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文摘
电子香烟(E-cigs)经历了大幅增加流行在过去五年中由于许多因素,包括积极的营销,增加对传统香烟的限制,并认为E-cigs是健康的香烟的替代品。尽管这种看法,人类对健康影响的研究非常有限,在活的有机体内动物模型并没有生成。目前,我们确定E-cig蒸汽包含7 x1011自由基。确定E-cig暴露影响小鼠的肺反应,我们开发了一个吸气室E-cig曝光。老鼠被暴露于E-cig蒸汽含有血清可替宁浓度与人类E-cig用户。E-cig曝光了两周生产显著增加氧化应激和温和macrophage-mediated炎症。以来,慢性阻塞性肺病患者容易受到细菌和病毒的感染,我们测试了E-cigs对免疫反应的影响。老鼠被暴露于E-cig蒸汽显示明显受损的肺部细菌间隙,air-exposed老鼠相比,在鼻内感染链球菌引起的肺炎。这有缺陷的细菌清除部分由于减少了从E-cig暴露小鼠肺泡巨噬细胞的吞噬作用。为了应对甲型流感病毒感染,E-cig暴露小鼠显示肺病毒滴度和增强病毒诱导疾病和死亡率增加。总之,这项研究报告的小鼠模型E-cig曝光,表明E-cig曝光引发肺受损抗菌防御。因此,E-cig接触代替吸烟必须严格测试用户对免疫反应的影响和对细菌和病毒感染的易感性。
引用:苏珊TE, Gajghate年代,Thimmulappa RK, Ma J, Kim陶宏根Sudini K, et al。(2015)接触电子香烟损害肺抗细菌和抗病毒的防御在小鼠模型。《公共科学图书馆•综合》10 (2):e0116861。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0116861
学术编辑器:丹尼斯·w . Metzger奥尔巴尼医学院、美国
收到:2014年5月23日;接受:2014年11月24日;发表:2015年2月4日,
版权:©2015苏珊等。这是一个开放的分布式根据文章188滚球软件知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,被认为提供了原作者和来源
数据可用性:内的所有相关数据。
资助:支持工商业和RKT部分年轻临床科学家奖从空姐医学研究所(FAMRI)。某人支持临床从FAMRI创新者奖和美国国立卫生研究院(NIH)资助R01CA140492 P50CA058184。投资者没有参与研究设计、数据收集和分析,决定发表,或准备的手稿。
利益冲突:作者宣称没有利益冲突存在。
介绍
电子香烟(E-cigs)以来发展迅速流行在2007年首次进入美国市场。E-cig市场2013年大约是17亿美元,和美国E-cig产品的销售预计将超过十年来烟草产品。最近的调查表明,在美国使用E-cigs成年人(2009年至2010年翻了两番1),目前为3.4% (2]。超过700000人已经从传统的香烟,电子香烟。尽管E-cigs最初是作为戒烟艾滋病、E-cig使用也从未吸烟者所青睐,现E-cig市场占很大一部分。青少年使用在2011年至2012年间翻了一番(3),估计有178万名中学生使用E-cigs,这表明E-cigs是一个新兴的公共卫生问题。
