哮喘现在已经成为一种对人类健康产生严重威胁的疾病,但对其发病的原因及病理机制还没有完全搞清楚,哮喘的特征表现主要是炎症反应、气道高反应性、以及气道壁重构。气道壁重构包括细胞纤维化、黏膜脱落及基底膜发生沉淀、平滑肌细胞的形状性质变化进而使平滑肌的收缩机能发生变化等。所有这些哮喘病理变化都会导致气道收缩能力增强,舒张能力减弱,最终导致气道缩窄和呼吸不畅。气道缩窄时不仅气道面积、直径都会发生变化,气道壁同时还会发生皱褶,并进而导致对上皮细胞层的挤压。现在越来越多的证据表明这一积压力会使上皮细胞等产生应答响应,包括分泌出各种细胞因子。由于气道壁内的平滑肌层与上皮层相邻,二者之间很可能会相互影响。但是目前对于气道上皮细胞受挤压后的应答响应是否会对气道壁内的平滑肌的功能产生影响缺乏研究。我们针对上述问题,主要研究了上皮细胞与气道平滑肌细胞在共培养条件下,当对上皮细胞施加外加压力作用时相邻的气道平滑肌细胞细胞增殖、形状及力学性质等。我们设计了两种不同的共培养模型,即1)上皮细胞和气道平滑肌细胞分别接种在嵌入式细胞培养器(Transwell)的培养皿底部和培养小室的底部,称之为间接共培养;2)上皮细胞和气道平滑肌细胞分别接种在培养小室底部的内、外表面,称之为直接共培养。然后,利用自行设计的压力施加系统对这两种不同培养方式下的上皮细胞施加压力,加载条件分别为0,2,4,6 kPa和8,12,24,36,48小时。对不同实验条件下的气道平滑肌细胞,采用MTT法检测平滑肌细胞的增殖情况,绘制增殖生长曲线;利用倒置显微镜记录和分析细胞的形态;进而利用原子力显微镜技术测量气道平滑肌细胞的刚度。研究发现,相对于单独培养的气道平滑肌细胞,在两种共培养模型中的平滑肌细胞都随外加压力的增加而生长更快,并发生相应的形态变宽、变扁的变化,而且在直接共培养模型下比间接共培养模型下的变化更明显;细胞的刚度也随压力的增加而增大,直接共培养模型中的平滑肌细胞比间接共培养模型中的平滑肌细胞刚度大。这些结果外加压力透过上皮细胞确实对平滑肌细胞发生了影响。本研究在一定程度上模拟了气道收缩状况下,气道平滑肌细胞在上皮受挤压时的可能发生的情况,比较了气道平滑肌细胞与上皮细胞相隔和紧邻情况下的相互作用,这对于进一步正确理解哮喘病人气道收缩功能变化的机理有一定的参考价值,对于组织工程学也有一定的借鉴作用。