《Separations》：Wildfire Smoke Exposure Accelerates Age-Related Functional Decline in Caenorhabditis elegans
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野火烟雾（WFS）是细颗粒物（PM2.5）日益增加的来源，其心肺风险已有充分记录，但其对机体衰老与功能衰退的影响仍未被充分理解。研究人员利用线虫秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）表征模拟WFS PM2.5暴露（0.095–1000 μ
野火烟雾（WFS）是细颗粒物（PM2.5）日益增加的来源，其心肺风险已有充分记录，但其对机体衰老与功能衰退的影响仍未被充分理解。研究人员利用线虫秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）表征模拟WFS PM2.5暴露（0.095–1000 μg/mL）对存活与年龄相关功能结局的剂量依赖影响。在成虫期特定时间点评估运动与形态学，随后对WFS暴露线虫的未暴露子代进行相同测试以检测大体跨代效应。亲代（P0）线虫接受单次24小时WFS暴露后，在高浓度下表现出剂量依赖的寿命缩短，在较低浓度下出现显著的神经肌肉功能损伤。单次P0 WFS暴露亦足以诱导多项运动与形态学指标缺陷，但这些读数在F1子代中几乎完全恢复。此外，对P0线虫进行RNA测序（RNA-seq）以揭示体内观察背后的生物学过程，发现WFS相关的类衰老转录组特征。综上，结果表明急性WFS暴露足以诱导年龄相关功能衰退，并确立秀丽隐杆线虫作为量化WFS驱动毒性的可扩展、低成本体内平台。
研究背景与立项依据：气候变化导致野火事件频次与持续时间上升，野火烟雾（WFS）成为细颗粒物（PM2.5，直径<2.5 μm）的重要来源，其与呼吸道疾患、心肺住院及痴呆风险增加相关，并被认为可能干扰衰老生物学标志、加速老化进程。然而WFS PM2.5是否诱导年龄相关功能衰退、是否产生持续跨代效应，此前缺乏系统证据。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）具备生命周期短、基因组注释完善、拥有保守应激与解毒通路等优势，是研究环境颗粒物毒性的适用体内模型。研究人员据此假设急性WFS暴露将加速线虫年龄相关健康与功能衰退，并在《Separations》发表该研究，为毒理与衰老交叉领域提供量化平台。
主要技术方法概述：研究采用科罗拉多州立大学定制石英管炉系统燃烧黄杉枝模拟WFS，收集颗粒物并以甲醇提取、M9缓冲液重悬配制暴露液；野生型N2线虫经年龄同步化后于L4期接受24小时涂膜暴露。寿命与神经肌肉功能借助NemaLife微流控芯片与WormLab追踪速度、咽泵率；跨代运动学比较P0与未暴露F1子代；转录组学对第5天与第10天成虫进行RNA-seq（Illumina NovaSeq，ce10基因组比对，DESeq2差异分析，g:Profiler富集）。样本队列来源于标准培养的N2 Hermaphrodites，无临床人群队列。
研究结果
3.1 WFS暴露降低线虫寿命与健康寿命：范围探索（10–1000 μg/mL）显示500–1000 μg/mL致群体6天内全死，10–100 μg/mL降低存活率；精细剂量（0.095–30 μg/mL）中30 μg/mL使最大寿命降低约16%，第10天咽泵率降约75%、平均速度降约20%，低剂量即损健康寿命（healthspan）。
3.2 WFS致P0运动与形态剂量依赖改变且跨代有限遗传：100 μg/mL使P0第3天成虫体长、面积、直线距离近翻倍，50 μg/mL使蠕动速度降约25%，100 μg/mL使倒转次数降约25%；除直线距离在F1中微弱留存外，其余运动形态缺陷在未见暴露的F1子代几乎完全复原。
3.3 WFS激活氧化/Ⅰ相代谢并抑制肌肉基因表达：第5天WFS暴露组与对照老年（第10天）共享大量差异表达方向，老化上调基因74%被WFS上调、下调基因82%被WFS下调，呈“类衰老”转录特征。富集分析示上调基因聚于氧化与Ⅰ相代谢（phase I metabolism），下调基因聚于肌肉功能与组织，呼应体内神经肌肉衰退，并触及胰岛素/IGF-1信号等保守长寿通路。
讨论与结论翻译：野火频发使WFS PM2.5成为与年龄相关疾病的重要环境因子，但PM2.5如何交集衰老机制未明。研究人员证明单次急性模拟WFS PM2.5暴露足以缩短线虫寿命、损伤神经肌肉功能、改变运动形态并诱导类衰老转录组特征。名义质量浓度非吸入等效剂量，属受控质量基准毒理范式。F1运动形态韧性或源于种系染色质重编程与小RNA记忆衰减；P0 100 μg/mL体长面积增加或为形态扰动而非生长增强。转录组示老化主效应强于WFS，但WFS第5天已镜像第10天对照，提示转录加速老化。局限包括无创呼吸模拟、未做PM化学全表征、类衰老特征或含未愈损伤成分、关联非因果。结论：即便单次急性WFS暴露亦可加剧功能衰退、陡化衰老轨迹；虽线虫不直接建模人呼吸道病，但其运动与咽泵衰退证明WFS PM2.5可扰乱保守神经肌肉与衰老相关过程，与人类流行病学中氧化应激、蛋白稳态失衡、线粒体功能障碍及慢性炎症等共有特征吻合，确立线虫作为毒理-衰老交叉研究的可扩展平台，为后续复杂模型与机制靶向研究奠基。
