成年大鼠肾细胞构建小管样类器官
日本团队针对 puberulic acid 的肾损伤开展体外模型研究,并在 Scientific Reports 发表正式结果,同一研究此前已于 2025 年 5 月公开预印本。该化合物曾被列为红曲相关补充剂肾损伤事件中的潜在污染物;本研究的主要工作是建立小管损伤评价模型,并用已知肾毒药物与该化合物分别测试。
主模型来自成年雄性 Sprague–Dawley 大鼠肾脏的干细胞。团队用悬滴法形成细胞聚集体,再放入 Matrigel 支架与 Transwell 中培养 2–3 周,形成小管样组织。另以人 HK-2 肾小管细胞进行独立二维试验。
顺铂与庆大霉素提供已知肾毒损伤参照
团队先分别用 60 μM 顺铂和 10 mM 庆大霉素处理类器官 72 小时。随着暴露延长,小管出现细胞脱落、变窄及结构破坏。组织染色、肾损伤分子 1(Kim-1)及其编码基因 HAVCR1 的表达,以及裂解型 caspase-3 凋亡标志共同表征这些变化。
HAVCR1 定量每组使用 3 个类器官;凋亡计数从 3 份独立类器官切片各选 5 个视野。因而,基因表达的类器官数与显微计数的视野数处于不同层次。两种已知肾毒药物得到的形态和损伤标志,为后续判断新化合物是否造成相似小管损伤提供参照。

窄屏可横向滑动查看完整图表。
puberulic acid 损伤小管,二维细胞采用另一暴露设计
类器官接受 2、10 或 50 μM puberulic acid 处理 72 小时。10 和 50 μM 条件出现小管细胞接触减少、空泡和超微结构异常;50 μM 组可见小管细胞脱落,并伴随 Kim-1 表达升高。电子显微镜与组织学结果共同显示,损伤集中在小管相关结构。
独立的 HK-2 试验使用人肾小管细胞,在 96 孔板中暴露 24 小时并检测 CCK-8 代谢信号,每个条件为 8 孔。50 μM 时该信号显著下降,10 μM 时没有相同变化。HK-2 与大鼠类器官同时存在物种、组织构型和暴露时间差异,这些条件共同限制了两种模型的直接比较。
小鼠实验观察到相近的小管与线粒体损伤
研究另设小鼠体内比较,处理组与对照组各 6 只。处理组在第 0 和第 1 天腹腔给予 5 mg/kg puberulic acid,第 4 天采样,出现血清肌酐和尿白蛋白/肌酐比升高,并有近端小管坏死及线粒体结构异常;肾小球、远端小管和集合管没有同样明显的损伤。
大鼠类器官和小鼠肾组织均出现线粒体形态异常、细胞色素 c 氧化酶亚基 IV(COX-IV)染色下降,以及氧化 DNA 损伤和凋亡相关标志增加。作者据此提出线粒体损伤与氧化应激参与小管损伤的解释。研究没有直接测量呼吸链代谢功能或证明特定分子靶点,因此这些结果尚不能确定完整的致毒机制。
当前类器官适合小管损伤比较,尚缺暴露与转运验证
该模型用具体药物参照将形态、损伤标志和新化合物响应联系起来,提供了体外小管毒性评价实例。它仍缺少血管、免疫与完整肾小球滤过环境;部分有机离子转运体的表达不足,puberulic acid 如何进入组织也未明确。研究没有测定体内肾脏药物浓度,因此无法直接把培养浓度与人体暴露对应。
本研究实际使用了小鼠试验,用于比较体外所见与体内小管损伤。进一步用于减少动物试验时,仍需验证不同化合物、转运途径和实际暴露条件下的结果一致性,尤其要确认哪些类型的肾损伤能由该类器官覆盖。