力学微环境与多器官互作对类器官模型的挑战2026-10-28 09:13:37
更重要的是，它支持基于人源组织的感染剂量阈值分析，为食品安全风险评估中“未观察到有害作用的剂量”和“基准剂量”等关键参数的确定提供了更具人类相关性的实验数据。现有肠道类器官模型在机械力学微环境模拟方面仍显不足，尤其缺乏对肠道节律性蠕动等生物力学刺激的整合。生理状态下，肠道的蠕动不仅推动内容物移动，还通过剪切力调节上皮细胞功能、基因表达及屏障特性。类器官-芯片通过将肠道类器官与微流控芯片技术相结合，可在体外模拟肠道动态流体剪切力、周期性蠕动及梯度营养供应等关键力学微环境。Grassart等通过肠道芯片模拟流体流动，发现志贺氏菌可主动利用机械应力增强侵袭效率，凸显了力学信号在感染中的重要作用。
从食品安全评估的角度看，缺乏力学微环境模拟意味着难以真实再现食品基质中病原体及化学危害物在动态消化过程中的行为，可能导致风险评估结果的偏差。因此，开发能整合动态流体、周期性应变等生物力学刺激的下一代类器官模型，对于提升食源性危害物暴露评估的准确性具有重要意义。肠道在体内并非孤立运作，而是与肝、脑、免疫系统等器官密切互动，形成复杂的功能轴系。食源性病原体及其毒素的作用往往不局限于肠道，例如沙门氏菌可突破肠屏障引发全身性感染，蜡样芽孢杆菌呕吐毒素可累及肝脏，而阪崎克罗诺杆菌与新生儿坏死性小肠结肠炎的肠-脑轴关联也备受关注。
然而，当前肠道类器官技术仍以单器官模型为主，难以模拟病原体跨器官传播与系统性疾病发生的过程。尽管已有学者尝试构建“肠-肝轴”“肠-脑轴”等多器官互作模型，但这些体系在器官间比例调控、长期稳态维持及信号同步等方面仍面临技术挑战。发展标准化、可重现的多器官芯片或类器官组装体系，对于研究食源性病原体的全身性致病机制具有重要意义。天然肠道是由上皮、间质、免疫、神经及血管细胞共同构成的复杂生态系统，而肠道菌群在其中扮演着代谢食物成分、调控宿主免疫及影响病原体定植的关键角色。
出自《肠道类器官模型在食源性致病微生物研究中的进展与挑战》作者郑军龙，付贵，张小蓝。
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