MI-181 在烟草烟雾暴露的气道上皮模型中增强纤毛化和纤毛长度

为什么微小的肺毛很重要

每次呼吸时，气道都依赖被称为纤毛的微小毛发来清扫灰尘、病原体和化学物质。香烟烟雾以损害这些微小清洁工而闻名，助长了慢性阻塞性肺病（COPD）等慢性肺病的发生。本研究探讨了一种实验室设计的化合物 MI-181 是否能在一套逼真的人类气道模型中帮助再生并修复受烟雾损伤的纤毛。

吸烟如何干扰肺部清洁队

气管和支气管的内层覆盖着多纤毛细胞——这些细胞携带数十根可活动的纤毛，将黏液和捕获的颗粒向咽喉推进。多年来的研究表明，香烟和电子烟烟雾会缩短这些纤毛、减少多纤毛细胞的数量，并扰乱其结构。发生这种情况时，黏液和污染物滞留，促进感染和慢性炎症。在分子层面上，烟雾抑制了一个关键基因调控因子 FOXJ1 的活性，而 FOXJ1 通常会开启构建和固定活动纤毛所需的许多组成部分。

构建实验室培养的气道以模拟真实肺

为测试 MI-181 是否能抵消这种损伤，研究人员使用取自三位不吸烟供体的气管和支气管基底干细胞。在实验室中，他们将这些细胞培养在多孔膜上，然后使顶部暴露于空气，形成一种“气-液界面”，促使细胞形成类似真实肺的分层纤毛化气道表面。当纤毛完全发育后，培养物在三天内暴露于研究级香烟烟雾的烟雾脉冲，然后在随后的两天里允许其恢复，同时给以或不给予不同剂量的 MI-181。

帮助受损纤毛长得更长

显微镜图像显示，香烟烟雾使三位供体的纤毛变短，在其中两位供体中还减少了被纤毛覆盖的面积，意味着能够正常多纤毛化的细胞变少。当仅让烟雾暴露的培养物自行恢复时，纤毛部分再生。在恢复期加入 MI-181 则促进了这种再生：在所有三位供体中，纤毛比未处理的对照组更长，甚至达到或超过正常长度。对于烟雾暴露后纤毛覆盖面积缩小的供体，低剂量 MI-181 增加了被纤毛覆盖的表面积，尽管具体反应在个体间存在差异，提示人群对该药物的响应可能存在天然差别。

修复纤毛的内部结构

团队还评估了新生纤毛的内部构造是否正确。他们使用一种名为透射电子显微镜的高分辨率技术检查了一位供体的纤毛横截面。烟雾暴露后，许多纤毛显示出内部缺陷——驱动摆动的微管结构排列畸变。即使在短期无治疗的恢复后，部分缺陷仍然存在。相比之下，在恢复期间接受 MI-181 处理的培养物中，纤毛表现出典型的“9+2”微管模式，这与健康活动纤毛的期望结构一致，表明药物支持的再生恢复了正常的内部结构，而不仅仅是长度。

这对烟雾损伤肺部的人可能意味着什么

该研究表明，MI-181 可促使受损的气道细胞再建更长、结构正常的活动纤毛，并在某些情况下在香烟烟雾损伤后恢复更多的纤毛覆盖面积。MI-181 可能通过释放纤毛所需的构建蛋白来发挥作用，并且在大多数供体中还倾向于提高 FOXJ1 水平，帮助细胞重新激活其纤毛构建程序。由于实验仅在来自三位个体的体外培养组织中进行，且并未直接测试纤毛的摆动效率或黏液清除功能，这仍然是一个早期概念验证。然而，该结果指向一种前景：未来药物或能帮助恢复吸烟者和 COPD 患者的肺部自然清洁系统，通过修复而不仅仅是缓解烟雾引起的损伤，从而改善气道健康。

引用: Gholkar, A.A., Cherry, C., Gimeno, T.V. et al. MI-181 enhances ciliation and cilia length in a cigarette smoke exposed airway epithelial model. Sci Rep 16, 6136 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37296-2

关键词: 气道纤毛, 香烟烟雾, 慢性阻塞性肺病, 上皮修复, MI-181