IBD 患者结肠类器官研究：3 类药物对肠上皮的作用

患者与非 IBD 结肠上皮的模型比较

炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）涉及免疫反应，也涉及肠上皮的结构与功能。2020 年发表于 Frontiers in Cell and Developmental Biology 的研究，比较患者与非 IBD 对照的结肠类器官，观察上皮离开原组织环境后是否仍保留异常，并进一步测试药物能改变哪些表现。

研究主要由法国图卢兹相关团队开展，并有加拿大合作。患者样本包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，取样位置选择上皮仍完整的非炎症区域或炎症边缘。非 IBD 对照来自其他手术患者的正常组织区域。

模型以结肠隐窝来源的上皮细胞为基础。研究者在起始材料中未检测到 CD45 阳性炎症细胞，随后培养形成具有中央腔隙的三维结构。这样的设计将上皮自身的表现与整块组织中的免疫细胞作用分开，有利于观察药物直接作用于上皮时发生的变化。

类器官形态、细胞组成与屏障表征

非 IBD 对照培养物中，一类结构较接近球形，另一类能够形成隐窝样出芽。上皮具有方向性：面向腔隙的一侧与朝向外部基质的一侧并不相同。模型中可检测到结肠细胞、肠内分泌细胞和杯状细胞相关标志，也可观察到细胞增殖与凋亡。

紧密连接蛋白染色显示了上皮细胞间的连接；加入培养液的荧光葡聚糖未进入类器官腔内，提示模型形成了屏障。患者模型的后续比较则关注尺寸、出芽、腔内碎片和上皮极性。

患者类器官的形态、极性与紧密连接异常

与对照相比，IBD 患者类器官平均尺寸较小，形成出芽结构的比例较低，腔隙内出现细胞碎片的结构较多。按上皮形态分类，患者模型中单层柱状结构比例下降，假复层结构比例上升。部分模型的上皮极性反转，原本应面向腔隙的顶端侧朝向外部；这类结构的数量约为对照的 3 倍。

患者模型中 ZO-1、occludin 和 claudin-1 等紧密连接蛋白水平降低，培养 10–12 天后仍保留多项形态与极性异常。另在培养第 6 天和第 9 天测得的 ATP 水平也低于对照，提示细胞活力或代谢活动较低。

与此同时，研究检测的多项增殖、干细胞及分化标志基因的 mRNA 水平在组间没有相应的明显改变。作者据此提出，模型差异可能更多地与细胞活动和组织状态有关。MCP-1、CXCL8 等趋化因子的 mRNA 未见组间差异。

外加炎症刺激能重现一部分变化

研究者也在非 IBD 对照模型中加入炎症性细胞因子组合。刺激后，模型尺寸、出芽结构比例和上皮极性出现与患者模型相似的变化，部分紧密连接蛋白减少，同时若干趋化因子表达增加。这样可以从另一个方向研究炎症环境如何影响上皮。

短期炎症刺激没有重现患者模型的全部腔隙碎片和蛋白改变，ATP 变化的持续情况也不同。论文因此将患者来源状态与外加刺激造成的状态分别处理。

3 类药物对尺寸、出芽与上皮极性的影响

药物比较选择了 5-氨基水杨酸（5-ASA）、甲泼尼龙和抗肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）治疗。研究分别观察类器官尺寸、出芽结构、清亮腔隙及极性，并评估药物对具体上皮表现的影响。

在论文展示的患者模型中，5-ASA 与抗 TNF 处理的尺寸变化较突出，甲泼尼龙在这一指标上的作用没有同样明显。对于出芽结构，甲泼尼龙组的变化较突出；清亮腔隙比例也主要在甲泼尼龙组增加。不同药物因此不呈现完全一致的形态响应。

上皮极性的比较又有所不同：5-ASA 与甲泼尼龙组观察到反转结构减少，而抗 TNF 组的变化较有限。原图以不同符号表示患者，并展示中位数；部分组样本数较少，图注说明未作统计检验。

上皮结构指标用于比较药物作用

这项工作的药物研究价值，在于同时保留患者来源上皮状态，并通过具体的组织形态指标比较不同药物的影响。分别测量尺寸、出芽、极性与腔隙变化，可以更具体地比较作用方向。

作者讨论了长期炎症暴露、遗传与表观遗传特征可能参与异常状态维持。论文实际展示的是：患者类器官保留多项上皮异常，常用药物能够改变其中一部分表现。这为面向上皮修复的药物研究提供了人源模型实例。

作者将扩大患者样本、检验类器官响应与患者治疗结局的关系列为下一步工作。遗传或炎症形成的长期状态在多次传代后能否保持，也尚未在这项实验中检验。