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目的:建立电子烟气溶胶染毒的动物和细胞模型,研究长期电子烟气溶胶暴露对小鼠肺组织和人支气管上皮细胞的损伤作用并初步探讨其分子机制。方法:(1)建立小鼠长期被动吸入电子烟气溶胶/烟雾模型。将24只雄性清洁级C57BL/6J小鼠随机分成对照组(空气组)、电子烟气溶胶组、香烟烟雾组。每周记录各组小鼠体重变化情况。(2)肺功能测量:设置好呼吸参数,测量用力肺活量(FVC)、第50毫秒呼吸容积(FEV0.05)、气道阻力(Rn)、组织阻尼(G)和组织弹性(H)。(3)收集小鼠左肺用于HE、Masson染色、免疫组化。(4)ELISA法检测小鼠血清、肺泡灌洗液、肺组织匀浆中炎症指标(IL-6、TNF-a、IL-1β、IFN-γ和IL-8)。(5)分别采用黄嘌呤氧化酶法、硫代巴比妥酸法检测血清、肺泡灌洗液、肺组织匀浆中的超氧化物歧化酶、丙二醛水平。(6)建立细胞染毒模型:将Beas-2B细胞分成对照组、电子烟IQOS组、CSE组,每组三个样本。IQOS组加入含1%的IQOS气溶胶提取物的完全培养基处理;CSE组加入含1%CSE的完全培养基;对照组加入0%IQOS气溶胶提取物/CSE完全培养基。共处理3月。(7)通过高通量测序技术检测电子烟IQOS处理组、CSE处理组和对照组的基因变化情况,筛选出差异表达基因,并进行GO通路及KEGG通路富集分析。结果:(1)小鼠一般情况及体质量变化:IQOS及香烟组小鼠较对照组均出现毛发枯燥,活动减少,食欲下降,呼吸急促等表现,实验过程中各组小鼠无死亡。IQOS及香烟组小鼠体质量均较同时间点对照组降低(p<0.05)。IQOS组小鼠体质量与香烟组比无明显差别(p>0.05)。(2)肺功能结果:IQOS和香烟组小鼠组织阻尼(G),组织弹性(H),FEV0.05/FVC均低于对照组(p<0.05);IQOS和香烟组小鼠FVC、气道阻力(Rn)较对照组均显著增加(p<0.05)。而IQOS组小鼠的气道阻力(Rn)、组织阻尼(G)、组织弹性(H)、用力肺活量及FEV0.05/FVC与香烟组比差别无统计学意义(p>0.05)。(3)IQOS和香烟组小鼠血清、肺泡灌洗液和肺组织匀浆IL-6、TNF-a均明显高于对照组小鼠(p<0.05),而IQOS组和香烟组差异无统计学意义(p>0.05)。(4)IQOS和香烟组小鼠血清、肺泡灌洗液和肺组织匀浆SOD均明显低于对照组(p<0.05),MDA均高于对照组小鼠(p<0.05),而IQOS组和香烟组间差异无统计学意义(p>0.05)。此外,IQOS组小鼠肺组织中的SOD水平高于香烟组(p<0.05);IQOS组小鼠血清和肺中的MDA水平低于香烟组(p<0.05)。(5)肺组织HE染色:IQOS和香烟组小鼠较对照组均出现肺泡腔扩大,肺泡间隔局部破裂,肺泡腔融合和肺气肿形成。平均线性截距(MLI)显示:IQOS组(41.6±1.6)μm,香烟组(44.6±1.8)μm,对照组(31.5±1.6)μm。与对照组相比,IQOS组和香烟组均有所扩大(p<0.05),而IQOS组和香烟组之间没有显着差异(p>0.05)。(6)肺组织Masson染色:IQOS和香烟组小鼠气道壁均较对照组增厚(p<0.05,p<0.01),而IQOS组与香烟组差别无统计学意义(p>0.05);IQOS和香烟组小鼠气道壁胶原蛋白沉积均较对照组增加(p<0.01),然而IQOS组与香烟组差别无统计学意义(p>0.05)。(7)免疫组化结果:IQOS和香烟组小鼠支气管上皮中E-cadherin表达均较对照组减少(p<0.01),而IQOS组与香烟组差别无统计学意义(p>0.05);α-SMA表达均较对照组增加(p<0.05),而IQOS组与香烟组差别无统计学意义(p>0.05)。(8)高通量测序:与对照组相比,IQOS组共有2572个差异表达基因,其他包括1592个上调基因和980个下调基因。CSE组共有2092个差异表达基因,其中包括1171个上调基因和921个下调基因。此外,还发现在IQOS组和CSE组有1530个重叠基因。GO富集显示:在IQOS组前20条注释中,有16条是和CSE组是相同的。这些富集的GO术语主要分类为细胞成分。KEGG通路富集分析IQOS组有13条差异通路;CSE组有7条差异通路,且IQOS组和CSE组最主要集中在细胞粘附、细胞间相互作用因子通路。结论:长期电子烟气溶胶暴露可导致小鼠生长受限、氧化抗氧化失衡、炎症因子增加、EMT发生,进而发生气道重塑、最终导致肺功能降低;也可导致人支气管上皮细胞转录组发生变化,进而影响上皮细胞功能。因此,吸食电子烟并不安全,不是传统香烟很好的替代品。