编辑推荐：
为解决 PARDS 机制研究和药物测试缺乏合适临床前模型的问题，研究人员构建了人小气道上皮细胞（SAECs）与脐静脉内皮细胞（HUVECs）共培养模型。经鼻病毒感染、细胞因子混合物（cytomix）及 PARDS 患儿气道液验证，模型可用于测试 JAK 抑制剂巴瑞替尼（baricitinib），为 PARDS 研究提供新平台。
小儿急性呼吸窘迫综合征（Pediatric Acute Respiratory Distress Syndrome, PARDS）是儿童重症监护室中致命的呼吸系统疾病，常由病毒感染或炎症引发，表现为肺部水肿、低氧血症及免疫失调。尽管 PARDS 发病率占机械通气儿童的 6.1%，且重症患者死亡率高达 30%，但目前仅有肺保护性通气等支持疗法，缺乏靶向药物。核心难题在于缺乏能模拟人类病理的临床前模型，尤其是小气道损伤机制的研究受限 —— 传统模型无法复现上皮 - 内皮屏障交互作用，而侵入性气道采样的伦理问题也阻碍了对 PARDS 免疫失调机制的探索。
为填补这一空白，美国埃默里大学医学院（Emory University School of Medicine）与亚特兰大儿童医疗中心（Children’s Healthcare of Atlanta）的研究团队开展了一项创新研究。他们开发了一种基于人原代小气道上皮细胞（Small Airway Epithelial Cells, SAECs）和脐静脉内皮细胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells, HUVECs）的共培养模型，通过气液界面（Air-Liquid Interface, ALI）培养技术模拟体内小气道微环境。该研究发表于《Scientific Reports》，为 PARDS 的病理机制解析和药物开发提供了关键工具。
研究采用的核心技术包括：
- 跨孔板（Transwell）共培养系统：SAECs 与 HUVECs 分别培养于 Transwell 膜两侧，形成上皮 - 内皮屏障模型；
- 功能验证技术：通过跨上皮电阻（Transepithelial Electrical Resistance, TEER）检测屏障完整性，免疫荧光共聚焦显微镜观察紧密连接蛋白（如 ZO-1、E - 钙粘蛋白），定量 PCR 和细胞因子芯片分析基因与蛋白表达；
- 临床样本验证：使用 PARDS 患儿轻、重症组的气道液（来自气管内抽吸物）刺激模型，对比炎症反应；
- 药物测试平台：利用 Janus 激酶（JAK）抑制剂巴瑞替尼（baricitinib）评估模型对靶向治疗的响应。
研究结果
1. 气道模型的构建与结构验证
SAECs 在 ALI 培养 4 周后分化为含纤毛细胞、杯状细胞、俱乐部细胞和基底细胞的成熟上皮层，HUVECs 在基底侧形成内皮单层。共聚焦显微镜显示，模型中紧密连接蛋白表达正常，TEER 值高于单纯 SAECs 培养，表明屏障功能完整。细胞因子分泌呈现分区特异性，如表皮生长因子（EGF）和血管内皮生长因子 A（VEGF-A）在基底侧分泌更高，提示模型具备生理相关性。
2. 病毒感染与炎症刺激的响应
鼻病毒（RV16）感染导致 SAECs 分泌趋化因子 CXCL10、可溶性 ICAM-1 和 IL-6 增加，TEER 下降，紧密连接蛋白分布紊乱，纤毛结构破坏。联合脂多糖（LPS）刺激模拟继发细菌感染时，纤毛损伤进一步加重，基因表达分析显示干扰素通路（如 IRF7、IFI6）和炎症基因（如 IL6、CCL2）显著上调， caveolin-1（CAV1）基因下调，提示病毒感染通过破坏屏障和激活免疫应答加剧损伤。
3. 临床样本验证模型的病理相关性
用含呼吸道病毒感染的 PARDS 患儿气道液刺激模型，重症组气道液显著降低 TEER，诱导上皮和内皮侧 CXCL10、CCL2、IL-6、IL-17 及 sRAGE（晚期糖基化终末产物可溶性受体）分泌增加。尽管轻、重症组气道液的总蛋白和细胞因子原始浓度无差异，但模型响应差异表明细胞间信号传导是炎症放大的关键，验证了模型对临床病理的模拟能力。
4. 巴瑞替尼的药物测试
针对 IL-6/STAT3 通路的 JAK 抑制剂巴瑞替尼，在 cytomix（含 TNF-α、IFN-γ、IL-1β）刺激模型中显著降低上皮和内皮的 IL-6 分泌，抑制 STAT3 磷酸化，并减少基底细胞和俱乐部细胞的增殖。免疫荧光显示，巴瑞替尼可逆转 cytomix 诱导的紧密连接破坏，提示其通过抑制炎症和促进上皮修复发挥作用，与成人 COVID-19 相关急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的临床疗效一致。
结论与讨论
该研究建立的 SAECs/HUVECs 共培养模型成功模拟了 PARDS 的小气道病理特征，包括病毒感染和炎症诱导的屏障破坏、免疫应答失调。模型通过临床样本验证和药物测试，证明其可用于解析 PARDS 的分子机制（如 JAK/STAT 通路）和筛选靶向药物。值得注意的是，模型中观察到的基底细胞和俱乐部细胞增殖可能反映气道修复机制，而巴瑞替尼的干预效果提示调节干细胞功能或成为治疗新方向。
尽管模型未涉及肺泡结构，但聚焦小气道这一 PARDS 关键损伤部位，弥补了传统模型的不足。未来可进一步整合肺泡上皮细胞，或探索内皮侧刺激对炎症的影响。该研究为 PARDS 的精准医学研究奠定了基础，有望加速从机制研究到临床转化的进程，特别是为儿童特异性药物开发提供了可靠的体外平台。
