Reduced blood flow, as occurring in ischemia or resulting from exposure to microgravity such as encountered in space flights, induces a decrease in the level of shear stress sensed by endothelial cells forming the inner part of blood vessels. In the present study, we use a microvasculature-on-a-chip device in order to investigate in vitro the effect of such a reduction in shear stress on shear-adapted endothelial cells. We find that, within 1 h of exposition to reduced wall shear stress, human umbilical vein endothelial cells undergo reorganization of their actin skeleton with a decrease in the number of stress fibers and actin being recruited into the cells’ peripheral band, indicating a fairly fast change in the cells’ phenotype due to altered flow.
REFERENCES
1.
J.-J.
Chiu
and S.
Chien
, Physiol. Rev.
91
, 327
(2011
). 2.
P. F.
Davies
, Nat. Rev. Cardiol.
6
, 16
(2008
). 3.
S.
Chien
, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol.
292
, H1209
(2007
). 4.
N.
Resnick
, H.
Yahav
, A.
Shay-Salit
, M.
Shushy
, S.
Schubert
, L. C. M.
Zilberman
, and E.
Wofovitz
, Prog. Biophys. Mol. Biol.
81
, 177
(2003
). 5.
6.
M. J.
Levesque
, R. M.
Nerem
, and E. A.
Sprague
, Biomaterials
11
, 702
(1990
). 7.
K.
Lin
, P. P.
Hsu
, B. P.
Chen
, S.
Yuan
, S.
Usami
, J. Y.
Shyy
, Y. S.
Li
, and S.
Chien
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
97
, 9385
(2000
). 8.
A. M.
Malek
and S.
Izumo
, J. Biomech.
28
, 1515
(1995
). 9.
M. J.
Levesque
and R. M.
Nerem
, J. Biomech. Eng.
107
, 341
(1985
). 10.
O.
Traub
and B. C.
Berk
, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol.
18
, 677
(1998
). 11.
S.
Reitsma
, D. W.
Slaaf
, H.
Vink
, M. A. M. J.
van Zandvoort
, and M. G. A.
Oude Egbrink
, Pflugers Arch.
454
, 345
(2007
). 12.
J. A.
Florian
, J. R.
Kosky
, K.
Ainslie
, Z.
Pang
, R. O.
Dull
, and J. M.
Tarbell
, Circ. Res.
93
, H1145
(2003
). 13.
M. M.
Thi
, J. M.
Tarbell
, S.
Weinbaum
, and D. C.
Spray
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
101
, 16483
(2004
). 14.
Y.
Zeng
and J. M.
Tarbell
, PLoS ONE
9
, e86249
(2014
). 15.
P. F.
Davies
, Physiol. Rev.
75
, 519
(1995
). 16.
E.
Tzima
, M.
Irani-Tehrani
, W. B.
Kiosses
, E.
Dejana
, D. A.
Schultz
, B.
Engelhardt
, G.
Cao
, H.
DeLisser
, and M. A.
Schwartz
, Nature
437
, 426
(2005
). 17.
V.
Rizzo
, C.
Morton
, N.
DePaola
, J. E.
Schnitzer
, and P. F.
Davies
, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol.
285
, H1720
(2003
). 18.
J. M.
Tarbell
and M. Y.
Pahakis
, J. Intern. Med.
259
, 339
(2006
). 19.
S.
Noria
, D. B.
Cowan
, A. I.
Gotlieb
, and B. L.
Langille
, Circ. Res.
85
, 504
(1999
). 20.
S.
Noria
, F.
Xu
, S.
McCue
, M.
Jones
, A. I.
Gotlieb
, and B. L.
Langille
, Am. J. Pathol.
164
, 1211
(2004
). 21.
R. P.
Franke
, M.
Gräfe
, H.
Schnittler
, D.
Seiffge
, C.
Mittermayer
, and D.
Drenckhahn
, Nature
307
, 648
(1984
). 22.
C. G.
Galbraith
, R.
Skalak
, and S.
Chien
, Cell Motil. Cytoskeleton
40
, 317
(1998
). 23.
A. J.
Wong
, T. D.
Pollard
, and I. M.
Herman
, Science
219
, 867
(1983
). 24.
V.
Nehls
and D.
Drenckhahn
, Microvasc. Res.
42
, 103
(1991
). 25.
B. L.
Langille
, J. J.
Graham
, D.
Kim
, and A. I.
Gotlieb
, Arterioscler. Thromb.
11
, 1814
(1991
). 26.
D. W.
Kim
, A. I.
Gotlieb
, and B. L.
Langille
, Arteriosclerosis
9
, 439
(1989
). 27.
P. L.
Walpola
, A. I.
Gotlieb
, and B. L.
Langille
, Am. J. Pathol.
142
, 1392
(1993
).28.
A. D.
van der Meer
, A. A.
Poot
, J.
Feijen
, and I.
Vermes
, Biomicrofluidics
4
, 011103
(2010
). 29.
C.
Zheng
, X.
Zhang
, C.
Li
, Y.
Pang
, and Y.
Huang
, Anal. Chem.
89
, 3710
(2017
). 30.
F.
Tovar-Lopez
, P.
Thurgood
, C.
Gilliam
, N.
Nguyen
, E.
Pirogova
, K.
Khoshmanesh
, and S.
Baratchi
, Front. Bioeng. Biotechnol.
7
, pe6
(2019
). 31.
B. R.
Blackman
, G.
Garcıa Cardeña
, and M. A.
Gimbrone
, Jr., J. Biomech. Eng.
124
, 397
(2002
). 32.
