香烟烟雾中的重金属向肺组织转移：导致大鼠肺功能受损及支气管肺泡微生物群失衡

《Biological Trace Element Research》：Heavy Metal Transfer from Cigarette Smoke to Lung Tissue: Inducing on Pulmonary Function and Bronchoalveolar Microbiome Dysregulation in Rats

本研究评估了香烟烟雾及其重金属成分对SD大鼠长期暴露后的呼吸系统影响，发现金属在肺组织积累，导致肺功能下降、病理损伤，并改变支气管肺泡微生物群，为人类呼吸道健康研究提供依据。

　　

摘要

吸烟是全球主要的健康危害之一，每年导致数百万人死亡。本研究旨在评估长期暴露于香烟烟雾及其所含重金属成分对Sprague–Dawley（SD）大鼠呼吸系统的影响。同时，研究还试图阐明相关机制，并识别与呼吸系统病变相关的关键生物标志物和微生物类群，从而为未来关于香烟烟雾对人类呼吸健康影响的研究提供科学依据。SD大鼠被随机分配到香烟烟雾暴露组（CS）或对照组（C）：CS组持续暴露于香烟烟雾中，而对照组未接受任何特殊处理。通过测量烟草和烟灰中的重金属含量来估算外部暴露量。暴露期结束后，进行了肺功能测试，量化了肺组织中的重金属含量，并对肺组织进行了苏木精-伊红（HE）染色以进行组织病理学分析；同时分析了支气管肺泡灌洗液（BALF）中的微生物群落结构。数据分析使用了SPSS和R软件。研究发现，有七种重金属——汞、铅、镍、铜、锌、镉和砷——从烟草转移到了香烟烟雾中，其中镉（Cd）的转移效率最高。与对照组相比，CS组肺组织中的所有金属浓度均升高，尤其是镉（Cd）、铜（Cu）和锌（Zn）的水平差异显著。香烟烟雾暴露显著改变了呼吸参数，包括呼吸频率（f）、功能残气量（Frc）、气道阻力（sRaw）和峰值吸气流量（PIF）。镍（Ni）与气道阻力（sRaw）呈正相关；铜（Cu）与呼吸频率（f）和气道阻力（sRaw）呈正相关，与峰值吸气流量（PIF）呈负相关；镉（Cd）与气道阻力（sRaw）呈正相关，与峰值吸气流量（PIF）呈负相关。组织病理学检查证实CS组存在严重的肺损伤。微生物组成也出现了显著差异，尤其是Blastomonas、Rothia及其他微生物类群（p < 0.05）。长期暴露于香烟烟雾及其所含重金属会导致严重的肺功能障碍，并改变支气管肺泡微生物群落，从而导致大鼠肺部严重损伤。