肺纤维化（Pulmonary fibrosis, PF），尤其是特发性肺纤维化，是一种由瘢痕组织取代正常肺部组织，导致肺功能逐渐丧失的疾病。尽管其发病机制仍未完全明确，近年来在分子病理机制研究中取得了显著进展，这为尼达尼布和吡非尼酮等药物的上市铺平了道路。这些治疗手段能够在一定程度上减缓疾病进展，但通常会伴随不良反应且无法治愈。为深入研究肺纤维化的病理机制及开发新疗法，建立可靠的体外模型显得至关重要。

转化生长因子β（TGF-β）是一种多功能细胞因子，参与调控细胞增殖、分化及凋亡。在TGF-β与细胞受体结合后，激活Smad蛋白并调控相关基因，从而促进纤维化过程。同时，TGF-β还通过非Smad途径（如MAPK通路）加速这一过程。在肺纤维化的发生中，TGF-β通路的异常激活是推进纤维化发展的关键因素之一。近年来，利用TGF-β诱导肺细胞系及肺类器官的纤维化模型，已成为研究肺纤维化的热门方法。

TGF-β建模与传统模型的优劣比较

在肺纤维化研究中，TGF-β建模显示出多项优势：

• 机制特异性：精准靶向纤维化核心通路（TGF-β/Smad信号通路），避免了炎症的干扰。
• 实验可控性：TGF-β的浓度和作用时间可以精确调控，体外快速诱导稳定的上皮-间质转化（EMT）表型。
• 实验周期短：模型构建周期通常小于1周，而传统模型如博莱霉素和放射线则需数周。
• 多通路交互模拟：TGF-β模型能激活多个靶点，模拟纤维化的复杂交互机制。
• 高数据可重复性：相较传统模型数据稳定性更高。
• 操作简便且成本低：不需复杂设备，且试剂成本较低。
• 较强的转化价值：支持抗纤维化药物的筛选与机制研究，具有较大的临床前验证潜力。

因此，TGF-β造模因其靶向性、控制性及一致性，成为研究肺纤维化的优选工具，尤其适用于信号通路解析和抗纤维化药物的开发。

体外纤维化模型的建立与验证

在体外实验中，通常会选用对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）。推荐使用2–10ng/mL的TGF-β1处理细胞24–72小时，根据细胞的反应情况调整浓度和处理时间，并对模型进行鉴定和分析。

模型鉴定的指标包括：

• 细胞形态：观察到细胞从典型的鹅卵石状上皮形态向梭形间质形态转变。
• 基因水平：使用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测到上皮标志基因E-cadherin的表达下降，以及胶原合成相关基因（如Col1a1/Col3a1、α-SMA、Vimentin、CTGF）的表达上调。
• 蛋白水平：通过Western Blot或ELISA定量分析TGF-β信号通路的下游效应蛋白，如磷酸化Smad3（p-Smad3）、Collagen I、α-SMA以及炎症因子IL-6、TNF-α。
• 功能学验证：通过Transwell实验评估细胞侵袭和迁移能力，以及胶原凝胶收缩实验验证肌成纤维细胞的收缩活性。
• 信号通路分析：通过Western Blot检测p-Smad3与Smad3的比值确认TGF-β介导的经典Smad信号通路的活化状态，以及探索p38MAPK与ERK的磷酸化水平揭示非经典信号通路的作用。

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下期预告：将讨论肝纤维化建模相关研究。