而香烟包含超过5000种不同的化学物质,E-cig蒸汽由成分相对较少。电子香烟中的蒸汽的主要成分是一种稳定剂,通常丙烯乙二醇或甘油,蒸发到交付的电流E-cig盒。这些蒸汽滴尼古丁和添加口味,如薄荷醇、冰镇果汁朗姆酒和草莓。因为e -香烟真的没有做燃烧产生任何产品或焦油,感觉依然存在,在公众和许多医生,E-cigs的确是一个更安全的替代传统香烟。E-cig蒸汽的分析发现了许多不同的可能是潜在的有毒或致癌的化学物质,包括颗粒、甲醛、亚硝胺、金属、金属羰基合物、挥发性有机化合物、多环芳烃;虽然据报道这些化合物通常低于吸烟(4- - - - - -9]。此外,这些毒物的几个水平增加蒸发后,由于热量和/或电池产生的电压(10]。最近的一次在体外肺上皮细胞的研究显示,接触E-cig-conditioned介质诱导基因表达特征类似于烟草烟雾(11]。然而,人类研究E-cig暴露的影响仅限于非常短期的反应,也没有在活的有机体内动物研究。基于当前的信息,美国食品和药物管理局(FDA),世界卫生组织(世卫组织)和欧洲呼吸协会指出,电子香烟是不被认为是一个安全的替代吸烟。188bet官网地址此外,最近的研究表明,e -香烟真的没有可能是一个有效的戒烟疗法(12]。
香烟烟雾中含有1014自由基/膨胀[13),导致氧化损伤,炎症和细胞凋亡,驱动慢性阻塞性肺疾病(COPD)的发病机制。更重要的是,香烟烟雾暴露损害先天和适应性免疫反应对细菌和病毒,使慢性阻塞性肺病急性加重,一个主要的贡献者COPD-related发病率,死亡率和医疗费用(14]。我们当前研究的目的是开发一个小鼠模型E-cig曝光和评估肺防御细菌或病毒感染。我们证明E-cig蒸汽非常丰富的自由基的来源,和E-cig曝光导致气道炎症,氧化应激,受损的抗菌和抗病毒反应,包括增加细菌负担和病毒滴度在肺,细菌吞噬作用受损,增加发病率和死亡率占据。这种受损抗菌反应表明E-cig接触吸烟不是一个安全的替代品。
方法
动物
雄性C57BL / 6(年龄8周内)购买的NCI弗雷德里克。所有的老鼠被安置在控制的温度和湿度条件在一个特定的病原体免费设施,使用12 h光/暗周期。老鼠被随机分配到治疗组。所有实验协议进行按照标准建立由美国动物福利行为,提出在国家卫生研究院的指导方针和政策和程序手册的约翰霍普金斯大学动物保健和使用委员会。批准的所有程序都是约翰霍普金斯大学动物保健和使用委员会。动物每天监测,任何老鼠表现出痛苦的迹象被安乐死。isofluorane老鼠通过吸入麻醉,所有的动物都被吸入的二氧化碳安乐死放血紧随其后。
动物接触
老鼠被暴露于NJOY薄荷醇大胆(1.8%的尼古丁)充电E-cigs,除外。一个子集的老鼠被暴露在NJOY传统大胆充电E-cigs尼古丁(1.8%)。E-cig蒸汽生成使用Jaeger-Baumgartner CSM 2080 (CH技术),2 s的泡芙(35毫升)是每10年代和混合稀释空气通过泵设定在1.05升/分钟。老鼠暴露通过全身暴露系统为1.5 h, 2周内每天两次。实时观察暴露水平通过MicroDust Pro(卡塞拉玻璃纸)和暴露评估通过测量血清可替宁1 h后曝光。烟雾机的最大容量30 E-cigs可以加载到一个旋转木马,旋转1 RPM。对于每个接触,我们装载6 E-cigs,是等间距的,以便每个E-cig膨化2 s,每分钟一次,总共6每分钟泡芙。E-cig电池被指控之前,每个接触和E-cig墨盒每周所取代。每个筒的寿命差异,所以他们也取代了每当实时风险监控检测特定E-cig减少输出。浊度计的读数平均1613±165毫克/ m3整个曝光,不过需要注意的是,E-cig蒸汽的浊度计没有校准。因此,这些数据只是用来保持一致的曝光而不是量化曝光。Air-exposed老鼠暴露在同一流量过滤空气E-cig暴露小鼠。
