综述：精准肺切片技术用于肺动脉高压机制与治疗研究的进展

这篇综述系统阐述了精准肺切片(PCLS)技术在肺动脉高压(PH)研究中的应用价值。文章详细介绍了PCLS制备技术要点（特别是保留肺动脉活性的改良方法），重点分析了该技术在肺动脉收缩/舒张功能评估、炎症反应监测和血管重构研究中的独特优势，并探讨了延长切片活性和冷冻保存等前沿方向。作为连接细胞与动物模型的桥梁，PCLS为开发超越单纯血管扩张剂的创新疗法（如靶向FPR、JAK2等通路）提供了重要平台。

　　

背景

呼吸系统疾病是全球主要死亡原因之一，其中肺动脉高压(PH)发病率持续上升。PH根据病因分为5类，共同特征是肺动脉平均压(mPAP)持续升高导致右心室功能障碍。当前治疗主要依赖靶向内皮素受体、磷酸二酯酶(PDE)、可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)和前列腺素受体的血管扩张剂，但无法逆转血管重构进程。精准肺切片(PCLS)技术因其保留肺部三维结构和细胞互作的优势，成为研究PH机制和药物开发的重要桥梁技术。

考虑因素：制备含完整肺动脉的PCLS

制备PCLS的核心挑战在于维持肺动脉通畅性。标准琼脂糖灌注法易导致小鼠肺动脉塌陷或血栓形成。改良方案包括：

• 右心室灌注肝素(250-1000 IU)或6%明胶溶液，后者在37°C溶解后可清除血管内容物
• 避免使用异氟烷等吸入麻醉剂以免影响血管张力
• 人肺组织因血管锚定更牢固，标准灌注即可获得通畅动脉

PCLS研究血管反应的优势

1. 生理相关性：可研究直径50-250μm的肌性肺动脉（PH主要病变部位），克服传统肌张力仪对微小血管的技术限制
2. 多重分析：单次实验可同步评估相邻气道和血管反应，如5-HT诱导的血管收缩与乙酰胆碱(ACh)介导的内皮依赖性舒张
3. 高通量：单个小鼠肺叶可制备约20个切片，人肺组织可获得数百个切片
4. 疾病建模：既可处理健康组织模拟疾病环境（如TNF-α刺激），也可直接使用PH模型或患者组织

血管收缩研究进展

基础研究证实PCLS肺动脉对ET-1、5-HT、U46619（血栓素A₂类似物）等收缩剂敏感。缺氧性肺血管收缩(HPV)机制研究显示：

• 小鼠PCLS中缺氧通过ROS释放和Ca²⁺信号增强诱发收缩
• 人PCLS证实IL-11/IL-11Rα通路可增强ET-1敏感性
• LPS诱导的ARDS模型PCLS显示ET-1收缩反应增强，提示炎症因子直接作用于血管平滑肌

疾病模型研究发现：

• 卵清蛋白/缺氧(OVA-HX)模型PCLS中，ET-1对近端腺泡前动脉收缩增强
• 特发性肺纤维化(IPF)伴PH患者PCLS显示5-HT反应减弱，反映间质顺应性对血管反应的调节

血管舒张药物评估

PCLS已用于验证现有PH治疗药物和新型化合物（表1）：

• 临床药物：西地那非(PDE5抑制剂)、伊洛前列素(前列腺素类似物)、利奥西呱(sGC激活剂)在多种PCLS中显示剂量依赖性舒张
• 创新靶点：
  • FPR激动剂Compound 17b舒张效力与利奥西呱相当，且在TNF-α炎症环境下保持疗效
  • JAK2抑制剂JSI-124在IPF-PH患者PCLS中舒张功能受损
  • 酪氨酸激酶抑制剂尼洛替尼通过K⁺通道激活和cAMP生成介导舒张

知识缺口与未来方向

延长培养时间：

• 无血清培养下血管内皮5天内退化，补充胰岛素或FCS可延长存活
• 改良DMEM/F-12培养基能更好保存CD31⁺内皮细胞功能

冷冻保存：

• DMSO冻存后的小鼠PCLS保留支气管收缩功能
• 人PCLS冷冻后免疫细胞活性和Ca²⁺信号通路完整

血管重构研究：

• 建立纤维化诱导方案（TNF-α+LPA+PDGF+TGF-β组合）模拟PH微环境
• 开发定量方法评估α-SMA⁺肌化增加和内皮-间质转化(EndMT)
• 人PH患者PCLS证实Seralutinib可逆转动脉肌化（支持其进入III期临床试验）

结论

PCLS技术通过保留肺组织三维结构和细胞互作，为PH研究提供了独特平台。其在血管功能评估、药物筛选和重构研究中的应用，将加速靶向血管收缩、炎症和重构的联合疗法开发。随着培养时间延长和冷冻保存技术的优化，PCLS在转化医学中的价值将进一步提升。