ANG II处理引起ET-1水平上调（不显著）。当联合应用Live-Pa时，ET-1水平相较于单独ANG II处理有所下降。
讨论
本研究成功建立了一个先进的体外millifluidic平台，用于模拟和研究高血压应激的早期信号特征。该模型的关键创新在于整合了可控流体剪切力和可调压力参数，能够区分机械性血压升高（通过Live-Pa实现）和ANG II生化效应对内皮细胞的影响。
研究结果表明，机械刺激（压力增加）和化学刺激（ANG II）对内皮细胞具有协同促炎作用。这种协同效应尤其体现在p38 MAPK的活化以及IL-8的分泌上，这与在自发性高血压大鼠（SHR）与正常血压Wistar Kyoto（WKY）大鼠的体内研究观察到的趋势一致。NF-κB通路也被有效激活。
值得注意的是，单独机械刺激（Live-Pa）导致了IL-6和IL-8分泌的减少，这可能类似于生理性血压升高（如运动时）伴随的抗炎效应。而ANG II单独处理则引发了显著的炎症激活，这与文献报道一致。
关于ET-1，联合刺激下其分泌模式与在某些高血压动物模型中的观察相似，提示该模型可能有助于揭示高血压早期内皮层对ET-1的调控机制。
该模型也存在一些局限性。例如，由于是HUVEC单层培养，缺乏免疫细胞等旁分泌信号的放大作用，这可能解释了为何模型中IL-6的增幅不如体内观察到的明显。此外，一些与高血压相关的因子（如IL-17, VEGF, CXCL12）在本实验条件下未能检测到。
未来展望
未来，该动态系统可作为一个有价值的筛选平台，用于测试已知和新开发的抗高血压分子（如吡唑、咪唑并吡唑衍生物等先导化合物）的潜在保护作用。进一步的应用将包括构建更复杂的多室动态模型，引入不同器官系统（包括免疫系统）的细胞进行相互作用研究，以更好地模拟体内微环境。
研究局限性
本研究是探索性和假设生成性的。所使用的HUVEC不能完全代表在高血压中也至关重要的微循环内皮细胞。未来研究计划扩展到不同的血管细胞（如微循环内皮细胞、平滑肌细胞），并增加该多流体系统的复杂性以确认当前结果。
