尼古丁富集电子烟液的毒性机制解析：基于气液界面暴露的支气管细胞线粒体与氧化应激反应评估

《Molecular and Cellular Biochemistry》：Mechanistic toxicity profiling of nicotine-rich e-liquids: mitochondrial and oxidative stress responses in ALI-exposed bronchial cells

本研究针对电子烟与传统卷烟健康风险比较缺乏标准化评估的问题，研究人员通过气液界面（ALI）暴露模型，系统评估了四种市售尼古丁富集电子烟液对人支气管上皮细胞（H292）的毒性效应。结果显示，电子烟气溶胶中微量金属和微塑料污染物浓度低于WHO饮用水限值，且相较于1R6F参考卷烟烟雾，电子烟气溶胶未引发活性氧（ROS）生成，细胞毒性显著降低，线粒体完整性得以维持。该研究为电子烟减害潜力提供了体外实验证据，对烟草控制政策具有参考意义。

　　

传统卷烟燃烧产生的有害物质是多种慢性疾病的重要诱因，而电子烟作为新兴的烟草替代产品，其气溶胶中是否含有潜在危害成分、对呼吸道细胞会产生何种影响，一直是科学界和公众关注的焦点。尽管已有研究提示电子烟可能具有减害潜力，但由于实验方法缺乏标准化，不同研究结论往往相互矛盾，这为监管决策和消费者选择带来了困扰。为了解决这一问题，来自意大利卡塔尼亚大学等机构的研究团队在《Molecular and Cellular Biochemistry》上发表了一项研究，通过模拟人体呼吸道暴露环境的气液界面（ALI）模型，系统评估了四种市售尼古丁富集电子烟液对支气管上皮细胞的毒性效应，并与传统卷烟烟雾进行了比较。

为了回答上述问题，研究人员采用了多项关键技术方法：首先对电子烟液中的纳米/微塑料（NPs/MPs）和14种微量元素进行了定量分析；其次利用细胞游离系统评估了气溶胶的活性氧（ROS）生成潜力；最后通过气液界面暴露模型，对人支气管上皮细胞（NCI-H292）进行暴露，并采用中性红摄取（NRU）试验、膜联蛋白V（Annexin V）凋亡检测、实时细胞分析（RTCA）和高内涵筛选（HCS）系统JC-1荧光探针等技术，综合评价了细胞毒性、凋亡状况和线粒体膜电位变化。所有暴露实验均参照ISO标准化抽吸方案进行。

纳米-微塑料和微量元素分析

通过扫描电镜-能谱分析（SEM-EDX）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测发现，所有电子烟液样本中的微塑料含量介于51–1070颗粒/克，远低于瓶装饮用水常见水平；微量元素中除铁（76–110 μg/L）和个别样本中的砷（最高2.9 μg/L）外，其余有害金属如铅、镉、汞等均低于检测限，且所有检测值均低于WHO饮用水安全标准。

活性氧生成评估

在细胞游离体系中，1R6F卷烟烟雾从9口抽吸即开始剂量依赖性地产生大量ROS（H₂O₂当量最高达1885.8）。而含尼古丁的丙二醇/植物甘油（PG/VG）基础液在60口抽吸后才开始产生ROS，四种调味电子烟液则未检测到ROS生成，说明其氧化应激潜力极低。

通过NRU试验评估细胞活力

暴露24小时后，1R6F烟雾使细胞存活率降至32.02%，而所有电子烟样本（A–D）的细胞存活率均保持在90%以上，仅样本D略有下降（91.25%），但仍显著高于卷烟组。

通过膜联蛋白V凋亡试验评估细胞活力

1R6F烟雾暴露后仅有19.8%的细胞存活，且72.15%的细胞处于早期凋亡状态；相比之下，电子烟样本的存活细胞比例达64.7%–74.7%，早期凋亡细胞比例约为23.5%，未见显著晚期凋亡或坏死增加。

通过RTCA评估细胞活力

实时细胞阻抗监测显示，1R6F烟雾在8小时内即导致细胞死亡；PG/VG及含尼古丁PG/VG组在24小时细胞活力下降约40%，但48小时后有所恢复；而四种调味电子烟液的细胞生长曲线与空气对照组无显著差异，说明其短期细胞毒性可忽略。

线粒体电位评估

JC-1探针检测显示，1R6F烟雾在14小时内引起线粒体完全去极化；而电子烟样本仅引起短暂、可逆的线粒体膜电位波动，样本B和D在暴露后期出现轻度去极化，但整体影响远低于卷烟组。

本研究通过多维度毒性评估表明，在标准化实验条件下，市售调味电子烟液所含污染物水平极低，其气溶胶不仅不引发ROS生成，对支气管上皮细胞的细胞毒性、凋亡诱导及线粒体功能干扰也显著低于传统卷烟。这些结果为电子烟作为减害工具提供了有力的体外毒理学证据，也为相关产品的质量控制和法规制定提供了科学依据。研究者也指出，本研究仅关注急性暴露效应，长期使用的影响仍需进一步探索。