气道上皮屏障的生理功能与病理损伤机制2025-12-15 08:46:36
气道上皮屏障作为呼吸系统的第一道防御机制,凭借其高度组织化的细胞结构与复杂的生理功能,维持着呼吸系统的动态平衡。该屏障不仅包含纤毛细胞、杯状细胞和基底细胞等多种上皮细胞类型,还依赖于纤毛清除系统、紧密连接结构、黏液分泌、抗菌物质释放以及免疫调节等多重机制,共同构建起抵御外界病毒、细菌等病原体及环境污染物等有害因子入侵的关键防线。然而,当气道上皮屏障功能受到损害时,可能会诱发多种气道疾病,包括慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘、慢性鼻窦炎等慢性气道炎症性疾病,以及呼吸道感染等相关病变。这类疾病通常伴随黏液高分泌、纤毛功能障碍以及上皮屏障损伤等多种病理变化,显著削弱了气道的自我清除能力,并增加了病原体定植的风险。此外,细菌和病毒感染可通过释放毒素或促炎因子进一步加剧黏液分泌和上皮损伤,形成恶性循环。遗憾的是,传统的二维细胞模型难以真实模拟这些复杂的病理过程,严重制约了相关疾病机制的研究和治疗策略的开发。此外,气液界面培养技术仅能部分模拟体内生理的三维结构,且传统ALI培养体系难以实现长时间传代,限制了其在长期实验和精准诊断中的应用。
类器官技术的突破性进展为呼吸系统疾病研究提供了全新路径。自2009年Hans Clevers团队首次成功构建肠道类器官模型以来,该技术已发展至可建立涵盖几乎所有人体组织类型的类器官模型,并被广泛应用于器官发育、组织再生及疾病机制等相关研究领域。近年来,呼吸系统类器官培养技术取得了显著进展,尤其在气道类器官和肺泡类器官的研究方面取得了重要突破。
肺泡类器官能够模拟I型和II型肺泡上皮细胞的组成和细胞命运转变,为研究肺组织再生修复、血气屏障及肺功能稳态等关键生理过程提供了重要的实验模型。同时,气道类器官培养技术通过重建包含纤毛细胞、杯状细胞和基底细胞的多细胞体系,模拟气道上皮屏障的结构与功能,目前已在慢性气道疾病建模、呼吸道感染机制研究以及环境污染物毒性评估等领域展现出独特的应用价值。
出自《气道类器官的培养技术及其在呼吸系统疾病中的应用进展》作者黄佩滢,彭思荣,张敬。
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