Nat Materials：揭示肺部组织的机械改变诱发肺纤维化背后的分子机制

来源：100医药网 2025-09-09 16:13

肺纤维化是一种令人担忧的疾病，其会悄无声息地发展，直到被时，患者的肺部组织往往已经严重瘢痕化且功能受损。WHO数据显示，肺纤维化在全球范围内的发病率逐年上升，尤其是在老年人群体中更为常见，目前，肺纤维化的治疗手段有限，大多只能延缓病情的进一步恶化而无法从根本上治愈，这就使得科学家们迫切希望找到疾病的早期触发因素从而提前干预并阻止不可逆的损伤发生。

近日，一篇发表在国际杂志Nature Materials上题为 Local photocrosslinking of native tissue matrix regulates lung epithelial cell mechanosensing and function 的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们进行了一项开创性的研究，他们通过一种名为光化学交联的技术探索了肺部组织机械环境的微妙变化如何引发纤维化；这项研究的独特之处在于，其聚焦于疾病的早期阶段，即组织瘢痕化和硬化之前，细胞行为是如何受到组织硬度变化的影响的？

文章中，研究人员使用了一种特殊的蓝光技术，这种蓝光能触发肺部组织周围的细胞外基质（一种纤维状的细胞支架）硬化；与传统的紫外线不同，蓝光对活细胞更为温和，因此非常适合用于活体组织的研究，通过这种技术，研究人员就能在健康的小鼠和人类肺部组织中局部硬化组织。

研究人员观察到，当组织在蓝光的作用下硬化时，细胞就开始拉伸并改变形状，这种物理上的拉伸表明细胞正在转变为另一种细胞类型；然而这些细胞并没有顺利地完成转变而是陷入了一种 身份危机 ，其既不能很好地履行原来的功能，也无法完全转变为新的细胞类型。这种 过渡态 的细胞在纤维化组织样本中之前已经被发现，但直到现在，科学家们才明白其是如何形成的。

研究人员发现，组织硬度的改变足以促使细胞开始转变，而当这些细胞陷入过渡态时，其就会加剧触发其硬度变化从而形成一个可能加速疾病发展的反馈循环，这种细胞的 卡壳 状态不仅会导致其失去原有功能，还会改变形状从而吸引其它在坚硬环境中能够茁壮成长的 坏细胞 ，进而加剧损伤。

这项研究的亮点在于，其将肺纤维化重新定义为一个机械问题，而不仅仅是生物学问题。研究人员利用纳米压痕仪（一种通常用于测试塑料或金属等材料的工程工具）来测量组织的硬度变化。研究人员还发现，细胞外基质的局部交联和新蛋白质的沉积在早期阶段组织纤维化中起着关键作用。通过抑制细胞骨架、机械敏感信号通路或整合素的参与就能减少上皮细胞的扩散和分化，这些发现不仅强调了局部细胞外基质交联和新蛋白质沉积在早期组织纤维化中的作用，还为体外疾病建模和其它组织的应用提供了启示。（100yiyao.com）

参考文献：

Ahmed, D.W., Tan, M.L., Liu, Y.et al..Nat. Mater. (2025). doi：10.1038/s41563-025-02329-0