用 2 类人源肺模型研究再灌注时的上皮损伤
肺移植中的冷保存和恢复供氧,可能引发缺血再灌注损伤。意大利 ISMETT 研究中心与米兰综合医院(Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico)等机构在 International Journal of Biological Sciences 报道一项人源模型研究,评价在再灌注开始时加入细胞外囊泡的作用。
团队使用人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)来源的细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)。3 批囊泡分别来自 3 个 iPSC 克隆,全部克隆由同一位脐血供者的细胞建立。
颗粒平均直径为 160–180 nm,并检出 CD9、CD63 和 CD81 等囊泡相关标志。质谱分析在 3 批材料中鉴定出 1,698 种蛋白,功能富集涉及氧化应激、炎症和细胞死亡;这些结果为后续实验提供候选机制线索。
二维细胞与气道类器官采用不同的损伤时间
二维实验使用 A549 人肺上皮细胞系,经历 12 小时冷缺血、30 分钟回温,再培养 5 小时以模拟再灌注。研究比较正常培养、损伤后未加囊泡以及损伤后加入囊泡的细胞。
三维模型从因自发性气胸接受肺切除的供者组织建立,由组织中的成人干细胞形成气道类器官。染色检出了黏蛋白、纤毛、club 细胞和基底细胞相关标志,支持模型具有多种气道上皮表型。
类器官经历 16 小时冷缺血和 30 分钟回温,在再灌注后 2、6、24 小时检测。两种模型均在再灌注开始时加入囊泡;所用剂量先在二维实验中选择,再根据类器官的估算细胞数换算。
二维实验中,囊泡提高 ATP 信号并减少细胞损伤
以正常培养组的 ATP 发光信号为 100%,缺血再灌注后未加囊泡组降至 3.26%,加入囊泡组为 36.01%。培养液中乳酸脱氢酶活性也由未处理损伤组的 31 U/L 降至囊泡处理组的 16 U/L。
氧化应激检测显示,损伤组的荧光指标约为正常培养组的 12.5 倍,囊泡处理组约为 9.7 倍。DNA 含量分析同时显示,囊泡处理后 G2/M 期细胞比例和低 DNA 含量细胞比例下降。
基因检测中,损伤引起的 NFkB1、TNFα、IL1β、IL8 和 MCP1 上调得到抑制,BCL2 的表达则向正常培养水平恢复。
类器官结构、炎症指标和死亡相关染色同时改善
未加囊泡的类器官在缺血后出现结构损伤,并在随后再灌注中继续加重。囊泡处理组在 2、6 和 24 小时保持较完整的组织形态,ATP 发光信号也高于相应未处理损伤组。
团队分别分析类器官内的基因表达和培养液中的蛋白。囊泡处理抑制了部分炎症相关基因上调;培养液中的 IL1β、IL2、IL8 和 HMGB1 水平降低,IL10、HSP27 和 HSP70 等指标升高。
再灌注 24 小时后的切割型 caspase-3、切割型 gasdermin D 和磷酸化 MLKL 染色,分别用于观察凋亡、焦亡和坏死性凋亡相关变化。经类器官面积校正的信号在囊泡组较低,支持上皮损伤减轻。

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蛋白作用机制与多细胞肺环境仍需进一步研究
蛋白组分析提出了候选作用因子,作者计划继续开展功能实验,验证哪些囊泡成分产生保护作用。
气道类器官主要体现上皮反应,缺少免疫、内皮及间充质细胞。缺血再灌注时的血管变化和多细胞相互作用,需要在更复杂的模型中继续评价;现有结果也尚未与移植患者结局直接比较。
研究另向 9 只裸鼠给入囊泡,3 批材料各对应 3 只动物,观察 3 个月的体重、一般健康状态和可见畸胎瘤。观察期内未见上述异常。作者将后续研究方向指向囊泡成分验证,以及器官保存或移植早期干预的进一步评价。