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氧化应激诱导的气道损伤促成慢性阻塞性肺疾病（COPD）的发生。心血管并发症会增加 COPD 的发病负担和死亡率，但气道损伤与血管功能障碍之间的机制性联系仍不清楚，这在很大程度上是由于现有体外模型存在局限性，无法重现肺部多细胞环境。 我们开发了 REVAS，这是一种模块化器官芯片平台，用于研究基线状态及氧化应激条件下人体呼吸系统—血管系统细胞间相互作用。REVAS 由两个呼吸芯片和一个血管芯片组成：呼吸芯片分别容纳气道上皮和微血管内皮，血管芯片则容纳与血管支持细胞共培养的肺动脉内皮细胞，这些支持细胞包括平滑肌细胞、周细胞和成纤维细胞。我们采用功能学检测、蛋白质组学和转录组学分析，研究了在基线状态及 H2O2 诱导的上皮氧化应激条件下，血管支持细胞和呼吸系统细胞对血管内皮表型的影响。 多细胞环境在基线状态下增强了血管内皮屏障功能，并促进了呼吸系统细胞和血管细胞的分化。壁细胞改变了内皮细胞—细胞外基质相互作用、代谢和细胞骨架重塑，而呼吸系统细胞则促进了内皮细胞的有氧呼吸和静息表型。上皮氧化应激在所有呼吸系统和血管细胞中触发了炎症相关基因表达，同时在内皮细胞和壁细胞中诱导了凋亡、修复和促血管生成信号，并伴随着与 COPD 相关的细胞因子和趋化因子释放增加，包括 IL-6、TNF-β、IL-8、CCL5、CXCL9、PDGF 和 TGF-β。与 COPD 内皮细胞数据集的比较分析证实，REVAS 能够重现疾病相关内皮功能障碍的关键特征。 这些发现表明，气道上皮损伤可驱动与炎症和血管重塑相关的下游血管反应，从而确立了 REVAS 作为一个具有人体相关性的研究平台，可用于 COPD 及相关肺部疾病中细胞间相互作用的机制研究和治疗评估。
氧化应激诱导的气道损伤可促进慢性阻塞性肺疾病（COPD）的发生发展。心血管并发症会增加 COPD 的发病率和死亡率，但气道损伤与血管功能障碍之间的机制性联系仍不明确，这在很大程度上归因于现有体外模型的局限性，即其无法复现多细胞肺环境。我们开发了 REVAS，这是一种模块化器官芯片平台，用于研究人类呼吸系统—血管细胞在基础状态及氧化应激条件下的细胞—细胞相互作用。REVAS 由两个呼吸芯片和一个血管芯片组成：呼吸芯片分别承载气道上皮和微血管内皮，血管芯片则承载与血管支持细胞共培养的肺动脉内皮细胞，所述支持细胞包括平滑肌细胞、周细胞和成纤维细胞。我们采用功能实验、蛋白质组学和转录组学分析，研究了在基础状态及 H2O2 诱导的上皮氧化应激条件下，血管支持细胞和呼吸系统细胞对血管内皮表型的影响。多细胞环境在基础状态下增强了血管内皮屏障功能，并促进了呼吸系统细胞和血管细胞的分化。壁细胞改变了内皮细胞—基质相互作用、代谢及细胞骨架重塑，而呼吸系统细胞则促进了内皮细胞的有氧呼吸和静息表型。上皮氧化应激触发了所有呼吸系统和血管细胞中的炎症基因表达，同时诱导了内皮细胞和壁细胞中的凋亡、修复及促血管生成信号，并伴随着与 COPD 相关的细胞因子和趋化因子释放增加，包括 IL-6、TNF-β、IL-8、CCL5、CXCL9、PDGF 和 TGF-β。与 COPD 内皮数据集的比较分析证实，REVAS 可重现疾病相关内皮功能障碍的关键特征。这些发现表明，气道上皮损伤可驱动与炎症和血管重塑相关的下游血管反应，从而确立了 REVAS 作为一种具有人体相关性的研究平台，可用于 COPD 及相关肺部疾病中细胞—细胞相互作用的机制研究和治疗评估。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.04.730087v1?rss=1
🏷️ 慢阻肺 器官芯片 氧化应激 血管内皮功能障碍 肺部炎症 多细胞互作