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營養(yǎng)過剩表現(xiàn)為代謝譜的變化和胰島素敏感度的損傷。早期以靜態(tài)培養(yǎng)方式為基礎(chǔ)的體外研究只能提供單個細胞中單分子途徑的大量信息，盡管已經(jīng)在局部細胞水平上對穩(wěn)態(tài)、炎癥和損傷的信號傳導(dǎo)機制進行了充分的研究，但不能用于研究單個細胞或組織的變化信號是如何傳達給身體的其他部位，不同組織之間的cross-talk如何決定全身代謝水平。
以QV500流動細胞培養(yǎng)為基礎(chǔ)建立的三維脂肪組織+內(nèi)皮細胞+肝細胞（AT+EC+HEP）流動培養(yǎng)法通過培養(yǎng)基的流動經(jīng)串聯(lián)培養(yǎng)室連接起來，以模擬血液連接身體中的不同組織或器官。
此流動培養(yǎng)模型通過為細胞及時補充營養(yǎng)物質(zhì)、增加供氧量，并且還能為細胞提供由培養(yǎng)基的流動和細胞的crosstalk產(chǎn)生的間質(zhì)樣剪切應(yīng)力來維持高的細胞活力，在體外系統(tǒng)地重建內(nèi)源代謝，是研究不同位置的許多關(guān)鍵器官的具體功能和如何通過器官之間的相互作用來維持全身能量平衡的有力工具。
(Iori, E., et al. Glucose and Fatty Acid Metabolism in a 3 Tissue In-Vitro Model Challenged with Normo- and Hyperglycaemia. PLoS ONE. 2012; 7: e34704; Vozzi, F., et al. A flexible bioreactor system for constructing in vitro tissue and organ models. Biotechnol Bioeng. 2011; 108: 2129–2140)
圖 1 三維脂肪組織+內(nèi)皮細胞+肝細胞（AT+EC+HEP）流動培養(yǎng)法的示意圖。Quasi Vivo 生物反應(yīng)器 (QV500) 培養(yǎng)肝細胞和脂肪組織用低剪切的培養(yǎng)室，而用于內(nèi)皮細胞的層流室（LFC）采用的是高剪切。
圖2. 內(nèi)皮細胞培養(yǎng)用的高剪切層流室（LFC）(A) LFC設(shè)計圖。(B)組裝入流動培養(yǎng)反應(yīng)器中的LFC， 本圖中采用的是Quasi Vivo流動培養(yǎng)系統(tǒng)的原型機(Vozzi, 2011)。
圖3. 目前商品化的QV500流動培養(yǎng)系統(tǒng)操作更簡單，使用更方便。適合低通量的實驗。
圖 4. 流動培養(yǎng)的三維-脂肪組織+內(nèi)皮細胞+肝細胞（AT+EC+HEP）能更好的維持代謝物的穩(wěn)態(tài)平衡。與二維-脂肪組織+內(nèi)皮細胞（AT+EC）相比，流動培養(yǎng)的三維-脂肪組織+內(nèi)皮細胞+肝細胞（AT+EC+HEP）的葡萄糖，甘油和游離脂肪酸的水平在48 h內(nèi)沒有變化，而白蛋白的合成以及乳酸和L-丙氨酸的釋放有所增加。GLU（葡萄糖），GLY（甘油），LAC（乳酸鹽），ALA（L-丙氨酸），E-SEL（E-選擇素）FFA（游離脂肪酸）。
圖 5 Quasi Vivo流動培養(yǎng)系統(tǒng)可以輕松取出舊培養(yǎng)基進行分析或補充新的培養(yǎng)基，在不同條件下進行長期實驗而不會干擾細胞。適合同一細胞樣品的多時間點連續(xù)取樣。
圖6.流動培養(yǎng)的三維-脂肪組織+內(nèi)皮細胞+肝細胞（AT+EC+HEP）模型能充分揭示葡萄糖過量和胰島素不足導(dǎo)致的體外模型的總體平衡或體內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，如何誘導(dǎo)一般的和特定的內(nèi)皮應(yīng)激的。FS（饑餓，培養(yǎng)基中含5.5 mM葡萄糖）PARS（血糖穩(wěn)定狀態(tài)，培養(yǎng)基中含5.5 mM葡萄糖和65 pM胰島素）D1（I型糖尿病模型，培養(yǎng)基中含20 mM葡萄糖）D2（II型糖尿病模型，培養(yǎng)基中含20 mM葡萄糖和65 pM胰島素）。
總結(jié)
為模擬肝、脂肪組織和內(nèi)皮在機體內(nèi)的不同占比，流動培養(yǎng)48 h后肝細胞、脂肪細胞和內(nèi)皮細胞終濃度應(yīng)為10:2:1。流動培養(yǎng)時，肝細胞采用含有3 D支架的培養(yǎng)室，內(nèi)皮細胞采用層流室。培養(yǎng)基的流速為250 mL/min。
Quasi Vivo流動培養(yǎng)系統(tǒng)，作為英國Kirkstall公司核心產(chǎn)品，10年來已在全球70+實驗室使用，成功用于包括呼吸系統(tǒng)（研究熱點）、心血管、肝臟、腎臟、腸道、血腦屏障和腦組織類器官等各類細胞模型中。
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