电子香烟与香烟烟雾对小鼠肺部功能和免疫反应的长期影响比较研究

《BMC Pulmonary Medicine》：Vaping versus smoking: a quest for long-term impact in a mouse model

本研究针对电子香烟(ECA)长期健康风险尚不明确的问题，通过对比传统香烟(CS)暴露，系统评估了不同功率设置(18W/30W)ECA对小鼠肺部功能、免疫反应及转录组的慢性影响(3/6个月)。结果发现ECA30W可导致类似CS的肺气肿样改变和代谢紊乱，但炎症特征存在差异(IL-22特异性上调)，且转录组扰动显著低于CS。研究首次揭示适度ECA暴露仍可引发持续性肺功能损伤和特异性免疫调控，为电子烟安全性评估提供了重要实验依据。

　　

随着电子香烟(E-cigarette)在全球范围内的迅速普及，其作为传统香烟替代品的安全性评估成为公共卫生领域的重要议题。虽然电子香烟通过加热烟液产生气溶胶(ECA)，避免了烟草燃烧产生的多种致癌物，但烟液中的尼古丁、丙二醇、甘油及调味剂等在加热过程中可能形成新的化合物，对呼吸系统产生潜在影响。目前，关于电子香烟长期使用对肺部功能、免疫调节及分子通路的影响，尤其是与传统香烟(CS)的比较研究仍缺乏系统证据。

为此，研究团队在《BMC Pulmonary Medicine》发表论文，通过建立小鼠慢性吸入模型，模拟人类长期暴露场景，系统对比不同功率(18W/30W)电子香烟气溶胶与标准研究香烟(3R4F)烟雾对肺部病理改变、免疫细胞浸润、炎症因子网络及全基因组表达的影响。研究首次揭示，即使是适度暴露(1小时/天)，电子香烟仍可引发独特的肺功能损伤模式，其免疫调控机制与传统香烟存在显著差异，为电子烟风险评估提供了关键实验依据。

研究采用以下关键技术方法：通过鼻吸入暴露系统进行为期3/6个月的慢性动物实验；利用柔性通气系统(FlexiVent)评估肺功能参数；采用多色流式细胞术分析支气管肺泡灌洗液(BAL)及肺组织免疫细胞亚群；通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测炎症因子水平；结合组织病理学评分和平均线性截距(MLI)量化肺损伤；应用全基因组微阵列进行转录组学分析及IPA通路富集分析。

电子香烟暴露导致肺功能损伤与组织重构

通过肺压力-容积(PV)环曲线分析发现，30W ECA暴露3个月后小鼠肺静态顺应性(Cst)显著增加，呈现肺气肿样改变，与传统香烟暴露效果相似。组织学检查进一步证实ECA30W组肺泡壁破坏加剧，MLI值显著增大，而18W ECA则引起气道阻力升高。慢性暴露6个月后，30W ECA组肺气肿特征持续存在，且支气管上皮出现增生、异型性改变等病理性重构。

肺部免疫反应呈现暴露特异性调控模式

流式细胞术分析显示，与传统香烟引起的广泛炎症细胞（如中性粒细胞、树突状细胞）募集不同，ECA暴露特异性激活抗原呈递细胞。30W ECA组肺泡巨噬细胞(AM)和炎症单核细胞(IMo)的MHC-II（I-A^b）表达显著上调，肺组织中CD4⁺/CD8⁺ T细胞数量增加。细胞因子检测发现30W ECA组支气管肺泡灌洗液中IL-22和趋化因子CXCL1/CXCL2/CXCL17水平特异性升高，而传统香烟组以IL-17反应为主。这种Th22极化倾向提示ECA可能通过独特通路驱动肺黏膜免疫失衡。

全身性免疫效应与代谢紊乱

研究发现电子香烟暴露具有系统性影响。脾脏中自然杀伤T细胞(NKT)数量增加，T细胞分泌IL-22能力增强，而血清中IL-6、TNF-α等促炎因子反而降低，呈现免疫调节的复杂性。同时，所有暴露组小鼠体重增长减缓，转录组数据提示脂代谢相关基因（如Pla1a、Plcb1）紊乱，可能与烟液中甘油代谢干扰有关。

转录组学揭示差异毒性机制

基因表达谱分析表明，传统香烟主要激活芳香烃受体(AhR)通路，显著上调Cyp1a1/Cyp1b1等代谢酶基因；而电子香烟则特异性影响醛脱氢酶家族基因（Aldh3a1等）和氧化应激相关基因（Hmox1、Slc7a11）。值得注意的是，18W ECA引起的转录组扰动反而比30W更显著，提示低功率气溶胶可能通过不同物理化学特性引发特异性细胞应激反应。

研究结论表明，长期暴露于电子香烟气溶胶会导致功率依赖性的肺功能损伤，30W高功率设置可引起类似传统香烟的肺气肿样改变，但免疫炎症特征存在本质差异（IL-22 vs IL-17极化）。转录组学证据进一步证实电子香烟通过差异于传统香烟的分子通路（如氧化应激、脂代谢）发挥作用。这些发现突破了传统香烟毒性研究的范式，揭示了电子香烟独特的生物效应谱，为制定基于功率参数和暴露剂量的电子烟风险评估标准提供了科学依据，对公共卫生政策制定具有警示意义。