肺纤维化是一种以成纤维细胞异常活化、细胞外基质大量沉积及正常肺结构被破坏为特征的进行性间质性疾病,发病机制复杂,目前缺乏理想的治疗手段。建立贴近体内病理状态的体外研究体系,是推进其机制认知与干预探索的重要环节。人胚肺成纤维细胞 IMR-90 因来源明确、遗传背景稳定,逐渐成为肺纤维化体外研究的常用细胞模型,并在纤维化表型的建立与调控研究中占据重要位置。其稳定的生物学特性使实验具有良好的可重复性,为不同实验室之间的结果比较提供了基础。
IMR-90 细胞取自人胚胎肺组织,属正常二倍体成纤维细胞,具有有限的传代能力。这一特点使其既能用于复制性衰老相关研究,又能在特定刺激下被诱导为肌成纤维细胞,模拟纤维化的核心病理过程。在常规实验中,研究者常用转化生长因子 β1 刺激 IMR-90 细胞,诱导其发生纤维化表型转化。处理后,细胞内平滑肌肌动蛋白表达上升,形成特征性的应力纤维,细胞收缩与迁移能力随之增强;Ⅰ 型、Ⅲ 型胶原和纤连蛋白等基质蛋白合成增多,细胞外基质的产生与重塑明显加速。上述改变与肺纤维化患者组织中观察到的病变特征相吻合,因此 IMR-90 细胞被广泛用于抗纤维化药物的效果评价及通路研究,通过改变培养条件或与其他细胞共培养,还能进一步模拟组织微环境,扩展其研究范围。
纤维化表型的建立受多种信号机制协同调控。转化生长因子 β1 结合受体后,经 Smad 依赖途径启动纤维化相关基因的转录,这是经典的调控主轴。与此同时,磷脂酰肌醇 3 激酶 / 蛋白激酶 B、丝裂原活化蛋白激酶等非经典通路也参与其中,并与 Smad 信号相互交织,共同影响肌成纤维细胞的分化走向。Wnt/β- 连环蛋白通路和 Hippo 通路的效应因子 YAP、TAZ 同样在纤维化进程中发挥调节作用,影响细胞增殖与基质基因表达。细胞与基质间的力学反馈也在表型维持中发挥作用,基质硬度升高可进一步促进肌成纤维细胞活化。氧化应激状态下活性氧升高,可加重纤维化进展;自噬功能的改变则关系到胶原等基质成分的清除与降解。此外,表观遗传层面的调控日益受到关注,DNA 甲基化、组蛋白修饰及非编码 RNA 的变化能够重塑基因表达格局,使纤维化表型得以维持。细胞衰老与纤维化的关联也逐渐被揭示,衰老成纤维细胞释放的多种炎性因子会加重局部促纤维化环境,拓宽了该模型的研究维度。
基于 IMR-90 细胞开展的纤维化表型调控研究,为干预策略的寻找提供了多方向线索。一方面,针对通路关键节点的小分子抑制剂可抑制肌成纤维细胞转化,减少胶原生成;另一方面,干预表观修饰、恢复自噬功能或调控衰老进程,也展现出调控纤维化的前景。需要说明的是,体外单层培养难以反映体内复杂的细胞间互动与力学环境,IMR-90 模型获得的结论仍需借助动物实验和临床样本进一步确认,但其在机制初探与快速筛选中仍具有参考价值。
综上,IMR-90 人胚肺成纤维细胞凭借稳定的遗传背景和明确的纤维化诱导反应,已成为肺纤维化体外研究的重要工具。随着培养体系和检测手段的不断更新,IMR-90 模型有望在纤维化病理机制研究与药物评价中持续发挥作用。深入理解其纤维化表型的建立与调控机制,有助于把握纤维化发生发展的分子基础,也为后续抗纤维化策略的探索提供了依据。