血清可替宁
血清可替宁通过可替宁直接测定酶联免疫试剂盒(BQ用品公司)推荐的制造商。血液收集的小鼠尾静脉(N = 5)在1 h(最后的接触或暴露后24小时。血清可替宁接触E-cigs类似的报道后血清可替宁从人类E-cig用户。可替宁回到基线水平暴露后24小时。
电子顺磁共振(EPR)
总颗粒物(TPM)从E-cigs收集剑桥滤板通过vap E-cig使用CSM-SSM单一吸烟机(CH技术),如上所述。五十个泡芙了30.4毫克的TPM收集过滤。收集后的颗粒物50岁以上的泡芙,过滤器立即被转移到EPR对顺磁信号的测量管。EPR谱测量使用力量EMX 10/2.7电子顺磁共振波谱仪(x波段)配备了双腔利用调制和微波频率100 kHz和9.516 GHz,分别。激进的信号参数测量是:2.05 mW的权力;4.0 G的调制振幅;扫描范围的100克;40.96毫秒的时间常数对应163.84毫秒的转换;扫描时间167.77秒;接收机获得3.56 x104;和三个扫描。收集后,本机滤板的背景信号减去获得最终的频谱。自由基浓度的计算是通过比较信号峰面积,计算ΔHp p乘以相对强度,DPPH标准。g-factors由WinEPR程序。
炎症
肺灌洗3次,1毫升PBS和总细胞染色AccuStain和计算通过ADAM-MC自动细胞计数(数字生物)(N = 10)。微分细胞计数测定cytospin预备染色)和基于标准的细胞学的标准决定的。il - 6、IFNγTNFα、IL-17A MCP-1, MIP-2衡量ELISA(研发系统)。表面CD36的表达和马可,肺泡巨噬细胞被染色和CD36-APC MARCO-PE抗体和表面被流式细胞术定量表达式。
细菌感染和间隙
1 h最后曝光后,小鼠麻醉isofluorane和感染1 x105CFU的年代。肺炎通过鼻内滴注法(15]。24小时后,小鼠安乐死的有限公司2肺部吸入,要么是均质1毫升PBS或灌洗两次,1毫升PBS (N = 10)。连续稀释镀在细菌生长板和殖民地后24 h。体外感染、肺泡巨噬细胞收获来自拜尔(N = 5)通过微分电镀和4 x104巨噬细胞在96孔板镀。年代。肺炎增加了10或20的感染复数。4 h后,媒体被移除,在血琼脂板镀。吞噬作用的量化,肺泡巨噬细胞被感染的莫伊20 1 h,然后媒体被细菌细胞外被杀与庆大霉素(200μg /毫升10分钟37 C)、巨噬细胞和细胞溶解0.2% triton x - 100在室温下(10分钟)。细胞外和细胞内的分数在血琼脂镀。
结果
模型开发
生成E-cig蒸汽,我们修改了Jaeger-Baumgartner香烟烟雾机2080,这是一个主流曝光系统,用于E-cigs (图1)。修改包括切断照明元素和禁用香烟装载机和喷射。由于相对较短的半衰期E-cig蒸汽,老鼠暴露在一个小室的空气交换率高2分钟。E-cigs膨化根据联邦贸易委员会(FTC)膨化协议2 s, 35毫升泡芙。先前的研究表明,E-cig用户有类似的血清浓度可替宁吸烟者(18,19],它经常在重度吸烟者超过300 ng / ml,我们设计接触协议达到可比可替宁浓度。E-cig蒸汽是通过一个曝光室2 s粉扑每10年代和混合稀释空气(1.05升/分钟)。老鼠被暴露于E-cig蒸汽为1.5 h,每天两次,2周。后立即最后E-cig曝光,血清可替宁达到267±17 ng / ml,堪比人类E-cig用户和吸烟者。在24小时后最终暴露,血清可替宁跌至0.6±0.1 ng / ml,这是类似于air-exposed可替宁含量观察小鼠(0.6±0.0 ng / ml)。
