细胞拉伸仪（Cell Tank系统）2025文献汇总

更新时间：2026-02-27 点击次数：28

细胞拉伸作为一种体外模拟细胞力学微环境的关键技术，已成为现代细胞力学生物学和转化医学研究中的工具。通过精确控制拉伸的幅度、频率、时长及模式，研究人员能够在体外重现细胞在体内所经历的复杂力学刺激，如心脏搏动、肌肉收缩、呼吸运动、骨骼负重以及血流剪切等生理或病理条件下的机械应力环境。这种技术不仅为深入理解力学信号如何通过膜通道（如Piezo1）、细胞骨架重构及核膜稳定性等途径转导为生化信号并最终调控细胞命运（如增殖、分化、衰老与凋亡）提供了强有力的平台，还被广泛应用于探索运动康复、骨与软骨代谢、纤维化疾病、神经损伤以及炎症调控等多种生理病理过程的潜在机制。结合基因编辑、多组学分析及纳米药物递送等前沿手段，细胞拉伸技术正推动着从基础力学感知到临床转化应用的跨越式发展。以下是这11篇明确使用细胞拉伸仪（Cell Tank系统）来模拟机械应力，这些研究中涉及细胞拉伸实验的详细归纳与总结：

细胞牵张培养系统CELL TANK

✅ 1. 机械超载通过 Zmpste24 介导的核膜不稳定性导致软骨细胞变性和衰老

细胞类型：小鼠软骨细胞系 ATDC5、原代软骨细胞
拉伸参数：5% 和 20% 伸长率，0.5 Hz，拉伸 12 或 24 小时
研究目的：模拟生理性（5%）和病理性（20%）机械应力
主要发现：20% 拉伸下调 Zmpste24，引起核膜不稳定、细胞衰老；Zmpste24 过表达可逆转这些效应

期刊：iScience

发表时间：2023年11月17日

✅ 2. Piezo1 表达升高通过释放线粒体 DNA 激活软骨细胞中的 cGAS-STING 通路

细胞类型：ATDC5 细胞、原代软骨细胞
拉伸参数：15% 伸长率，0.5 Hz，拉伸 12 小时
研究目的：模拟异常机械应力对炎症通路的影响
主要发现：拉伸激活 Piezo1 → 钙内流 → 线粒体损伤 → mtDNA 释放 → 激活 cGAS-STING 炎症通路

期刊：Osteoarthritis and Cartilage

发表时间：2025年2月12日（在线发表）

✅ 3. PIEZO1 介导 periostin+ 肌成纤维细胞活化与肺纤维化

细胞类型：小鼠 NIH3T3、人 MRC5 成纤维细胞
拉伸参数：10% 伸长率，1 Hz，拉伸 12 小时
研究目的：研究机械拉伸对成纤维细胞活化的影响
主要发现：拉伸激活 Piezo1 → YAP/TAZ 核转位 → 促进纤维化基因表达；Piezo1 缺失或抑制可减轻纤维化

期刊：Journal of Clinical Investigation

发表时间：2025年（正式发表）

✅ 4. 运动介导的机械应力通过 IER3/LDHB 轴促进 BMSCs 的成骨分化

细胞类型：大鼠 BMSCs
拉伸参数：4% 伸长率，0.5 Hz，每次拉伸 4 小时，每隔 2 天一次，持续 7 天
研究目的：模拟运动产生的机械应力
主要发现：拉伸上调 IER3 → 调控 LDHB → 增加乳酸化水平 → 促进成骨分化

期刊：The FASEB Journal

发表时间：2025年4月1日

✅ 5. miR-155 通过靶向 SOCS1 调控 PTH 促进牵张成骨中 M1 巨噬细胞表型转变

细胞类型：RAW264.7 巨噬细胞
拉伸参数：10% 伸长率，1 Hz
研究目的：模拟牵张成骨中的机械拉伸环境
主要发现：PTH 下调 miR-155 → 上调 SOCS1 → 减少 M1 型巨噬细胞比例 → 减轻炎症

期刊：European Journal of Medical Research

发表时间：2025年

✅ 6. 通过染色质重塑实现衰老干细胞与骨骼的机械年轻化

细胞类型：人 BMSCs（年轻 vs 衰老）
拉伸参数：5% 伸长率，0.02 Hz，拉伸 2 小时
研究目的：探讨机械力是否逆转细胞衰老
主要发现：适度拉伸增加染色质可及性，激活 FOXO1，逆转衰老；过度拉伸（25%）诱导 DNA 损伤

