狐呼吸道上皮细胞气液界面（ALI）培养模型的建立与验证：开启人兽共患病研究新视野

《Scientific Reports》：Establishment and validation of red fox (vulpes vulpes) airway epithelial cell cultures at the air-liquid-interface

为研究狐呼吸道病原体与宿主互作机制，研究人员建立狐呼吸道上皮细胞 ALI 模型，该模型具重要应用价值。

　　在大自然的生态网络中，狐狸作为常见的野生动物，与人类的生活有着千丝万缕的联系。狐狸不仅在乡村和城市周边广泛分布，还在人兽共患病的传播中扮演着关键角色。像狂犬病病毒、狐狸绦虫（细粒棘球绦虫^{Echinococcus multilocularis}）等病原体，都能以狐狸为宿主，进而威胁人类和动物的健康。

然而，长期以来，科学家们对这些病原体与狐狸之间的相互作用知之甚少。其中一个关键原因是缺乏合适的体外研究模型。以往的研究模型，要么无法真实模拟狐狸体内的环境，要么在研究宿主 - 病原体相互作用时存在诸多局限性，使得我们在理解这些复杂关系的道路上困难重重。

为了突破这一困境，来自瑞士苏黎世大学寄生虫学研究所、伯尔尼大学兽医学院等多个机构的研究人员开启了一项极具意义的研究。他们致力于开发、建立并验证一种基于狐狸呼吸道上皮细胞的气液界面（Air - Liquid Interface，ALI）类器官模型，期望借此深入探究狐狸呼吸道疾病的发生机制，以及病原体与宿主之间的相互作用。

经过不懈努力，研究人员成功建立了狐呼吸道上皮细胞的 ALI 培养模型。这一模型意义非凡，它不仅为研究狐狸呼吸道相关疾病提供了有力工具，还在人兽共患病研究领域打开了新的大门。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先，从被猎杀的红狐气管和主支气管中分离出原代气道上皮细胞，这是整个研究的基础。接着，通过组织培养技术，对这些细胞进行培养和分化，使其在气液界面条件下生长。在模型的评估方面，研究人员利用组织学分析和免疫组化技术，对细胞的形态和结构进行观察和鉴定；同时，采用跨上皮电阻（TEER）测量和细胞旁通透性测定等方法，评估上皮屏障的完整性。

下面我们来详细了解一下研究的具体结果：

• 研究对象：研究人员从 12 只在瑞士苏黎世州被猎杀用于种群控制的红狐身上获取了呼吸道上皮细胞。这些红狐中，7 只雄性，5 只雌性，年龄有大有小。
• 细胞计数和活力：成功从红狐的气管和主支气管组织中分离出原代气道祖细胞。在不同培养条件下，细胞能在特定时间内达到融合状态，且细胞活力较高，在 75% - 95.2% 之间。同时，细胞培养的成功率为 100%，并且经过检测，所有细胞均未受到支原体污染。
• 组织学和免疫组化分析：通过苏木精 - 伊红（HE）染色，发现培养的细胞呈现出假复层立方 / 等棱柱上皮结构，有明显的纤毛刷状缘，这表明细胞分化良好。免疫组化分析进一步证实，培养的细胞包含表达泛细胞角蛋白的上皮细胞，存在紧密连接（ZO - 1），有完整的纤毛刷状缘（β - 微管蛋白），还有分泌黏液的杯状细胞。
• 上皮屏障完整性：通过细胞旁通透性测定和 TEER 测量评估上皮屏障完整性。结果显示，上皮的平均渗漏率为 4.2 + 0.92%，TEER 测量值为 2,373.9 ± 756.6 Ω?cm²，这表明建立的狐狸 WD - AECs（分化良好的气道上皮细胞）具有较高的屏障完整性。
• 抗原刺激试验：将 ALI 培养物暴露于脂多糖（LPS）、佛波醇 - 12 - 肉豆蔻酸 - 13 - 乙酸酯（PMA）/ 离子霉素和线虫抗原中，通过定量 PCR 检测靶基因的表达变化。结果发现，不同抗原刺激后，肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素 - 33（IL - 33）的表达呈现出不同的变化趋势。

在研究结论和讨论部分，该研究建立的 ALI 体外组织模型意义重大。从模型验证角度看，组织学和功能分析充分证实了模型中关键细胞类型的存在、上皮屏障的完整性以及对抗原刺激的反应能力。通过抗原刺激试验，研究人员观察到不同抗原刺激下 TNF 和 IL - 33 表达的差异，这不仅揭示了细胞培养模型的免疫活性，还为深入理解狐狸呼吸道的免疫反应机制提供了重要线索。

不过，研究也发现，体外培养的细胞与天然的狐狸气道上皮细胞相比，在形态上存在一定差异，这表明体外分化可能无法完全重现体内复杂的三维结构和动态过程。未来，研究人员计划进一步优化培养条件，通过整合免疫细胞和其他呼吸道微环境成分，提升模型的相关性和实用性，为生物医学研究提供更有力的支持。

总的来说，这项研究成功建立了红狐呼吸道上皮细胞的 ALI 培养模型，为研究狐狸作为人兽共患病宿主的呼吸道生物学机制奠定了坚实基础，也为后续相关研究指明了方向，在人兽共患病防控和生物医学研究领域具有重要的科学价值和应用前景。