空氣中的污染物如何損害我們的呼吸道？這是吸入毒理學(xué)研究的核心問題之一。最新發(fā)表于《American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine美國呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)雜志》的一篇文獻(xiàn)，使用創(chuàng)新的體外暴露技術(shù)，初步揭示了其中的機(jī)制。

氣候變化通過延長花粉季節(jié)、增加花粉數(shù)量以及改變真菌種類的生長和分布，加劇了空氣過敏原暴露。與此同時，這些空氣過敏原可能與氣候驅(qū)動的野火煙霧產(chǎn)生協(xié)同作用，形成復(fù)雜的暴露環(huán)境，共同破壞氣道上皮屏障。

理解這些壓力源如何匯聚在氣道上皮細(xì)胞層面，是澄清它們對呼吸健康影響的關(guān)鍵。這正是本研究的出發(fā)點。

細(xì)胞來源與培養(yǎng)

研究使用從五名健康供體（3男2女）通過支氣管鏡檢獲得的人支氣管上皮細(xì)胞（HBEC）。細(xì)胞在PneumaCult-NGEx培養(yǎng)基中擴(kuò)增后，采用氣-液界面培養(yǎng)法分化超過21天，并通過目視確認(rèn)了纖毛細(xì)胞運動和粘液產(chǎn)生，確保細(xì)胞模型已成功分化為成熟的氣道上皮。

過敏原暴露實驗（水下條件）

為確定合適的暴露劑量，HBEC在水下條件下暴露于四種過敏原（Cladosporium cladosporioides、Birch Mix、Ragweed Mix和Aspergillus fumigatus），濃度各異。暴露4小時后采集RNA，通過qPCR檢測白介素-8和白介素-33對過敏原的反應(yīng)。

花粉過敏原與野火燃燒煙霧的聯(lián)合暴露

分化的HBEC先暴露于稀釋于PBS中的豚草1小時，隨后使用Cultex RFS系統(tǒng)暴露于光化學(xué)陳年松木燃燒煙霧2小時，PM2.5濃度為140 μg/m3。暴露后24小時采集基底側(cè)腔室的細(xì)胞培養(yǎng)基樣本，通過ELISA定量IL-8表達(dá)。每次暴露前后測量經(jīng)上皮電阻，以評估細(xì)胞屏障功能的完整性。

過敏原劑量的確定

實驗首先確定了在氣-液界面培養(yǎng)中的適當(dāng)過敏原暴露劑量：0.137個過敏原單位/mL的豚草暴露在水下培養(yǎng)中誘導(dǎo)的IL-8和IL-33反應(yīng)，與0.01 μg/mL的脂多糖對照組相當(dāng)。

炎癥因子IL-8的變化

在分化的氣-液界面培養(yǎng)HBEC中，暴露于豚草1小時后：

• 單用豚草組：IL-8濃度為287.8 ± 68.7 pg/mL（p = 0.05）

• 豚草+野火燃燒煙霧組：IL-8濃度為326.7 ± 95.7 pg/mL（p = 0.01）

• 陰性對照組：IL-8濃度為206.9 ± 65.6 pg/mL

值得注意的是，僅暴露于野火燃燒煙霧未引起IL-8的顯著增加（209.1 ± 67.6 pg/mL，p > 0.05）。

屏障功能的變化

經(jīng)上皮電阻的測量結(jié)果顯示：

• 單用野火燃燒煙霧組：經(jīng)上皮電阻為977 ± 184 W/cm2，對照組為648 ± 110 W/cm2（p = 0.03），提示野火燃燒煙霧暴露反而使經(jīng)上皮電阻增加

• 過敏原暴露組：經(jīng)上皮電阻為771 ± 119 W/cm2（p > 0.05），與對照組無顯著差異

本研究的核心發(fā)現(xiàn)是：花粉過敏原和野火煙霧對上皮炎癥和屏障功能具有不同但互補的影響。

具體而言：

• 豚草過敏原能夠獨立誘導(dǎo)炎癥因子IL-8的升高

• 過敏原與野火燃燒煙霧聯(lián)合暴露時，IL-8水平進(jìn)一步升高，提示存在疊加或協(xié)同效應(yīng)

• 野火燃燒煙霧單獨暴露未顯著誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，反而使經(jīng)上皮電阻增加，這一發(fā)現(xiàn)值得進(jìn)一步探索

• 過敏原暴露單獨未引起經(jīng)上皮電阻的顯著變化

研究者指出，這兩種壓力源對氣道上皮的不同但互補的影響，都可能促成呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生或加重。目前正在進(jìn)行的多組學(xué)和功能分析，將進(jìn)一步闡明支撐這些相互作用的分子回路，并揭示其對氣候相關(guān)呼吸健康的啟示。

本研究采用Cultex RFS氣液界面暴露系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了對人支氣管上皮細(xì)胞與野火燃燒煙霧的直接、均勻接觸，從而得以精確評估過敏原與野火煙霧的單獨及聯(lián)合效應(yīng)。

Cultex設(shè)備作為這一研究的核心技術(shù)平臺，為理解真實環(huán)境中復(fù)雜污染物暴露對人體呼吸道的實際影響提供了可靠的方法學(xué)基礎(chǔ)。隨著氣候變化的持續(xù)，這類體外暴露技術(shù)將在評估新興環(huán)境風(fēng)險、指導(dǎo)呼吸道健康保護(hù)策略方面發(fā)揮越來越重要的作用。

德伯科技作為Cultex在中國地區(qū)的技術(shù)服務(wù)合作伙伴，不僅能為國內(nèi)用戶提供該系統(tǒng)的全面技術(shù)支持，更致力于吸入暴露領(lǐng)域的國產(chǎn)化創(chuàng)新。我們自主研發(fā)的ACP系列氣液界面細(xì)胞暴露系統(tǒng)（也叫細(xì)胞暴露染毒系統(tǒng)），對標(biāo)Cultex：

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參考資料：

文獻(xiàn)標(biāo)題：B97-09 Impact of Aeroallergens and Woodsmoke on Differentiated Airway Epithelial Cells

發(fā)表期刊：American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine

卷期頁碼：Volume 212, Issue Supplement_1, aamag162.5270

發(fā)表時間：2026年5月15日