鼻吸式维生素E醋酸酯暴露诱导小鼠电子烟相关肺损伤模型建立及巨噬细胞功能障碍机制研究

《Respiratory Research》：A mouse model of E-cigarette or vaping product use-associated lung injury (EVALI) induced by nose-only exposure to aerosolized vitamin E acetate and associated macrophage dysfunction

为解决电子烟使用相关肺损伤(EVALI)致病机制不明的问题，研究人员通过鼻吸式暴露系统建立维生素E醋酸酯(VEA)诱导的小鼠EVALI模型，发现VEA通过直接细胞毒性和巨噬细胞介导的炎症反应导致急性肺损伤，为临床诊断和治疗提供新靶点。该成果发表于《Respiratory Research》。

　　

近年来，电子烟使用相关肺损伤(EVALI)的爆发引发全球公共卫生关注。2019年以来，全球报告超过2000例病例，患者多为18-34岁年轻男性，临床表现从轻度呼吸困难到需要机械通气的严重低氧性呼吸衰竭不等。尽管90%的EVALI患者支气管肺泡灌洗液(BALF)中检出维生素E醋酸酯(VEA)，但其致病机制仍存在争议。现有动物模型多采用全身暴露或气管内滴注方式，无法准确模拟人类实际吸食电子烟的情形。

为破解这一难题，Xuanrong Bao等研究者创新性地采用鼻吸式暴露系统，结合商用电子烟设备，建立了更接近真实场景的VEA诱导EVALI小鼠模型。研究发现，VEA吸入不仅直接损伤肺泡上皮细胞，还通过诱导肺泡巨噬细胞持续促炎极化、削弱凋亡细胞清除能力，导致急性肺损伤。这一成果为阐明EVALI发病机制提供了重要实验依据，相关论文发表在呼吸领域权威期刊《Respiratory Research》上。

研究团队运用了多项关键技术：采用CORESTA标准参数(55 mL/3秒，每30秒1次)的鼻吸式VEA暴露系统；通过肺湿干重比、BALF蛋白检测评估肺损伤程度；结合HE染色和透射电镜观察超微结构改变；利用流式细胞术分析巨噬细胞表型；采用体外凋亡细胞吞噬实验评估巨噬细胞功能；最后通过RNA测序揭示差异表达基因及信号通路。

研究结果部分：

1. 1.

   Validation of mouse lung inflammation and injuries

   6天VEA暴露导致小鼠体重显著下降(第3天达峰值21.58±0.356g)，肺湿干比升高提示肺水肿，BALF中蛋白含量和细胞总数增加，RAGE(晚期糖基化终末产物受体)水平上升。HE染色显示肺泡间隔增厚、泡沫样巨噬细胞浸润及成纤维细胞增生，免疫荧光证实巨噬细胞(F4/80+)和凋亡细胞(TUNEL+)浸润增加。

1. 1.

   Changes in airway functions

   气道功能检测显示VEA组呼吸频率显著增加(VEA3:304.2±17.52次/分)，潮气量先降后升，肺动态顺应性(Cdyn)降低。这些改变与临床EVALI患者呼吸困难症状相符。

2. 2.

   Pulmonary lipid-laden macrophages and ultrastructural changes

   油红O染色显示肺泡腔和BALF中出现脂质 laden巨噬细胞。透射电镜观察到II型肺泡上皮细胞肥大、线粒体肿胀，I型上皮细胞与基底膜分离，肺泡巨噬细胞胞浆内出现高电子密度吞噬体。

1. 1.

   Macrophage pro-inflammatory polarization and dysfunction

   流式显示CD45⁺CD11b⁺F4/80⁺CD86⁺CD206^-促炎表型巨噬细胞增多，ROS水平升高。细胞因子检测发现IL-6、IL-1β等促炎因子持续升高，而TGF-β1在第3天达峰后下降。体外实验证实VEA暴露组巨噬细胞对凋亡Jurkat细胞的清除能力显著降低。

2. 2.

   RNA-seq analysis

   测序分析发现1384个基因上调，2057个下调。GO分析显示"T细胞活化"、"白细胞迁移"等通路富集；KEGG分析提示"IL-17信号通路"、"PI3K-Akt通路"激活，与临床EVALI炎症特征高度吻合。

结论部分强调，该研究首次建立鼻吸式VEA暴露EVALI模型，证实VEA通过双重机制致病：直接细胞毒性导致肺泡损伤，以及巨噬细胞持续活化引发的炎症级联反应。特别是发现肺泡巨噬细胞内高电子密度吞噬体的超微结构特征，为EVALI诊断提供了潜在标志物。研究不仅为阐明EVALI发病机制提供新视角，其建立的标准化暴露系统更为后续毒理学研究奠定方法学基础。

值得注意的是，该模型成功模拟了临床EVALI的关键特征：泡沫样巨噬细胞浸润、促炎因子升高和呼吸道功能障碍。未来研究可在此基础上探索特异性生物标志物和靶向干预策略，为这一新兴公共卫生问题的临床管理提供科学依据。