《Archives of Toxicology》：Human in vitro hepatic models for steatosis: a harmonized comparison for studying drug metabolism
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代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）涉及代谢、炎症与纤维化过程，现有体外体系难以完整复现。研究人员基于统一游离脂肪酸（FFA；油酸/棕榈酸）暴露范式，在四种人源肝脏平台中建模脂肪变：2D原代人类肝细胞（PHH）悬浮培养、2.5D PHH夹心培养、3D PH
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）涉及代谢、炎症与纤维化过程，现有体外体系难以完整复现。研究人员基于统一游离脂肪酸（FFA；油酸/棕榈酸）暴露范式，在四种人源肝脏平台中建模脂肪变：2D原代人类肝细胞（PHH）悬浮培养、2.5D PHH夹心培养、3D PHH球状体，以及HepaRG/LX-2/HUVEC微器官。通过脂质成像、白蛋白与乳酸脱氢酶（LDH）释放、药物代谢酶（DME）及转运体多重mRNA分型、LC–MS/MS检测CYP1A2与CYP2C9活性进行评估。未处理组为对照，FFA处理组定义为“FFA诱导脂肪变”，仅反映脂质蓄积而非完整MASLD。2D悬浮PHH按供体病历先验分为拟表型健康与MASH组，但功能迅速衰退且供体差异大；2.5D、3D球状体与微器官在10–21天保持稳定并形成明显脂肪变。球状体与微器官维持CYP活性并呈现特异代谢重塑，微器官在撤去FFA后可部分恢复。跨平台差异源于生物学响应与模型固有效应：3D球状体与微器官适于长期代谢重塑研究，2.5D夹心培养适于转运体与酶诱导研究，2D悬浮仍具快速初筛价值。该结果支持在FFA诱导脂肪变场景下，按毒理与ADME（吸收、分布、代谢、排泄）用途驱动选择肝脏体外模型。
论文解读：人源肝脏体外脂肪变模型在药物代谢研究中的协同比对与适用性框架
研究背景与问题提出
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD，metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease）已成为全球最常见的慢性肝病之一，其进展形式代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH，metabolic dysfunction-associated steatohepatitis）可驱动脂质毒性和纤维化。MASLD不仅具有临床负担，还会重构肝脏药物处置相关的相Ⅰ/相Ⅱ药物代谢酶（DME，drug metabolizing enzymes）与摄取/外排转运体，进而改变外源物暴露、活性代谢物生成与药物性肝损伤（DILI，drug-induced liver injury）风险。传统2D永生化细胞或原代肝细胞培养难以长期维持极性、胆小管样结构与可诱导的DME/转运体表达；先进3D平台虽更贴近组织架构，但协议异质、成本高且缺乏统一对照。已有研究多聚焦单一平台，难以区分“疾病刺激效应”与“培养系统固有效应”。因此，研究人员在《Archives of Toxicology》发表该项研究，旨在通过统一FFA诱导范式，系统比对四类人源肝脏体外平台在脂肪变形成、肝功能、DME/转运体重编程及CYP功能上的表现，为毒理与ADME研究提供按用途选模型的证据框架。
主要关键技术方法
研究人员使用多供体原代人类肝细胞（PHH，primary human hepatocytes）队列与HepaRG、LX-2、HUVEC细胞系组合；以油酸/棕榈酸（摩尔比2:1）FFA复合物统一诱导脂肪变。核心方法包括：基于脂质荧光探针的胞内甘油三酯可视化与定量、白蛋白ELISA与LDH释放评估肝功能、QuantiGene Plex（QGP）多重bDNA技术检测DME/转运体mRNA谱、LC–MS/MS定量底物转化率以评估CYP1A2与CYP2C9功能活性。
研究结果
长期活力与功能稳定性
通过白蛋白分泌、LDH释放与线粒体还原能力监测发现：2D悬浮PHH在24小时内即出现功能衰退，拟MASH供体线粒体活性下降且供体间变异显著；2.5D夹心培养在10天内维持白蛋白与线粒体功能，但FFA处理引起供体特异性波动；3D PHH球状体与HepaRG基微器官在10–21天保持架构与功能稳定，微器官在撤FFA后部分恢复。
胞内脂质蓄积比较
采用AdipoRed与BODIPY/Hoechst归一化分析显示：2D中健康与拟MASH供体基线甘油三酯无显著差异，提示“拟MASH”表型更接近MASLD样而非明确MASH；2.5D脂质随时间持续累积可达约10倍；3D球状体呈温和但持续升高；微器官在第7天显著蓄积，撤刺激后至第21天回落至基线。
DME与转运体表达谱
以z-score展示多重mRNA谱：2D与3D在CYP3A4、CYP2E1及脂质调控因子CPT1A、SREBF1等存在相似方向；但转运体SLC/ABC家族平台间差异最大。2.5D中CYP1A2与CYP2C9下调、SLCO1B1与ABCA1普遍下降；球状体仅部分供体变化且CYP2C9在Donor 3下调；微器官中CYP3A4、CYP1A2、UGT1A9与ABCA1上调，CPT1A增强而SREBF2下降。
CYP1A2与CYP2C9功能活性
LC–MS/MS底物转化实验表明：2D因供体变异无法得出群体结论；2.5D中Donor 1与3的CYP2C9及Donor 1的CYP1A2活性下降；3D球状体Donor 1的CYP1A2反而升高而CYP2C9基本维持；微器官两类CYP功能未受FFA显著影响。结果显示mRNA变化不一定转化为功能一致性改变。
讨论与结论翻译
讨论指出，FFA范式仅捕捉脂肪变与早期代谢应激，不等于完整MASLD/MASH；2D反映供体异质性与短期功能，2.5D/3D反映架构依赖的代谢适应。跨平台差异由生物响应与模型本身共同决定，且mRNA与蛋白/活性脱节常见。研究人员强调应按“适用目的”选模型：2D悬浮适于高通量初筛，2.5D适于转运体/诱导研究，3D球状体与微器官适于长期机制与代谢重塑。
研究结论部分翻译如下：
该项研究系统比对四种人源肝脏体外模型，显示脂肪变条件产生模型依赖与供体依赖的肝功能、DME/转运体表达及CYP活性改变。3D球状体与微器官在长期稳定性与代谢能力上最优，2.5D夹心培养适合诱导实验，2D悬浮保留快速初筛价值。结果为MASLD背景下毒理与ADME研究提供模型选择框架，而非证明某一平台普遍优越。
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