电子香烟中的自由基测量蒸汽
自由基通常与燃烧过程相关联。然而,确定E-cig蒸汽含有自由基,E-cigs膨化中所描绘的一样图1,分析了总颗粒物电子顺磁共振(EPR)。传统香烟在吸烟event-gas阶段产生两类自由基自由基和那些与TPM相关。气相自由基通常非常短和淬火前到达下呼吸道;因此他们的健康的影响尚不清楚。相反,TPM-associated激进分子是长寿命和存款在各领域的TPM。因此TPM自由基是本实验的重点。电子顺磁共振光谱证明7 x10的自由基浓度11旋转/粉扑,g值为2.0035,线宽(ΔHp p6.8高斯(的)图2一个)。因此,E-cig蒸汽包含大量的自由基,可能有潜在毒性细胞。
(一)E-cig TPM的EPR谱。的谱减法的结果提出剑桥滤板电子顺磁共振信号前后TPM的集合。(B)脂质过氧化是用硫代巴比土酸活性物质(TBARS)肺匀浆的C57BL / 6小鼠暴露在空气中或E-cig蒸汽为1.5 h,每天两次,2周内。(C)炎症细胞量化在球后24 h最后的接触。(D)细胞因子分析了BAL游离液体从空气和E-cig暴露小鼠在24 h后最终的接触。N = 10老鼠/组。学生的双尾t * p < 0.05。
E-cig暴露对肺的影响反应
评估E-cig暴露对肺部的影响,小鼠暴露在空气中或E-cig蒸汽2周,与氧化应激在肺部和气道炎症是量化测量支气管肺泡灌洗(BAL)。符合自由基的检测电子香烟中的蒸汽,从E-cig暴露小鼠肺中明显的氧化应激水平升高,所评估的硫代巴比土酸活性物质(TBARS) (图2 b)。E-cig暴露也导致巨噬细胞浸润增加58% (p < 0.05),但不影响中性粒细胞的浸润,嗜酸性粒细胞,或淋巴细胞(图2 c)。这巨噬细胞大量增加航空公司类似于我们之前的研究调查了炎症后暴露于香烟烟雾中。因此,sub-chronic接触E-cig蒸汽诱发呼吸道的炎症反应。
我们也评估细胞因子水平落下帷幕后液体空气和E-cig曝光。尽管低浓度的il - 6 air-exposed落下帷幕的老鼠,我们检测到显著减少il - 6浓度电子香烟中的暴露小鼠(图2 d)。单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)和巨噬细胞炎症蛋白2 (MIP-2)之间的相似的空气和E-cig暴露小鼠(图2 d),尽管他们都E-cig曝光后略有降低。因此,尽管航空公司增加巨噬细胞在24 h E-cig曝光之后,我们没有发现增加了球的炎性细胞因子。
E-cig暴露对肺的影响抗菌防御
确定E-cig暴露改变肺抗菌防御,老鼠暴露在空气中或E-cig蒸汽两周之久,鼻内感染10紧随其后5临床分离的培养液年代。肺炎。细菌感染导致大量的中性粒细胞在24 h,并没有显著改变E-cig接触(图3)。然而,相对于air-exposed集团E-cig暴露导致显著增加肺部细菌负担测量在支气管肺泡灌洗液(图3 b)或肺匀浆(图3 c)。确定这是否受损抗菌防御是由于巨噬细胞功能缺陷,从空气或E-cig暴露小鼠肺泡巨噬细胞感染体外与年代。肺炎在感染的多重性(MOI) 10或20。E-cig暴露导致显著增加细菌负担在文化媒体在感染后4小时(图3 d),这表明E-cig接触抑制细菌由肺泡巨噬细胞间隙。