撰稿：上海交通大学医学院附属新华医院 金倩 范建高
近年来，随着肥胖、糖尿病、代谢综合征的流行和酒精消耗量的增加，脂肪性肝病的发病率呈现逐年攀升趋势，俨然已成为严重威胁人类健康的一大疾病。脂肪性肝病的疾病谱包括酒精性肝病、代谢相关脂肪性肝病（旧称非酒精性脂肪性肝病）以及其他原因导致的脂肪肝，其中酒精性肝病和代谢相关脂肪性肝病是当前慢性肝损伤最常见的两大病因。代谢相关脂肪性肝病，作为全球发展最快的疾病之一，属于可逆性疾病，其疾病谱始于肝脏脂肪堆积，进而发展为脂肪性肝炎，表现为肝细胞损伤和炎症反应等。此时，如若不及时有效干预，便可进一步发展为更严重的病理状态（肝脏胶原反应性沉积和过量纤维结缔组织形成），并最终导致不可逆转的肝硬化和肝癌。
由于脂肪肝相关病理生理的复杂性，以及肝脏多种细胞类型、环境及基质效应的作用，因此缺乏肝细胞脂肪变性、脂肪性肝炎和肝纤维化模型。动物模型实验的主要局限性包括低通量所致大量时间成本，人与动物之间的遗传学差异，以及代谢相关脂肪性肝病造模缺乏脂肪性肝炎及炎症浸润的病理特征等。此外，对动物实验的日益关注的伦理问题已导致在全球范围内限制动物实验的趋势。而肝脏体外平面模型不能复刻人体肝脏诸多复杂结构，尤其是参与肝纤维化形成的细胞-细胞之间的相互作用。使用人原代肝脏细胞培养可以有效解决这一问题，但是由于存在异质性，该方法的可用性和可重复性非常有限。目前已有的体外实验模型包括三维（3D）肝球体和生物打印3D模型，但是这些模型是静态的，缺乏不同种类细胞之间的相互作用、适当的功能重现、可提高模型相关性的原位生物分析能力和动态线索等缺点。
为了针对脂肪性肝病的病因的发病机制的进一步研究，以及更高通量的药物筛选以减少脂肪堆积或防止脂毒性相关炎症或纤维化反应，建立可重复且精确的仿生体外模型显得至关重要。这种新的模型需要满足以下几点：可复制肝脏的复杂结构及相关细胞的代谢功能、合理的模型生理设计参数、非特异性吸收和药物清除功能、通过相似的机制和试验终点模拟体内应对损伤的反应。
最常使用的肝脏疾病的体外实验模型是体外肝脏的细胞分离培养或肝脏细胞株的体外试验。肝细胞的二维（2D）培养长期用作疾病模型和新药开发，是最简单的体外肝细胞培养方法，包括肝星状细胞的平面单培养、悬浮培养等。在个体发育过程中，多种发育信号精确调控、分化产生功能各异的细胞并长期稳定地维持其生理功能，而功能细胞一旦离开体内微环境便会迅速去分化并失去原先的功能。因此，由于2D培养无法复制肝小叶内动态理化信号和微环境结构等自然特征，肝细胞功能通常会迅速丧失。因此，既往的类似研究结果并不适用于人体，该培养方法也不适用于肝脏长期研究试验。然而，在某些情况下，微模式共培养物可数周保持稳定并保留肝脏某些特有的功能，但是这些模型在体内的基因表达和代谢活性的复制能力通常是有限的。
肝球体是另一种肝脏疾病的体外模型，它重建类似于天然的结构和功能的3D肝组织，可诱发肝脏脂肪堆积和胶原沉积。然而，它们通常是静态的，并且在多个细胞类型的架构和结合方面受到限制。为了改进这一点，研究人员利用人体细胞开发了3D模型，包括微流控、微生理平台，称为“肝脏芯片”模型。
（来源：《国际肝病》编辑部）
