肺纤维化研究进展及TGF-β模型的应用

肺纤维化（Pulmonary fibrosis, PF），尤其是特发性肺纤维化，是一种导致肺部组织被瘢痕替代并最终功能丧失的疾病。尽管其发病机制尚不完全清晰，但近年来在分子病理机制方面取得了一些突破，推动了尼达尼布和吡非尼酮等药物的上市。这些治疗方法虽能在一定程度上减缓病情进展，但仍伴随不良反应，且无法实现根本治愈。因此，深入研究肺纤维化的发病机制并开发新疗法，建立可靠的体外模型显得尤为重要。

TGF-β在肺纤维化中的重要性

TGF-β是一种多功能细胞因子，参与调节细胞增殖、分化和凋亡。它通过与细胞受体结合，激活Smad蛋白以调控基因表达，从而促进纤维化过程，同时也可以通过非Smad途径（如MAPK）加速该过程。在肺纤维化的发展中，TGF-β通路的异常激活导致细胞外基质过度沉积，形成肺部疤痕，特发性肺纤维化中TGF-β通路的异常激活是纤维化进展的关键因素。此外，利用TGF-β诱导肺相关细胞系和肺类器官的纤维化模型已成为当前研究的热门方法。

TGF-β模型与传统模型的比较

在肺纤维化研究中，TGF-β模型与传统模型（如博莱霉素、放射线、基因编辑）相比，具有以下优势：

机制特异性

TGF-β模型能够精准靶向纤维化核心通路（TGF-β/Smad信号通路），避免了非特异性炎症反应的干扰，而传统模型常常受到炎症反应或单一基因研究的限制。

实验可控性

通过精确调控TGF-β的浓度和作用时间，可以在体外48小时内诱导稳定的上皮-间质转变（EMT）表型，而传统模型的剂量和时间控制则较为困难，导致其表型不稳定。

实验周期

TGF-β模型的构建周期短（少于1周），而传统模型的造模周期普遍较长，例如博莱霉素需2-4周，放射线则超过4周。

多通路交互模拟

TGF-β模型能够激活Smad3、Col1a1等多个靶点，模拟纤维化过程中多通路的交互，而基因编辑模型通常仅聚焦单一基因，难以反映多通路的相互作用。

临床关联性

TGF-β模型与COVID-19后纤维化、特发性肺纤维化等疾病的临 床病理高度相关，可以动态模拟局部或弥漫性纤维化。

数据可重复性

TGF-β模型的实验结果具有较高的重复性（95%），而传统模型则可能因炎症干扰等因素导致数据波动较大。

操作难度

TGF-β模型操作简单，无需复杂设备，而传统模型可能需要特殊设备，且基因编辑模型技术门槛较高。

成本效益

TGF-β模型的试剂成本低，实验效率高，而传统模型则通常需要较高的成本。

转化价值

TGF-β模型在抗纤维化药物筛选与机制研究中具有较大的临床前验证潜力，如Cilengitide抑制剂，相较而言，传统模型的转化价值有限，难以直接应用于药物开发。

综上所述，TGF-β造模以其机制靶向性、操作可控性及结果一致性，成为肺纤维化研究的优选工具，尤其适用于信号通路解析和抗纤维化药物开发。

TGF-β诱导体外纤维化模型的构建及鉴定方法

在体外纤维化造模实验中，通常选择对TGF-β信号高度敏感的肺泡上皮细胞（如A549细胞系）或人胚肺成纤维细胞（HELF）。推荐采用2–10ng/mL的TGF-β1处理24–72小时，根据细胞反应调整浓度和处理时间，随后对模型进行鉴定与分析。

1. 细胞形态观察

细胞从典型的鹅卵石状上皮形态转变为梭形间质形态。

2. 基因水平检测

可使用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术检测上皮标志基因E-cadherin表达降低，以及胶原合成相关基因（如CollagenI/III、α-SMA、Vimentin、CTGF）的表达上调。

3. 蛋白水平分析

通过WB或ELISA定量分析TGF-β信号通路下游效应蛋白如p-Smad3、CollagenI、α-SMA及炎症因子IL-6、TNF-α。

4. 胶原沉积和ECM重塑评估

可采用羟脯氨酸（HYP）比色法测定胶原含量，通过Masson三色染色或SiriusRed染色技术对胶原纤维进行组织化学染色。

5. 功能学验证

通过Transwell渗透实验评估细胞侵袭与迁移能力，以及胶原凝胶收缩实验验证肌成纤维细胞的收缩活性。

6. 信号通路分析

采用Western blotting检测p-Smad3与Smad3的比值，确认TGF-β介导的经典Smad信号通路的激活状态，并探究MAPK途径中的p38 MAPK和ERK的磷酸化水平，以揭示非经典信号通路的作用。

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