电子烟与传统香烟对血管内皮细胞和巨噬细胞的生物安全性比较分析

电子香烟(e-cigarette)又被称为电子尼古丁配药系统(ENDS),其市场销售额正在稳步增加。当今社会,香烟作为一种令人上瘾的烟草产品,已经成为一种社会需求。流行病学研究表明,吸烟会增加人类罹患多种癌症的风险,同时会增加血压和交感神经活动,而关于电子烟影响的研究较少。在儿童和青少年时期使用烟草以及在不同时期接触烟雾都会对健康产生有害影响。有研究表明,电子烟是传统香烟的更安全替代品,但是也有报道称使用电子烟会导致肺部疾病的发生,与传统香烟的机制相似,甚至还涉及新的信号通路。因此,需要大量的研究来评估电子烟和传统香烟的安全性和细胞生理毒性。目前,心血管疾病已经成为全球居民死亡的首要原因。吸烟是心血管疾病的主要危险因素,与吸烟相关的心血管疾病发病率持续递增。血管内皮细胞对血管张力的调节、氧化还原反应以及各种炎症反应的协调具有重要意义,动脉血管易损伤区域的内皮功能障碍是心血管疾病病理生物学的一个重要因素。巨噬细胞是体内重要的免疫细胞,其表达的先天免疫受体与其他先天免疫细胞协同作用,是人体免疫的一道重要防线。吸烟会通过影响巨噬细胞,进而影响先天性免疫和适应性免疫,并通过加剧致病性免疫或减弱防御性免疫来调节免疫力。香烟烟雾会引起自身免疫性疾病、过敏、癌症和移植排斥等。因此,本文选用血管内皮细胞和巨噬细胞来分析电子烟和传统香烟的细胞安全性差异。我们分别购买了包括葡萄、西瓜、可乐和绿豆四种口味的电子烟及传统香烟,分别设置传统香烟组、葡萄组、西瓜组、可乐组和绿豆组五个组别,制备电子烟气溶胶提取物(ECA)和传统香烟烟雾提取物(CS),利用高效液相色谱仪检测其中尼古丁水平。用不同尼古丁Medial pivot浓度(0.03125μg/mL、0.125μg/mL、0.5μg/mL、2μg/mL、8μg/mL和32μg/mL)的ECA及CS分别处selleck NMR理血管内皮细胞(HUVECs)和巨噬细胞(RAW264.7)。采用MTT法检测细胞存活率,吖啶橙(AO)染色和Hoechst 33258染色观察细胞凋亡,RT-PCR和Western blot分析粘附分子水平,RT-PCR和ELISA分析炎症因子水平,同时原位分析细胞内活性氧(ROS)水平。数据表明,尼古丁浓度为0.125μg/mL的CS显著降低HUVECs存活率(71%),但四种ECA均不影响细胞存活率。AO染色和Hoechst 33258染色结果说明尼古丁浓度为0.125μg/mL的CS会导致细胞凋亡,CS处理组细胞凋亡率约为32.5%。CS处理组的粘附分子、炎症细胞因子和ROS水平均高于ECA处理组。因此,电子烟对HUVECs的细胞毒性明显低于市售传统香烟。电子烟可能是一种危害性比较小的吸烟方式,提供一种减少危害的措施,人们从传统香烟转向电子烟后可能会减少患心血管疾病的风险。另外论文还比较了电子烟气溶胶提取物(ECA)和传统香烟烟雾提取物(CS)对巨噬细胞(RAW264.7)的不同影响。用不同尼古丁浓度(0.03125μg/mL、0.125μg/mL、0.5μg/mL、2μg/mL、8μg/mL和32μg/mL)的ECA及CS分别处理RAW264.7细胞。MTT法检测细胞存活率。RT-PCR和ELISA和分析炎症因子水平。采用NO检测试剂盒和中性红摄取法检测NO的释放和细胞吞噬能力,同时原位观察细胞内活性氧(ROS)水平。数据表明,CS组(0.03125μg/mL和0.125μg/mL)和葡萄组(0.03125μg/mL和0.125μg/mL)、西瓜组(0.03125μg/mL和0.125μg/mL)、可乐组(0.03125μg/mL)对巨噬细胞存活率有促进作用。尼古丁浓度为2μg/mL、8μg/mL和32μg/mL时,CS组和ECA组细胞存活率均降低。数据表明,CS(0.03125μg/mL和0.125μg/mL)能降低RAW264.7细胞的吞噬能力。CS组炎症因子(IL-6、TNF-α和IL-1β)和ROS水平均高于ECA组。总体而言,这四种电子烟对RAW264.7细胞的细胞毒性均低于市售传统香烟。传统香烟对RAW264.7细胞的影响更为严重。和传统香烟比,电子烟可能是一种危害性比较小的吸烟方式,传统香烟更有可能降低人体免疫防御活性和人体免疫力,引起炎症反应。本研究制备电子烟气溶胶提取物(ECA)和传统香烟烟雾提取物(CS),利用高效液相色谱仪检测其中尼古丁水平。用不同尼古丁浓度(0.03125μg/mL、0.125μg/mL、0.5μg/mL、2μg/mL、8μg/mL和32μg/mL)的ECA及CS分别处理血管内皮细胞(HUVECs)和巨噬细胞(RAW264.7)。证明Torin 1临床试验了CS能够促进血管内皮细胞炎性因子、粘附分子及活性氧的释放,降低细胞存活率,有可能会对心血管疾病产生不良影响。CS促进巨噬细胞炎性因子、NO和活性氧的释放,降低巨噬细胞的吞噬能力,传统香烟更有可能降低巨噬细胞免疫防御活性和人体免疫力,引起炎症性疾病或加重原有炎症性疾病,而电子烟的细胞毒性小于传统香烟。本研究为传统香烟和电子烟对心血管疾病和人体免疫性疾病的安全性分析提供了理论支持。