肺纖維化是一種以成纖維細(xì)胞異常活化、細(xì)胞外基質(zhì)大量沉積及正常肺結(jié)構(gòu)被破壞為特征的進(jìn)行性間質(zhì)性疾病,發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,目前缺乏理想的治療手段。建立貼近體內(nèi)病理狀態(tài)的體外研究體系,是推進(jìn)其機(jī)制認(rèn)知與干預(yù)探索的重要環(huán)節(jié)。人胚肺成纖維細(xì)胞 IMR-90 因來(lái)源明確、遺傳背景穩(wěn)定,逐漸成為肺纖維化體外研究的常用細(xì)胞模型,并在纖維化表型的建立與調(diào)控研究中占據(jù)重要位置。其穩(wěn)定的生物學(xué)特性使實(shí)驗(yàn)具有良好的可重復(fù)性,為不同實(shí)驗(yàn)室之間的結(jié)果比較提供了基礎(chǔ)。
IMR-90 細(xì)胞取自人胚胎肺組織,屬正常二倍體成纖維細(xì)胞,具有有限的傳代能力。這一特點(diǎn)使其既能用于復(fù)制性衰老相關(guān)研究,又能在特定刺激下被誘導(dǎo)為肌成纖維細(xì)胞,模擬纖維化的核心病理過(guò)程。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中,研究者常用轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β1 刺激 IMR-90 細(xì)胞,誘導(dǎo)其發(fā)生纖維化表型轉(zhuǎn)化。處理后,細(xì)胞內(nèi)平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)上升,形成特征性的應(yīng)力纖維,細(xì)胞收縮與遷移能力隨之增強(qiáng);Ⅰ 型、Ⅲ 型膠原和纖連蛋白等基質(zhì)蛋白合成增多,細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生與重塑明顯加速。上述改變與肺纖維化患者組織中觀察到的病變特征相吻合,因此 IMR-90 細(xì)胞被廣泛用于抗纖維化藥物的效果評(píng)價(jià)及通路研究,通過(guò)改變培養(yǎng)條件或與其他細(xì)胞共培養(yǎng),還能進(jìn)一步模擬組織微環(huán)境,擴(kuò)展其研究范圍。

纖維化表型的建立受多種信號(hào)機(jī)制協(xié)同調(diào)控。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β1 結(jié)合受體后,經(jīng) Smad 依賴(lài)途徑啟動(dòng)纖維化相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,這是經(jīng)典的調(diào)控主軸。與此同時(shí),磷脂酰肌醇 3 激酶 / 蛋白激酶 B、絲裂原活化蛋白激酶等非經(jīng)典通路也參與其中,并與 Smad 信號(hào)相互交織,共同影響肌成纖維細(xì)胞的分化走向。Wnt/β- 連環(huán)蛋白通路和 Hippo 通路的效應(yīng)因子 YAP、TAZ 同樣在纖維化進(jìn)程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,影響細(xì)胞增殖與基質(zhì)基因表達(dá)。細(xì)胞與基質(zhì)間的力學(xué)反饋也在表型維持中發(fā)揮作用,基質(zhì)硬度升高可進(jìn)一步促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞活化。氧化應(yīng)激狀態(tài)下活性氧升高,可加重纖維化進(jìn)展;自噬功能的改變則關(guān)系到膠原等基質(zhì)成分的清除與降解。此外,表觀遺傳層面的調(diào)控日益受到關(guān)注,DNA 甲基化、組蛋白修飾及非編碼 RNA 的變化能夠重塑基因表達(dá)格局,使纖維化表型得以維持。細(xì)胞衰老與纖維化的關(guān)聯(lián)也逐漸被揭示,衰老成纖維細(xì)胞釋放的多種炎性因子會(huì)加重局部促纖維化環(huán)境,拓寬了該模型的研究維度。
基于 IMR-90 細(xì)胞開(kāi)展的纖維化表型調(diào)控研究,為干預(yù)策略的尋找提供了多方向線(xiàn)索。一方面,針對(duì)通路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的小分子抑制劑可抑制肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化,減少膠原生成;另一方面,干預(yù)表觀修飾、恢復(fù)自噬功能或調(diào)控衰老進(jìn)程,也展現(xiàn)出調(diào)控纖維化的前景。需要說(shuō)明的是,體外單層培養(yǎng)難以反映體內(nèi)復(fù)雜的細(xì)胞間互動(dòng)與力學(xué)環(huán)境,IMR-90 模型獲得的結(jié)論仍需借助動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床樣本進(jìn)一步確認(rèn),但其在機(jī)制初探與快速篩選中仍具有參考價(jià)值。
綜上,IMR-90 人胚肺成纖維細(xì)胞憑借穩(wěn)定的遺傳背景和明確的纖維化誘導(dǎo)反應(yīng),已成為肺纖維化體外研究的重要工具。隨著培養(yǎng)體系和檢測(cè)手段的不斷更新,IMR-90 模型有望在纖維化病理機(jī)制研究與藥物評(píng)價(jià)中持續(xù)發(fā)揮作用。深入理解其纖維化表型的建立與調(diào)控機(jī)制,有助于把握纖維化發(fā)生發(fā)展的分子基礎(chǔ),也為后續(xù)抗纖維化策略的探索提供了依據(jù)。