确定这是否细菌由巨噬细胞清除受损是由于有缺陷的吞噬功能,从空气或E-cig暴露小鼠肺泡巨噬细胞感染体外与年代。肺炎1 h,然后细胞外和细胞内的细菌被量化。巨噬细胞从E-cig暴露小鼠表现出显著降低内化细菌和并发,显著增加细胞外细菌(图3 e),这表明E-cig接触不良细菌由肺泡巨噬细胞吞噬作用。吞噬作用通常是由巨噬细胞表面的受体(20.];然而E-cig暴露不改变表面CD36的表达或马可,由流式细胞术(图3 f)。最后,确定这是否受损抗菌防御是特定于薄荷醇E-cig曝光,我们测量体外细菌清除肺泡巨噬细胞的小鼠暴露在传统风味E-cigs尼古丁(1.8%)。类似于暴露在薄荷醇E-cigs,传统E-cigs诱导炎症增加34% (p < 0.05)(数据未显示),并从这些小鼠肺泡巨噬细胞表现出明显受损清除细菌(图3 g),这表明这种反应并不特定于薄荷E-cigs。因此,E-cig暴露导致受损的抗菌防御,包括缺陷细菌吞噬作用,导致增强细菌传播。
老鼠暴露在空气中或E-cig两周之久,然后用1 x10鼻内感染5集落形成单位(CFU)年代。肺炎。炎症细菌菌落(A)和(B)测定在落下帷幕后24 h感染(N = 10老鼠/组)。(C)在一个单独的组小鼠,细菌菌落量化在肺匀浆(N = 10老鼠每组)。(D)从空气或E-cig暴露小鼠肺泡巨噬细胞收获和感染年代。肺炎在感染10和20的多样性。细菌菌落量化在脱细胞培养基4 h后感染。(E)细胞内(内化)和胞外细菌(脱细胞培养基)量化在1 h后体外肺泡巨噬细胞感染的莫伊20。(F)肺泡巨噬细胞在收获2 h后最后的接触,沾染了CD36抗体和马可,通过流式细胞术分析。(G)细菌清除率测定肺泡巨噬细胞从老鼠暴露在空气中或传统E-cig蒸汽。学生的双尾t * p < 0.05。
E-cig暴露对肺的影响抗病毒防御
量化的影响E-cig暴露对病毒感染的易感性,老鼠暴露在空气中或E-cig 2周内蒸汽然后用10鼻内感染2TCID50mouse-adapted甲型H1N1流感病毒。量化的病毒效价在小鼠肺第四天显示显著高传染性病毒滴度的老鼠被暴露于E-cig蒸汽感染之前,老鼠被暴露在空气中(相比图4)。减肥是用作一种疾病的指标,和老鼠重日常在感染后2周内。最初的减肥是相似的空气和E-cig暴露小鼠,达到天9 (图4 b)。然而,在第十天air-exposed老鼠开始复苏,而电子香烟中的复苏推迟暴露小鼠。E-cig暴露导致体重百分比显著减少天10 - 12,也意外造成的死亡在20%(10)的第2 E-cig暴露小鼠(图4 d),而没有一个空气暴露小鼠死亡。进一步评估E-cig暴露在病毒诱导的影响死亡率,老鼠感染了高剂量的病毒(103TCID50)。感染这高剂量导致空气和快速减肥E-cig暴露组,在第二天开始,达到天9。再一次,两组之间的最初的减肥是相似的(图4摄氏度);然而,复苏推迟在老鼠暴露在感染前E-cig蒸汽,而老鼠暴露在空气中。E-cig暴露导致体重百分比显著减少13天空气控制相比,和E-cig曝光也增加了死亡率从30%到60% (图4 d由生存率较)(p = 0.0947)。综上所述,E-cig曝光降低抗病毒防御和增加发病率和死亡率占据。