期刊：Nature Communications

发表时间：2026.01.13

✅ 7. 单核 RNA 测序揭示前额叶皮层 Gabra6+ 神经元促进冲击波诱导 TBI 后 PTSD 进展

细胞类型：原代皮层神经元
拉伸参数：未明确具体数值，但使用了 Cell Tank 系统模拟 TBI 机械力
研究目的：研究 TBI 机械力对神经元的影响
主要发现：机械拉伸诱导神经元中 Gabra6 表达上调，促进 PTSD 样行为

期刊：Advanced Science

发表时间：2024年

✅ 8. 肺靶向纳米颗粒通过干预机械-生化信号串扰治疗特发性肺纤维化

细胞类型：肺成纤维细胞
拉伸参数：5% 应变，SIN F 模式，持续 20 单位
研究目的：模拟肺纤维化中的机械应力环境
主要发现：拉伸激活 TGF-β 和整合素信号，VB-RT NPs 可抑制成纤维细胞活化

期刊：Advanced Science

发表时间：2025年

✅ 9. 机械活性水凝胶通过 YAP 介导的肠上皮细胞机械感知促进肠道瘘愈合

细胞类型：IEC-6 肠上皮细胞
拉伸参数：15% 应变
研究目的：模拟水凝胶收缩对肠上皮细胞的机械刺激
主要发现：剪切应力通过 YAP 促进肠上皮细胞增殖，加速肠道瘘愈合

期刊：Advanced Science

发表时间：2025年8月11日（在线发表）

✅ 10. 机械拉伸介导的成纤维细胞活化：Piezo1 通道的关键作用

细胞类型：L929 成纤维细胞
拉伸参数：10% 和 36% 变形，0.5 Hz 和 3 Hz，拉伸 30 分钟
研究目的：研究 Piezo1 在机械拉伸诱导的成纤维细胞活化中的作用
主要发现：拉伸上调 Piezo1 → 细胞骨架重排 → YAP 核转位 → 促进增殖和迁移

期刊：BBA - Molecular Cell Research

发表时间：2025.06.13

✅ 11. 颅骨手法通过增强脑膜淋巴引流改善阿尔茨海默病病理

细胞类型：RAW264.7 巨噬细胞
拉伸参数：10% 变形，拉伸 24 或 48 小时（单向或双向）
研究目的：模拟机械力对巨噬细胞的影响
主要发现：机械拉伸上调 IL-6、TGF-β、VEGF-C 等炎症和淋巴管生成因子

期刊：Alzheimer‘s & Dementia

发表时间：2025年

📌 总结：Cell Tank 拉伸系统的应用特点

项目	内容
细胞类型	软骨细胞、BMSCs、成纤维细胞、巨噬细胞、神经元、LECs、IECs 等
拉伸模式	单向/双向循环拉伸，频率 0.02–3 Hz，应变 4%–36%
研究主题	细胞衰老、成骨分化、纤维化、炎症、神经退行性疾病、PTSD、淋巴管生成等
核心机制	Piezo1、YAP/TAZ、Zmpste24、IER3、cGAS-STING、miR-155、FOXO1 等
主要发现	机械应力调控细胞命运、炎症、代谢和再生，适度应力有益，过度应力有害

期刊与发表时间

文献	期刊	发表时间
1. 机械超载与 Zmpste24	iScience	2023.11.17
2. Piezo1 与 cGAS-STING	Osteoarthritis and Cartilage	2025.02.12
3. PIEZO1 与肺纤维化	Journal of Clinical Investigation	2025
4. IER3/LDHB 与 BMSCs	The FASEB Journal	2025.04.01
5. miR-155 与牵张成骨	European Journal of Medical Research	2025
6. 机械年轻化与染色质	Nature Communications	2026.01.13
7. Gabra6+ 神经元与 PTSD	Advanced Science	2024
8. 肺靶向纳米颗粒与 IPF	Advanced Science	2025
9. 机械活性水凝胶与肠道瘘	Advanced Science	2025.08.11
10. Piezo1 与成纤维细胞	BBA - Molecular Cell Research	2025.06.13
11. 颅骨手法与阿尔茨海默病	Alzheimer’s & Dementia	2025