L. H.
Ting
, J. R.
Jahn
, J. I.
Jung
, B. R.
Shuman
, S.
Feghhi
, S. J.
Han
, M. L.
Rodriguez
, and N. J.
Sniadecki
, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol.
302
, H2220
(2012
). 33.
K. G.
Birukov
, A. A.
Birukova
, S. M.
Dudek
, A. D.
Verin
, M. T.
Crow
, X.
Zhan
, N.
DePaola
, and J. G. N.
Garcia
, Am. J. Respir. Cell Mol. Biol.
26
, 453
(2002
). 34.
P. R.
Girard
and R. M.
Nerem
, J. Cell. Physiol.
163
, 179
(1995
). 35.
A. M.
Malek
, S. L.
Alper
, and S.
Izumo
, J. Am. Med. Assoc.
282
, 2035
(1999
). 36.
N.
Sakamoto
, N.
Saito
, X.
Han
, T.
Ohashi
, and M.
Sato
, Biochem. Biophys. Res. Commun.
395
, 264
(2010
). 37.
M.
Mohammed
, P.
Thurgood
, C.
Gilliam
, N.
Nguyen
, E.
Pirogova
, K.
Peter
, K.
Khoshmanesh
, and S.
Baratchi
, Anal. Chem.
91
, 12077
(2019
). 38.
J. J.
Chiu
, D. L.
Wang
, S.
Chien
, R.
Skalak
, and S.
Usami
, J. Biomech. Eng.
120
, 2
(1998
). 39.
A. B.
Fisher
, S.
Chien
, A. I.
Barakat
, and R. M.
Nerem
, Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol.
281
, L529
(2001
). 40.
Y.
Manevich
, A.
Al-Mehdi
, V.
Muzykantov
, and A. B.
Fisher
, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol.
280
, H2126
(2001
). 41.
J. R.
Leemreis
, A. M. G.
Versteilen
, P.
Sipkema
, A. B. J.
Groeneveld
, and R. J. P.
Musters
, Cytometry
69A
, 973
(2006
). 42.
T.
Milovanova
, S.
Chatterjee
, B. J.
Hawkins
, N.
Hong
, E. M.
Sorokina
, K.
DeBolt
, J. S.
Moore
, M.
Madesh
, and A. B.
Fisher
, Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res.
1783
, 1866
(2008
). 43.
L. F.
Zhang
, J. Appl. Physiol.
91
, 2415
(2001
). 44.
R. L.
Hughson
, A.
Helm
, and M.
Durante
, Nat. Rev. Cardiol.
15
, 167
(2018
). 45.
M. D.
Delp
, P. N.
Colleran
, M. K.
Wilkerson
, M. R.
McCurdy
, and J.
Muller-Delp
, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol.
278
, H1866
(2000
). 46.
D.
Tsvirkun
, A.
Grichine
, A.
Duperray
, C.
Misbah
, and L.
Bureau
, Sci. Rep.
7
, 45036
(2017
). 47.
S.
Sheikh
, G. E.
Rainger
, Z.
Gale
, M.
Rahman
, and G. B.
Nash
, Blood
102
, 2828
(2003
). 48.
R.
Rezakhaniha
, A.
Agianniotis
, J. T. C.
Schrauwen
, A.
Griffa
, D.
Sage
, C. V. C.
Bouten
, F. N.
van de Vosse
, M.
Unser
, and N.
Stergiopulos
, Biomech. Model Mechanobiol.
11
, 461
(2011
). 49.
M. Y.
Pahakis
, J. R.
Kosky
, R. O.
Dull
, and J. M.
Tarbell
, Biochem. Biophys. Res. Commun.
355
, 228
(2007
). 50.
K. B.
Betteridge
, K. P.
Arkill
, C. R.
Neal
, S. J.
Harper
, R. R.
Foster
, S. C.
Satchell
, D. O.
Bates
, and A. H. J.
Salmon
, J. Physiol.
595
, 5015
(2017
). 51.
Y.
Zeng
, X. F.
Zhang
, B. M.
Fu
, and J. M.
Tarbell
, in Molecular, Cellular, and Tissue Engineering of the Vascular System (Springer International Publishing, Cham, 2018), pp. 1–27.52.
E. E.
Ebong
, S. V.
Lopez-Quintero
, V.
Rizzo
, D. C.
Spray
, and J. M.
Tarbell
, Integr. Biol.
6
, 338
(2014
). 53.
W.
Yen
, B.
Cai
, J.
Yang
, L.
Zhang
, M.
Zeng
, J. M.
Tarbell
, and B. M.
Fu
, PLoS ONE
10
, e0117133
(2015
).54.
S.
Baratchi
, K.
Khoshmanesh
, O. L.
Woodman
, S.
Potocnik
, K.
Peter
, and P.
McIntyre
, Trends Mol. Med.
23
, 850
(2017
). 55.
C.
Wang
, H.
Lu
, and M. A.
Schwartz
, J. Biomech.
45
, 1212
(2012
). 56.
C.
Wang
, B. M.
Baker
, C. S.
Chen
, and M. A.
Schwartz
, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol.
33
, 2130
(2013
). 57.
G.
Dai
, M. R.
Kaazempur-Mofrad
, S.
Natarajan
, Y.
Zhang
, S.
Vaughn
, B. R.
Blackman
, R. D.
Kamm
, G.
García-Cardeña
, and M. A.
Gimbrone
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
101
, 14871
(2004
). 58.
S.
Versari
, A.
Villa
, S.
Bradamante
, and J. A. M.
Maier
, Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res.
1773
, 1645
(2007
). © 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