老鼠暴露在空气中或E-cig两周之久,然后用要么TCID鼻内感染50102(a - b)或TCID50103(C) H1N1病毒。(一)病毒效价由TCID决定50在肺匀浆测定感染后4天(N = 5老鼠每组)。(c)小鼠体重每日TCID后感染50102(B)或103(C)和价值观提出了作为起始重量的百分比(N = 10老鼠每组)。在实验老鼠死了,身体重量是包括在分析直到死的日子。(D)死亡率曲线响应与TCID鼻内感染50102或103H1N1 (N = 10老鼠/组)。学生的双尾t * p < 0.05。
进一步描述发病率占据,我们评估气道炎症,以应对流感感染(102TCID50)发病前(第四天)以及峰值附近的疾病(8天)。在空气和E-cig暴露小鼠气道炎症在8比天更高4图(5)。我们没有观察到任何重大变化在空气和E-cig暴露小鼠气道炎症在第四天;然而,在第八天E-cig暴露小鼠总共包含显著增加炎症细胞和中性粒细胞(图5)。比较之间的细胞因子水平天4和8增加TNFαIFNγ空气和E-cig暴露小鼠在第八天(图5 b)。有趣的是,IL-17A显著增加在第8天只老鼠暴露在空气中,而il - 6在第8天显著增加只有电子香烟中的暴露小鼠(图5 b)。空气和之间的直接比较E-cig暴露小鼠细胞因子水平没有任何明显的差异;然而,T细胞衍生因子IL-17A IFNγ往往是较低的电子香烟中的暴露小鼠(分别为p = 0.07, p = 0.34),而MCP-1 macrophage-derived细胞因子和白介素往往是更高的电子香烟中的暴露小鼠(分别为p = 0.27, p = 0.66)。因此,E-cig暴露增加中性粒细胞炎症在病毒感染后第8天,与空气接触,但Th1和Th17细胞因子水平降低。
老鼠暴露在空气中或E-cig两周之久,然后用TCID鼻内感染50102甲型H1N1流感。拜尔港收集在一天第四天(N = 5)和8 (N = 4)感染后,紧随其后的是量化的炎症细胞(A)和细胞因子(B)。由学生的双尾t * p < 0.05。
讨论
商业销售E-cigs含有大量的尼古丁浓度。许多E-cig用户血清可替宁(尼古丁的代谢物)浓度,类似于吸烟者(18,19]。到目前为止,E-cig使用的临床效果是有限的,没有E-cig暴露的动物模型。在目前的研究中,我们建立了一个小鼠模型的E-cig曝光。血清浓度可替宁电子香烟中的暴露小鼠,267 ng / ml,堪比那些水平发现吸烟者和E-cig用户,通常超过300 ng / ml。使用这个模型,我们表明,sub-chronic E-cig暴露会导致轻度炎症反应特点是巨噬细胞的渗透到航空公司。这种涌入巨噬细胞类似于暴露于香烟烟雾后的炎症反应(21,22]。电子香烟中的不良肺反应暴露小鼠E-cig用户数据也符合表明E-cig使用原因急性肺影响,包括增加气道阻力和减少FeNO [23]。尽管巨噬细胞数量适度增加,E-cig暴露导致减少促炎细胞因子il - 6和MCP-1 air-exposed老鼠。然而,由于air-exposed小鼠细胞因子水平已经很低,目前尚不清楚这是否E-cig-induced减少细胞因子会有其他生物影响没有压力。因此,尽管它可能E-cig接触不如吸烟对肺有害,很明显,E-cig蒸汽产生肺的反应。
