电子烟蒸汽暴露对人体气道上皮细胞离子运输的影响：不容忽视的危害

《Lung》：Effect of Electronic Cigarette Vapour Exposure on Ca2+- and cAMP-Dependent Ion Transport in Human Airway Epithelial Cells

研究人员为探究电子烟蒸汽（e-vapour）对离子运输的影响，以多种细胞为模型开展研究，发现其可致离子运输功能障碍，这表明电子烟并非无害。

　　在过去的十几年里，电子烟的热度呈爆发式增长，很多人将其视为传统香烟的 “健康替品”，尤其是青少年群体，对电子烟的青睐程度远超传统烟草香烟。然而，事实真的如此吗？传统香烟烟雾（CS）早已被证实是诱发肺部疾病的重要危险因素。香烟烟雾会干扰气道上皮细胞的正常离子运输功能，正常的气道表面水化离不开气道上皮细胞活跃的离子运输活动，而香烟烟雾会破坏这一过程。像环磷腺苷（cAMP）和钙离子（Ca²⁺）作为重要的信号分子，在调节跨上皮氯离子（Cl^-）运输中发挥着关键作用，可香烟烟雾却会损害依赖 cAMP 和 Ca²⁺的 Cl^-分泌，导致气道表面脱水，影响黏液纤毛清除功能。不仅如此，香烟烟雾还会阻碍囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）的基因表达、蛋白质合成及功能发挥。由此可见，香烟引发的疾病，如慢性支气管炎等，或许与后天性 CFTR 缺乏存在关联。

反观电子烟，虽然备受追捧，但它对呼吸道健康的影响却尚未得到全面且深入的评估。电子烟通过呼吸道吸入的液体中含有丙二醇、甘油、调味化合物以及尼古丁等成分。已有研究显示，电子烟暴露可能引发离子通道功能障碍，破坏呼吸道上皮的屏障功能，加重呼吸道合胞病毒感染，诱发气道炎症和黏液过度分泌，还会削弱黏液纤毛清除功能。在这样的背景下，为了深入了解电子烟蒸汽（e-vapour）对人体的影响，来自香港中文大学生物医学学院的研究人员开展了一项研究，相关成果发表在《Lung》杂志上。

在本次研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们培养了 16HBE14o^-细胞、Calu-3 细胞以及原代人支气管上皮细胞（HBEs），构建了体外细胞模型。利用 Buxco Smoke Generation and Delivery System，让细胞分别暴露于电子烟蒸汽、传统香烟烟雾或空气中。通过同时测量荧光信号和短路电流（I_SC，一种反映电生成离子运输的指标），来评估离子运输情况。使用基于 cAMP 直接激活的交换蛋白（Epac）的单多肽荧光共振能量转移报告基因，测量 forskolin 诱导的 cAMP 变化。还通过 Western blotting 技术检测相关离子通道和转运蛋白的蛋白质表达水平。

研究结果如下：

1. 对 16HBE14o^-细胞的影响：研究人员发现，UTP 可通过激活 P2Y₂或 P2Y₄嘌呤能受体，使 16HBE14o^-细胞内 Ca²⁺浓度（[Ca²⁺]_i）升高，进而促进 Cl^-分泌，引起 I_SC增加。但暴露于不同品牌电子烟蒸汽后，UTP 诱导的 [Ca²⁺]_i和 I_SC增加均显著降低。同样，用 forskolin 刺激细胞以升高细胞内 cAMP 水平和 Cl^-分泌时，电子烟蒸汽也显著抑制了 forskolin 介导的 FRET 比率（反映 cAMP 水平）和 I_SC的增加。并且，这种抑制作用与电子烟液的品牌无关，与传统香烟烟雾的抑制效果相似。
2. 对 Calu-3 细胞的影响：由于 Calu-3 细胞中 P2Y₂和 P2Y₄受体不表达，研究人员使用 ATP 刺激细胞，ATP 可通过激活 P2Y₁受体使 [Ca²⁺]_i升高。结果显示，电子烟蒸汽同样抑制了 ATP 诱导的 [Ca²⁺]_i和 I_SC反应。在研究电子烟蒸汽对 cAMP 依赖的 Cl^-分泌的影响时，发现其也抑制了 forskolin 介导的 cAMP 水平和 I_SC的增加，且与传统香烟烟雾和添加尼古丁的电子烟蒸汽的抑制效果相似。
3. 对原代 HBEs 的影响：在原代 HBEs 中，电子烟蒸汽暴露显著降低了 UTP 诱导的 [Ca²⁺]_i反应，且使 UTP 刺激的 I_SC无明显变化。在测量电子烟蒸汽对 cAMP 依赖的 I_SC的影响时，发现 70W 的电子烟蒸汽可降低 forskolin 诱导的 I_SC，同时电子烟蒸汽、添加尼古丁的电子烟蒸汽以及传统香烟烟雾均降低了 forskolin 刺激的 FRET 比率和 I_SC。
4. 对离子通道和转运蛋白的影响：研究人员通过 Western blotting 检测了参与 Ca²⁺和 cAMP 依赖的 Cl^-分泌的离子通道和转运蛋白的蛋白质表达水平，结果表明，这些蛋白质的表达变化并不能解释电子烟对 I_SC的抑制作用。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：电子烟蒸汽会导致人体气道上皮细胞 Ca²⁺和 cAMP 依赖的离子运输功能障碍，这可能使使用者更容易患上与电子烟相关的肺部损伤。该研究成果意义重大，它打破了人们对电子烟 “无害” 的认知，为评估电子烟对健康的危害提供了重要依据。不过，本次研究也存在一定的局限性，如实验采用的是急性暴露的体外模型，无法完全模拟真实情况下长期使用电子烟的影响；且实验中无法实时检测细胞内 Ca²⁺和 cAMP 的变化，电子烟液调味剂的测试种类有限等。未来还需要进一步开展动物模型或针对真实电子烟使用者的研究，以更全面地了解电子烟对人体的长期影响 。