加州大學河濱分校(University of California, Riverside)的一個研究小組發現,通常針對年輕人和孕婦的電子煙會在神經幹細胞中產生應激反應,而神經幹細胞是大腦中的關鍵細胞。
幹細胞存在於整個生命中,成為具有更特殊功能的特化細胞,如腦細胞、血細胞或骨骼。幹細胞對壓力的敏感性遠遠超過它們所變成的特殊細胞,它為研究暴露於有毒物質(如香煙煙霧)提供了一個模型。
電子煙(ECs)是一種尼古丁傳遞裝置,通過加熱使尼古丁和香料化學物質霧化。研究人員還不清楚ECs中的化學物質如何影響神經幹細胞,尤其是線粒體--作為細胞的動力源和調節細胞健康的關鍵細胞器。
利用培養的小鼠神經幹細胞,加州大學河濱分校的研究人員將EC誘導的幹細胞毒性機製確定為"應激誘導的線粒體低灌注"(SIMH)。
"SIMH是一種保護性的生存反應,"領導這項研究的分子、細胞和係統生物學教授Prue Talbot說。"我們的數據顯示,幹細胞暴露在電子液體、氣溶膠或尼古丁中會產生導致SIMH的反應。"
這項研究是在領先的電子商務品牌Vuse上進行的,發表在Cell Press的開放獲取期刊iScience上。
該研究論文的第一作者、今年獲得生物工程博士學位的Atena Zahedi表示:"盡管最初引入ECs是為了更安全,但Vuse和JUUL等ECs並非無害。即使是短期的接觸也會對細胞造成壓力,長期使用可能導致細胞死亡或疾病。我們的觀察很可能與任何含有尼古丁的產品有關。"
Zahedi是2019-20年加州大學校長博士後獎學金的獲得者,她解釋說,在SIMH期間,圓形點狀線粒體融合在一起,形成長時間的超灌注網絡,以相互拯救--使它們更不易降解。
"ECs中尼古丁的高水平導致神經幹細胞膜中特殊受體的尼古丁泛濫," Zahedi說。"尼古丁與這些受體結合,導致它們打開。鈣和其他離子開始進入細胞。最終,鈣超載隨之而來。"
Zahedi解釋說,線粒體中過多的鈣是有害的。線粒體隨之膨脹,改變其形態和功能。它們甚至可以破壞和泄漏導致細胞死亡的分子。
"如果尼古丁壓力持續,SIMH崩潰,神經幹細胞受損,最終可能死亡,"Zahedi說。"如果發生這種情況,幹細胞就不能產生更多的特化細胞,比如星形膠質細胞和神經元。"
Zahedi補充說,受損的幹細胞線粒體可能加速衰老,導致神經退行性疾病。她解釋說,神經幹細胞可以通過嗅覺途徑接觸尼古丁。使用者吸入煙霧,煙霧可以通過嗅覺路徑到達大腦。
Talbot和Zahedi強調,青年和孕婦需要特別密切關注他們的結果。
"他們的大腦正處於關鍵的發育階段,"加州大學歐文分校幹細胞中心主任Talbot說。"在胎兒期或青少年時期接觸尼古丁會以多種方式影響大腦,可能會損害記憶、學習和認知。此外,青少年對尼古丁的上癮和依賴是一個緊迫的問題。值得強調的是,尼古丁正在損害神經幹細胞及其線粒體。我們應該對此感到擔憂,因為尼古丁現在廣泛存在於ECs及其補充液中。"