我们和其他人在实验和临床研究表明,吸烟会破坏肺部先天免疫防御和增加对细菌和病毒感染的易感性20.,24- - - - - -26]。COPD患者体验多种病毒性和细菌性急性加重的疾病(27),这是COPD-related发病率和死亡率的主要原因。因此,我们的主要兴趣是决定E-cig接触有任何影响肺免疫防御细菌或病毒通常与慢性阻塞性肺病急性加重有关。我们观察到的一个重要障碍细菌清除肺部的老鼠暴露在E-cigs两周之久。虽然没有显著差异的涌入中性粒细胞E-cig和空气暴露组之间在感染后24小时,我们观察到可怜的杀菌活性,部分原因是细菌通过肺泡巨噬细胞吞噬功能缺陷是从E-cig暴露小鼠,而空气控制。我们先前表明,小鼠暴露于香烟烟雾1周展出缺陷细菌吞噬作用[20.),类似于接触E-cig蒸汽后这里的效果观察。之前我们还表明,香烟烟雾改变细菌表面的清道夫受体表达重要的识别和吸收(20.];然而,E-cig接触并没有改变表面的巨噬细胞清道夫受体的表达,马可或CD36。
在小鼠感染年代。肺炎,E-cig暴露并不影响巨噬细胞细胞数量。这有点奇怪,因为E-cig单独接触导致显著增加巨噬细胞与空气接触。然而,这个结果是符合我们之前的研究在小鼠暴露于香烟烟雾+细菌,这证明吸烟对细菌有实质性影响间隙而只有轻微影响炎症细胞数(20.]。这表明E-cig曝光,类似于香烟烟雾暴露,影响炎症细胞的功能,而不是他们的招聘。此外,炎症后独自E-cig (图2 c)不是直接而E-cig +细菌(图3)、巨噬细胞的数量只老鼠暴露E-cig高于小鼠暴露于E-cig +细菌。先前的报道表明,年代。肺炎和其他细菌诱导快速周转和肺泡巨噬细胞的凋亡,高峰在6小时后感染,其次是稳步增加巨噬细胞数量在随后的钟头(28,29日]。目前尚不清楚有什么影响E-cig暴露对巨噬细胞营业额,尽管它可能使巨噬细胞更容易年代。肺炎全身的细胞凋亡。
E-cig暴露也导致流感感染的易感性增强,基于体重百分比增加,死亡率和病毒效价。有趣的是,减肥和死亡率没有明显的差异在前七天的感染,但只体现在感染的决议。E-cig暴露引起的增强对病毒感染的易感性是一致的香烟烟雾暴露在流感感染的影响,包括加强病毒效价在3 - 4天,受损的决议的感染(30.,31日]。在第八天,E-cig暴露显著增加气道中性粒细胞,但减少了一些细胞因子的水平,包括IL-17A IFNγ,TNFα。IL-17参与保护感染流感免疫力[32]。香烟烟雾和尼古丁抑制肺T细胞反应,包括IFNγ分泌,增强对病毒感染的易感性(31日,33),这表明暴露于尼古丁,比如在E-cigs,可能出现免疫抑制效果。然而,我们证明,尼古丁是迅速代谢的鼠标和E-cig曝光后没有检测到超出24小时。因此,目前尚不清楚是否激活胆碱能受体的尼古丁的流感感染延长对免疫反应的影响。
尼古丁有许多免疫抑制效果,包括抗菌防御受损(34,35)和改变巨噬细胞激活抑制粘附,趋化作用,吞噬作用和细胞内的细菌杀死36- - - - - -38]。因此,它是可能的,受损的抗菌和抗病毒反应观察电子香烟中的尼古丁暴露小鼠部分由。然而,其他组件E-cig蒸汽也可能有助于改变肺反应。大约有75%的E-cig蒸汽由丙烯乙二醇或甘油。吸入暴露于丙二醇,这也是戏剧中发现雾机,已经被证明可以引起有害的对肺功能的影响。员工工作在靠近雾机器受损调整FEV1和FVC水平相比的员工远(39),和急性暴露于丙二醇1分钟导致显著降低FEV1 / FVC的(40]。此外,最近的一个病例报告观察一个女人发展类脂性肺炎使用E-cigs[7个月后41]。病人包含lipid-laden巨噬细胞中落下帷幕,作者将这归因于吸入glycerol-based E-cig蒸汽。Lipid-laden巨噬细胞表现出受损的细菌吞噬作用[15,42]。因此,它可能是,即使E-cigs含有0%尼古丁还会改变肺反应。NJOY E-cig的生产商,在这项研究中,使用不卖E-cigs 0%的尼古丁,这就排除了我们从研究尼古丁的影响在当前的研究中,但未来的研究将解决尼古丁和其他个别成分的作用。
