把肠屏障损伤作为独立检测指标
韩国生命工学研究院(Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology)等机构在 Experimental & Molecular Medicine 报道药物胃肠毒性评价研究。团队把人多能干细胞分化得到的肠上皮,与常用 Caco-2 细胞分别用于屏障电阻和 ATP 细胞活力检测,比较不同方法对药物损伤的反应。
跨上皮电阻(transepithelial electrical resistance,TEER)反映上皮层对离子通过的阻力,ATP 检测则用细胞内 ATP 相关发光信号评价细胞活力。两项指标对应不同的细胞功能,研究在同一组药物和处理时间下进行比较。
人源肠上皮细胞由可扩增的前体分化,采用 Transwell 支持膜和气液界面培养。研究只纳入第 14 天电阻处于 80–240 Ω·cm² 范围、支原体检测阴性的细胞层,以统一后续测试的起点。
人源细胞层与 Caco-2 的上皮组成和电阻不同
细胞染色显示,两种模型均有吸收性肠上皮及连接相关标志。人源肠上皮还检测到杯状细胞相关 MUC2 信号,分泌与肠内分泌相关标志的表达也更明显。Caco-2 则有较高的基础电阻和部分连接蛋白表达。
人源肠上皮中的 CYP3A4 与药物转运相关 OATP1A2 基因表达,分别为 Caco-2 的约 3.15 倍和 4.66 倍。论文同时比较细胞密度、上皮厚度和顶端—基底侧分布,用于描述两种模型的差别。
药物测试包括 7 种化疗药、5 种酪氨酸激酶抑制剂和 5 种非甾体抗炎药。团队在 0–100 μM 浓度范围内处理 96 小时,分别取得电阻与细胞活力的浓度反应曲线。
部分化疗药明显损伤屏障,ATP 信号变化较小
紫杉醇、多西他赛、卡培他滨和环磷酰胺处理后,ATP 检测在最高 100 μM 条件下仍未显示相应的明显细胞毒性,电阻检测则观察到屏障损伤。补充的活/死细胞染色支持这些处理确实伴随细胞死亡与屏障破坏。
两种检测对同一药物的敏感程度也有差别。5-氟尿嘧啶和多柔比星在电阻检测中较敏感;顺铂在 ATP 检测中显示较强细胞毒性。部分酪氨酸激酶抑制剂在两种模型和检测中均引起较明显变化。
团队进一步对紫杉醇和多西他赛处理的细胞进行转录组分析。细胞骨架、细胞黏附及细胞外基质相关基因网络出现下调,定量 PCR 支持部分代表性基因的变化。作者结合这些结果,讨论微管靶向药物与上皮结构损伤的联系。
17 种药物中,电阻检测与胃肠风险评分较一致
研究根据药品标签及既有临床资料,为 17 种药物整理胃肠不良反应的严重程度和发生频率,再分为低风险与中/高风险。这个参考分类用于评价本次药物集中的实验表现。
以 100 μM 处理后电阻下降至少 50% 为判定条件,人源肠上皮检测正确识别 12 种中/高风险药物中的 11 种,以及 5 种低风险药物中的全部 5 种。论文报告敏感度约 92%、特异度 100%、准确率约 94%;漏判的药物为酮咯酸。
人源肠上皮电阻检测的曲线下面积为 0.96,Caco-2 电阻为 0.72,两种 ATP 检测最高为 0.69。相关统计来自本研究的 17 药比较;作者提出进一步扩大药物集,以评价结果在更多药物类别中的适用性。

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血浆峰浓度与肠腔局部暴露,需要分别考虑
团队根据浓度反应曲线估算使检测指标下降 15% 的药物浓度,再除以文献中的血浆峰浓度,计算安全边际。按这一暴露相关规则,人源肠上皮电阻检测的准确率约为 65%,低于同库中采用电阻下降比例的判定。
作者指出,部分口服药会使肠黏膜直接接触药物,血浆浓度未必充分反映局部暴露。论文因此同时讨论药物给药方式、制剂和肠腔暴露对毒性解释的影响。
现有实验主要评价短期损伤,细胞层也没有纳入炎症疾病背景、免疫细胞或长期重复给药。酮咯酸的漏判提示,胃肠损伤涉及的部分机制还需要其他功能检测配合。研究把重复暴露、更复杂细胞组成和更大药物集列为后续方向。