比较研究
doi: 10.1164 / rccm.201002 - 0294摄氏度。
Epub 2010年8月6日。
小气道上皮细胞对低水平烟草烟雾的生物反应阈值
从属关系
- PMID:20693378
- PMCID:PMC3029938
- DOI:10.1164 / rccm.201002 - 0294摄氏度
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比较研究
小气道上皮细胞对低水平烟草烟雾的生物反应阈值
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摘要
理由是:流行病学数据表明，与未接触烟草烟雾的人相比，接触低水平烟草烟雾的人肺功能下降，患肺部疾病的风险更高。尽管这种风险很小，但低水平的烟草烟雾暴露是如此普遍，这是一个重大的公共卫生问题。
目的:为了确定这种风险的生物学相关性，我们假设，与未接触的个体相比，接触低水平烟草烟雾的个体在小气道上皮细胞中有生物学变化，这是与吸烟相关的第一个异常的部位。
方法:121例个体支气管镜下获得小气道上皮细胞;微阵列用于评估全基因组基因表达;尿液中的尼古丁和可替宁被用于将受试者分为“不吸烟者”、“活跃吸烟者”和“低接触者”。利用基因表达数据确定小气道上皮出现异常反应的尿尼古丁和可替宁的阈值和诱导半最大水平(ID₅₀)。
测量及主要结果:没有小气道上皮反应的尿液尼古丁阈值，只有小气道上皮反应的可替宁阈值略高于尿液可替宁阈值。ID₅₀尼古丁为25纳克/毫升，可替宁为104纳克/毫升。
结论:小气道上皮细胞通过转录组修饰检测并响应低水平的烟草烟雾。本研究提供了将低水平烟草烟雾暴露与肺部健康风险联系起来的流行病学研究的生物学相关性，确定了对烟草烟雾最敏感的基因，并确定了肺上皮细胞对低水平烟草烟雾作出反应的阈值。
数据
健康非吸烟者、健康活跃吸烟者和暴露于低水平烟草烟雾的健康个体小气道上皮的差异基因表达谱在Affymetrix HG-U133 Plus 2.0阵列中，比较活跃吸烟者(n = 45)和健康非吸烟者(n = 40)“存在”于至少20%样本中的所有探针集的阵列归一化表达水平。吸烟响应探针集(n = 612)采用折叠变化≥1.5的标准确定(计算方法为所有吸烟者中每个探针集的平均表达值除以所有非吸烟者中的平均表达值)，并且PBenjamini-Hochberg校正< 0.01 (看到完整列表见表E1)。在612个吸烟反应探针集中，有372个探针集代表已知和独特的基因。（一个，B火山图显示≥20%的非吸烟者和活跃吸烟者的小气道上皮中存在所有探针组。积极吸烟者与非吸烟者表达水平的折叠变化(log2，横坐标)是针对P值(纵坐标)由t测试。每个圆点表示一个探针集，红点表示表达水平有显著差异的探针集，灰点表示表达无差异的探针集。（一个积极吸烟者与不吸烟者，n = 612探针组。（B暴露于低水平烟草烟雾的个体与不吸烟者相比，612个吸烟反应基因中n = 128个探针组。对于每一组，活跃吸烟者或暴露于低水平烟草烟雾的个体中上调的基因对健康的影响较大右上方而那些被下调的是左上角．（C，D)在不吸烟者、积极吸烟者和暴露于低水平烟草烟雾的吸烟者中，吸烟反应已知基因的表达的聚类。蓝色表示表达减少的基因，红色表示表达增加的基因，白色表示表达平均的基因。基因水平表示，并通过加载第一主成分进行排序;个体受试者被垂直表示，并按尿液尼古丁水平(C)或尿可替宁(D)．所有不吸烟者、积极吸烟者和接触少量烟草的个人都包括在内。
主成分1定义的总体小气道基因表达与尿液尼古丁和可替宁水平的比较。所示为每个受试者在主成分1上的得分，该得分由受试者基质分解372个基因获得，与尿液尼古丁水平(一个)或尿可替宁(B)．在两个小组中，浅蓝色的代表不吸烟者,黄色的表示暴露于低水平烟草烟雾的个体，和红色的代表积极吸烟者。无法检测到尼古丁或可替宁含量的样品会随机显示在x轴用于可视化目的。的黑线显示了具有一半极大值(ID50)表示的点箭头(尼古丁25纳克/毫升;可替宁104 ng/ml)和阈值，由该线与距离非吸烟者平均值1sd的交点确定。对于尼古丁，阈值低于可检测限度;可替宁的剂量为11纳克/毫升黄色箭头．
吸烟可上调或下调小气道上皮细胞中的基因。（一个，B)基因的类别。显示的是372个独特的、已知的基因在小气道上皮中在活跃吸烟者和非吸烟者中的显著差异表达的折叠变化的摩天大楼图(P称为“存在”≥20%，1.5个折叠变化上调或下调;P< 0.01, Benjamini-Hochberg校正)。372个吸烟反应基因的折叠变化记录在日志上2规模。交替灰色的而且白色的乐队指示属于不同功能类别的探测集。（一个积极吸烟者(n = 45)与不吸烟者(n = 40)的折叠变化。（B暴露于低水平烟草烟雾的个体(n = 36)与不吸烟者(n = 40)的折叠变化。（C，D)阈值与ID的直方图50对于所有372个吸烟诱发基因，通过拟合一个s型函数的剂量反应函数，每个基因作为尼古丁和可替宁的函数。尿液尼古丁，中位阈值13.1 ng/ml，中位ID5027ng /ml (C)．尿可替宁，中位阈值65 ng/ml，中位ID50108纳克/毫升(D)．
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