甲状旁腺类器官更合适的构建方法及钙离子对类器官功能的影响

甲状旁腺是位于甲状腺附近的内分泌器官，通常由四个小腺体组成，在维持钙离子平衡方面发挥关键作用。当血清钙离子水平降低时，甲状旁腺通过分泌甲状旁腺激素(PTH)和嗜铬粒蛋白A(CHGA)来调节钙代谢。甲状旁腺主要由主细胞和嗜酸性细胞组成，其中主细胞占主导地位，表达钙敏感受体(CaSR)，这对钙调节至关重要。胶质细胞缺失2(GCM2)是调节CaSR转录并维持甲状旁腺细胞分化的转录因子。甲状旁腺功能异常与心血管、肾脏和骨骼疾病密切相关。

类器官是三维细胞培养模型，能够重现天然组织的结构、细胞组成和功能特征。与传统的二维培养相比，三维类器官通过实现全方位的细胞-细胞和细胞-基质相互作用，更准确地模拟体内微环境。因此，类器官在疾病建模、药物筛选和再生医学研究中已成为必不可少的工具。鉴于甲状旁腺的重要内分泌作用，开发可靠的甲状旁腺类器官模型可为研究钙相关疾病(包括甲状旁腺功能亢进、甲状旁腺功能减退和慢性肾病)提供强大的体外平台。尽管在这方面已有进展，但甲状旁腺类器官模型仍然有限，现有方案需要进一步优化。

近期，邵阳市中心医院胸外科戴斌/徐传博发布在Artificial organs期刊，题为Comparison of the Construction Methods of Parathyroid Organoids and Functional Influence of Calcium on Organoids的文章旨在确定更合适的方法来构建甲状旁腺类器官。研究结果不仅有助于优化体外甲状旁腺类器官构建技术，还为钙信号传导研究、药物测试及再生医学领域的未来应用奠定了基础。

研究结果

1，不同构建方法对甲状旁腺类器官活性的影响

研究比较了两种不同的培养条件构建甲状旁腺类器官。在VEGF-121阴性和血管紧张素阴性培养基中培养的类器官在第1天到第3天之间形态学变化不明显，ATP活性在同一时期显著下降(p<0.001)，表明生长受损和代谢活性降低。相反，在VEGF-121阳性和血管紧张素阳性培养基中培养的类器官显示类器官数量和大小显著增加，到第3天ATP活性显著提高(p<0.001)。补充培养基组的类器官直径也显著大于未补充组(p<0.01)，反映了增强的增殖能力和更活跃的基质扩张。

图1 不同甲状旁腺类器官构建方法对类器官活性的影响

2，甲状旁腺类器官的鉴定与验证

使用VEGF-121阳性和血管紧张素阳性配方培养的类器官进行进一步验证。STR分析显示其遗传谱与原始组织相匹配，表明保持了谱系特性。HE染色显示甲状旁腺类器官与天然组织之间具有相似的组织学特征，包括可比较的细胞形态和组织结构，为结构完整性提供了直接的视觉支持。免疫荧光结果显示类器官和来源组织均表达甲状旁腺特异性标志物PTH、GCM2、CaSR和CHGA，支持组织特异性分化。此外，ELISA检测显示PTH分泌在连续三代(P1-P3)中保持一致，表明在连续传代过程中内分泌功能稳定。

图2 甲状旁腺类器官的鉴定

3，低钙处理对甲状旁腺类器官的影响

将甲状旁腺类器官暴露于低钙(1.05mM)或正常钙(1.4mM)条件下1天和3天。显微镜评估显示两组之间在任一时间点均无可见的形态学差异，表明细胞外钙的适度降低不会损害类器官结构或完整性。ATP活性水平在两组之间也相当，表明基线活力和代谢功能保持稳定。然而，与正常钙组相比，低钙组的PTH分泌显著升高，表明尽管结构或代谢无变化，类器官仍保持对细胞外钙降低的生理性内分泌反应。Fluo-4染色显示低钙处理的类器官细胞内钙含量明显降低，与降低的细胞外钙环境一致。同时，CaSR免疫荧光显示低钙组与对照组相比受体表达显著降低，表明在低钙血症条件下钙感受能力下调。

图3 低钙治疗对甲状旁腺类器官活性、PTH分泌和钙信号的影响

4，高钙处理对甲状旁腺类器官的影响

将类器官用高钙(2.5mM)或正常钙(1.4mM)处理1天和3天。显微镜观察显示两组之间无显著形态学变化，表明钙水平升高不会损害类器官结构或生长模式。尽管如此，高钙组的ATP活性显著增加(p<0.01)，表明在高钙条件下代谢增强或增殖促进。有趣的是，与正常钙组相比，高钙组的PTH分泌明显降低(p<0.05)，表明对细胞外钙升高的经典抑制性反馈反应。Fluo-4染色显示高钙处理的类器官荧光强度明显增强，反映细胞内钙积累增加。同时，免疫荧光显示高钙组CaSR表达显著上调(p<0.001)，支持在高钙血症条件下钙感受通路的激活。

图4 高钙治疗对甲状旁腺类器官活性、PTH分泌和钙信号的影响

5，钙反应性的机制验证

研究进一步验证了类器官对不同钙浓度的功能性反应机制。低钙条件下，类器官表现出PTH分泌增加、细胞内钙水平降低和CaSR表达下调的特征，这与体内甲状旁腺对低钙血症的生理反应一致。高钙条件下，类器官显示PTH分泌抑制、细胞内钙水平升高和CaSR表达上调，重现了体内观察到的甲状旁腺激素的稳态抑制。这些结果表明类器官保持了完整的钙感受调节轴，能够在体外准确模拟甲状旁腺的生理功能。

全文总结

本研究确立了VEGF-121阳性和血管紧张素阳性培养方法能够更好地支持功能性甲状旁腺类器官的生成和维持。该优化的培养策略为建立稳定、功能完整的甲状旁腺类器官提供了实用且可重现的方案，为钙感受机制和甲状旁腺激素调节的进一步研究提供了体外模型。这些类器官可作为临床前平台，用于甲状旁腺功能亢进或功能减退的药物测试，并可能支持甲状旁腺功能不全的再生治疗策略。研究成果不仅有助于优化体外甲状旁腺类器官构建，还为未来在钙信号研究、药物测试和再生医学中的应用奠定了基础。此外，该模型系统可用于筛选调节甲状旁腺功能的化合物、建模相关疾病或探索甲状旁腺功能不全的再生应用。