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科学家首次揭示“三手烟”可直接改变人体基因表达,3小时影响近400个基因!

  日期:2019-07-09  来源:基因谷


吸烟有害健康,二手烟一直被人们所关注,但你知道“三手烟”吗?



  

三手烟是指烟民“吞云吐雾”后残留在衣服、墙壁、地毯、家具甚至头发和皮肤等表面的烟草残留物。三手烟是一种被动吸烟方式,也被认为是目前危害最广泛、最严重的室内空气污染。美国能源部下属伯克利劳伦斯国家实验所研究人员发现,三手烟可存在几天、几周甚至数月。


近日,一项发表在JAMA Network Open的随机临床试验研究表明,三手烟可以通过刺激细胞破坏呼吸系统上皮细胞的基因表达,首次揭示三手烟对人类基因表达的直接影响。文章题为“Experimental Acute Exposure to Thirdhand Smoke and Changes in the Human Nasal Epithelial Transcriptome: A Randomized Clinical Trial”。研究人员表示,这一发现可以帮助医生治疗暴露在三手烟中的病人。


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该研究由加州大学河滨分校的科学家完成。加州大学河滨分校分子、细胞和系统生物学教授Prue Talbot博士表示,此前,研究团队在培养细胞和动物模型中分析三手烟对健康的影响,并发现三手烟可改变基因表达。2011年~2015年,研究团队进行了一项随机临床试验。研究结果显示,三手烟可以通过刺激细胞破坏呼吸系统的上皮细胞,影响人体细胞基因表达。


在随机交叉研究中,入组的26位参与者身体健康,不吸烟且没有接触过二手烟。研究中,参与者仅将头部暴露在三手烟环境和经过滤调节的空气中,每次暴露时间为3小时。不同暴露环境间隔21天以上,暴露顺序随机。随后,研究人员采取参与者的鼻腔上皮样本,并进行RNA测序。研究发现有4名健康女性的细胞RNA浓度较高,可用于后续基因表达分析。


这4名女性健康且无慢性病。在被随机分配后,4人先后暴露于清洁空气和三手烟环境,暴露持续3个小时。经过RNA测序,研究人员发现仅有2个基因是受清洁空气的影响,而在暴露于三手烟的样本中鉴定出389个差异表达基因,其中382个基因显著过表达,7个基因表达不足。


经过进一步深入分析,研究人员发现这389个差异基因表达与细胞应激诱导的线粒体过度融合、细胞存活途径相关,例如呼吸电子传递链、线粒体内膜、氧化应激、DNA修复等途径。此外,如果不加以控制,研究中观察到的基因差异表达甚至可能引起细胞死亡。


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图:人鼻上皮细胞对三手烟的反应


该研究结果显示,健康人短时间吸入三手烟就可引起细胞应激,导致细胞存活途径的激活。其中某些反应与应激诱导的线粒体过度融合一致,类似于此前体外研究所证实的结果。这些研究数据对于治疗暴露于三手烟患者具有一定价值的,并且可能有助于制定治疗三手烟污染环境的法规。


三手烟可以出现在大气中,不吸烟者会被动吸入。目前,三手烟并没有得到广泛的研究。该文章第一作者、塔尔伯特实验室的Giovanna Pozuelos表示:“仅仅吸入三手烟3个小时,就可以显著改变不吸烟健康个体鼻上皮细胞的基因表达,并影响线粒体活动。三手烟会改变与氧化应激相关的通路,这可能损害DNA,其引发的长期影响可能导致癌症。仅接触三手烟3个小时并不可能导致癌症,但如果有人长期暴露于三手烟环境,例如公寓、家或汽车中,就可能对健康产生影响。”


由于鼻上皮中的基因表达与支气管上皮相似,研究人员认为,以上研究结果或与呼吸系统中其他细胞有关。该研究仅对鼻腔上皮进行了研究,因为鼻腔是三手烟进入人们肺部的一种重要途径。另一个常见接触途径就是皮肤,研究人员计划未来进行相关研究。目前,该研究团队正在与合作者研究长期暴露于三手烟环境对人体健康的影响。


很多人并不知道三手烟是什么,对其潜在的健康危害更是知之甚少。尼古丁等化学物质可以吸附在家具、衣服上面,不在家人朋友面前吸烟并不意味着他们可以躲避伤害。希望该研究能够提高人们对三手烟的关注和认识。更重要的是,人们要知道三手烟是真实存在且有致癌风险的。



参考资料:

1. Experimental Acute Exposure to Thirdhand Smoke and Changes in the Human Nasal Epithelial Transcriptome: A Randomized Clinical Trial


2. Thirdhand Smoke Linked for First Time to Gene Expression in Humans