加热烟草制品IQOS排放物对人类支气管上皮细胞转录组的改变及其分子毒性机制研究

本研究针对加热烟草产品IQOS作为"减害替代品"的科学依据不足问题，通过对比IQOS提取物与香烟烟雾提取物对人原代支气管上皮细胞的转录组影响，发现IQOSE可诱导细胞周期阻滞、内质网应激及自噬/线粒体自噬通路异常，并首次揭示其与慢性阻塞性肺疾病等吸烟相关肺部疾病的基因关联，为评估新型烟草制品的健康风险提供了重要分子证据。

　　

在全球控烟政策不断收紧的背景下，烟草公司推出的加热烟草产品（HTPs）正以"减害替代品"的姿态迅速占领市场。其中菲利普·莫里斯国际公司生产的IQOS已进入80多个国家，其核心技术通过加热而非燃烧烟草来产生气溶胶。虽然厂商宣称IQOS能显著降低有害物质释放，但独立于烟草行业的毒理学证据十分有限，特别是其对人体呼吸系统第一道防线——支气管上皮细胞的分子水平影响仍属未知领域。

为填补这一关键空白，荷兰马斯特里赫特大学的研究团队在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》发表了开创性研究。他们采用国际标准方法制备香烟烟雾提取物（CSE）和IQOS提取物（IQOSE），通过液相色谱-质谱法检测发现IQOSE的尼古丁浓度竟是CSE的4倍。研究团队从3名既往吸烟者（64-73岁）体内分离原代支气管上皮细胞（PBECs），分别暴露于1%CSE、1%IQOSE、3%IQOSE及等效尼古丁浓度（1.5/6/18 μg/mL）24小时，随后通过RNA测序和Western blot等技术系统评估了细胞转录组和蛋白水平的变化。

关键技术方法包括：使用线性泵系统标准化制备气溶胶提取物；通过LC-MS精确量化尼古丁浓度；对三名捐赠者来源的PBECs进行体外暴露实验；采用RNA测序（NovaSeq 6000平台）分析转录组变化；应用DESeq2进行差异表达基因分析；通过GSEA进行GO术语和疾病富集分析；利用Western blot验证关键蛋白表达。

研究结果揭示三大核心发现：

1. 1.
   转录组响应存在显著个体差异
   RNA测序数据显示不同捐赠者对相同暴露条件的响应程度差异巨大。其中女性捐赠者（Donor 1）细胞最为敏感，3%IQOSE处理导致9960个差异表达基因（DEGs），而男性捐赠者响应相对较弱。值得注意的是，尼古丁单独暴露几乎不引起转录组变化，表明IQOSE的毒性作用主要来自尼古丁以外的水溶性成分。
2. 2.
   IQOSE特异性影响细胞周期与质量控制通路
   在所有捐赠者中，3%IQOSE均显著下调细胞周期进程相关通路。在敏感捐赠者中，IQOSE特异性抑制DNA复制与修复通路，同时上调内质网应激（ER stress）相关基因。更引人注目的是，3%IQOSE显著激活自噬（autophagy）和线粒体自噬（mitophagy）通路，SQSTM1、GABARAPL1等关键蛋白表达异常，提示细胞质量控制机制受损。
3. 3.
   疾病关联性分析提示健康风险
   疾病富集分析发现，CSE和IQOSE暴露均可激活慢性阻塞性肺疾病（COPD）相关通路。在敏感捐赠者中，IQOSE还影响肺大细胞癌相关基因网络，首次从分子层面提示IQOS使用与肺部疾病存在的潜在关联。

这项研究突破了以往基于细胞系研究的局限性，首次在原代人体支气管上皮细胞中系统揭示IQOS排放物的分子毒性机制。研究发现尽管个体响应存在差异，但IQOSE在所有捐赠者中均能诱导与吸烟相关肺部疾病特征性的基因表达谱。特别值得关注的是，IQOSE对基底上皮细胞增殖能力的抑制可能影响气道修复功能，而自噬/线粒体自噬通路的紊乱与COPD病理机制高度吻合。研究结果不仅为监管机构制定新型烟草产品政策提供了科学依据，更警示消费者所谓"减害产品"仍存在不可忽视的健康风险。未来需要更大样本量的研究来验证这些发现，并进一步探索性别、遗传背景等因素对烟草产品毒性的调节作用。