$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Endotheeldisfunctie is een cruciale vroege gebeurtenis in de ontwikkeling van diabetische vasculaire complicaties, veroorzaakt door zowel metabole verstoringen als abnormale hemodynamische krachten 1,2. OG-niveaus, in plaats van alleen aanhoudende hyperglykemie, worden steeds vaker erkend als krachtige veroorzakers van oxidatieve stress en ontstekingssignalering in endotheelcellen, wat leidt tot vasculaire schade en verstoorde homeostase 3,4,5. Tegelijkertijd is hemodynamische schuifstress een belangrijke factor van het endotheelfenotype, waarbij PSS onder fysiologische inspanningsomstandigheden de productie van stikstofmonoxide, antioxidantenverdediging en vasculaire bescherming bevordert 6,7,8. Daarom is het begrijpen van de geïntegreerde effecten van oscillerende hyperglykemie en hemodynamische stimulatie essentieel om mechanismen van endotheeldisfunctie te verduidelijken.
Conventionele in vitro modellen, die vaak vertrouwen op statische hoge glucosecondities of vereenvoudigde laminaire stroming, slagen er niet in de complexe, dynamische wisselwerking tussen metabole en mechanische signalen die in vivo aanwezig zijn, te repliceren. Hoewel diermodellen systemische aspecten van diabetes vastleggen, missen ze de cellulaire resolutie die nodig is om signalering onder gecontroleerde micro-omgevingsomstandigheden te dissectieren12. Microfluidische technologie biedt een effectief alternatief, met precieze ruimtelijke en temporele controle van biochemische en biomechanische stimuli in fysiologisch relevante geometrieën13, en heeft belangrijke recente ontwikkelingen in diverse innovatieve biomedische toepassingengestimuleerd 14,15. Zo ontwierpen Chen et al.16 een microfluïdisch apparaat met ruimtelijke en temporele wandafschuifspanning en ATP-signalering voor het bestuderen van intracellulaire Ca2+-dynamiek van endotheelcellen. Yu et al.11 ontwikkelden een hemodynamisch microfluïdisch chipsysteem om cellulaire responsen te detecteren onder verschillende combinaties van fysiologische PSS en hoge glucoseconcentraties. Hoewel deze systemen zijn gebruikt om endotheelreacties op schuifstress of enkelvoudige metabole verstoringen te bestuderen, zijn er maar weinig die zowel glucose-oscillaties als PSS succesvol hebben geïntegreerd binnen één systeem. Daarom ontbreekt er nog steeds een gestandaardiseerd, reproduceerbaar protocol dat beide factoren synchroniseert in een gecontroleerde microfluidische setting.
Deze methode vult deze kloof door een reproduceerbaar microfluidisch systeem te creëren dat gekoppelde OG en PSS kan leveren. Het primaire doel van deze benadering is het modelleren van oxidatieve stress, verminderde cellenvatbaarheid en mechanobiologische reacties die ten grondslag liggen aan endotheeldisfunctie op een fysiologisch relevante manier. In tegenstelling tot statische kweek of conventionele perfusiekamers verbetert deze aanpak bestaande modellen door gelijktijdige en gecontroleerde modulatie van zowel metabole als mechanische stimuli mogelijk te maken, waardoor de diabetische vaatmicro-omgeving nauwer wordt nagebootst. Bovendien is het systeem compatibel met live-cel beeldvorming, realtime monitoring en moleculaire analyse, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan toepassingen, waaronder mechanistische studies, ziektemodellering en geneesmiddelenscreening voor endotheelfunctie en letsel.