香烟烟雾中含有1014自由基每卷(13),是一种有效的氧化压力的来源。许多自由基产生燃烧的烟草,因为e -香烟真的没有做燃烧包含任何产品,它被假定E-cigs会非常低水平的自由基。我们确定E-cig蒸汽包含7 x1011每泡芙和抒发显著增加自由基氧化应激。虽然这个浓度是几个数量级低于吸烟,尽管如此大量的自由基,可能有潜在毒性细胞。这个浓度是奇怪因为E-cig蒸汽不包含任何燃烧的产品。可能产生的热量和/或当前在蒸发可以诱导自由基的形成,而事实上,电池输出电压可以扮演一个角色在一代的其他有毒化学物质(10]。
而E-cig蒸汽包含许多毒物的浓度比香烟燃烧和不包含任何产品或焦油,目前尚不清楚是否这些毒物水平降低仍然产生有害的肺效果。在体外研究表明,E-cig液体产生细胞毒性效应,尽管相比可能会减少吸烟影响extract-induced细胞毒性(43,44]。
我们承认几本研究局限性。我们的接触是为了模型E-cig用户的尼古丁浓度;然而,血清可替宁浓度是高度可变的报道,和许多报告表明,尼古丁浓度E-cigs通常低于传统香烟。无论如何,多个研究报告,经验E-cig用户经常达到类似水平发现血清浓度可替宁在吸烟者中,因此我们接触这些E-cig用户反映出来。我们的E-cig曝光利用一个室。尽管空气交换率相对较高,这种接触系统并不排除其他航线的接触除了吸入,如摄取或吸收。最后,该模型只调查了肺的影响2周后暴露一个E-cig品牌/味道/尼古丁浓度。我们选择的薄荷醇e -香烟真的没有可能被其他口味的代表。薄荷味E-cig液体适度细胞毒性相对于其他口味(43,几乎没有证据表明,含薄荷醇的香烟是或多或少比其他香烟有毒。然而,薄荷醇抑制尼古丁代谢(45),因此可能的健康影响,没有观察到与其他味道。我们部分地解决这个限制,让一群老鼠传统E-cig蒸汽,和我们在炎症细胞数量和观察到的类似的效果体外细菌清除率与薄荷醇E-cig蒸汽。未来的研究将进一步解剖的角色不同E-cig添加剂,香料,尼古丁水平,丙二醇/甘油混合物,蒸汽输送设备等在肺反应进行长时间的曝光方案。未来的研究也将进一步探索的机制E-cig暴露影响细菌和病毒感染。
总之,E-cig暴露导致免疫调节作用,暴露于香烟烟雾中后所观察到的类似。因为细菌和病毒急性加重慢性阻塞性肺病疾病进展的主要因素,本研究提出了一个担心,慢性阻塞性肺病患者从香烟切换到e -香烟真的没有可能观察大幅改善他们的疾病进展。此外,普及青少年E-cigs正迅速上升,这可能会导致一个新兴威胁公共健康对于复发性细菌或病毒感染。尽管普遍认为E-cigs是安全的,这项研究清楚地表明,E-cig使用,即使是相对短暂,可能产生重大影响呼吸健康的动物模型;因此,E-cigs需要更严格地测试,尤其是在易感人群。
确认
作者感谢Shengbin杨从约翰霍普金斯肺病的临床前模型核心执行动物接触。我们也承认鲁道夫Jaeger博士和他的团队在CH(美国)公司的技术协助修改Jaeger-Baumgartner E-cigs香烟烟雾机使用。
作者的贡献
构思和设计实验:测试工程师某人RKT AP进行实验:te SG JM JHK KS数控跳频。分析数据:测试工程师RKT AP囊SL。造成试剂/材料/分析工具:美联社。该报写道:te RKT…
引用
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