近年来，全球气候变化加剧了野火的频率和强度。从加拿大到澳大利亚，从美国西部到欧洲南部，野火烟雾已成为一个不容忽视的公共卫生问题。然而，除了流行病学数据，我们对于野火和木材烟雾如何从细胞层面伤害人体肺部，了解得并不够深入。

近期，一篇发表于2025年的范围综述（Wildfire and wood smoke effects on human airway epithelial cells: A scoping review）系统梳理了该领域23项体外研究，为我们揭示了野火/木材烟雾作用于人气道上皮细胞的关键机制。以下是这篇综述的核心内容解读。

为什么要关注野火和木材烟雾？

野火烟雾含有复杂的污染物混合物，包括细颗粒物（PM₂.₅）、多环芳烃（PAHs）、挥发性有机化合物和金属等。流行病学研究已明确：野火烟雾暴露会加剧哮喘、慢性阻塞性肺疾病（COPD），增加住院率和死亡率。

然而，流行病学无法直接回答“烟雾到底对肺细胞做了什么”。这正是体外细胞研究的价值所在。本篇综述聚焦于人原代或永生化气道上皮细胞，从细胞活力、炎症、氧化应激、DNA损伤、基因表达等多个维度，总结了现有证据。

23项研究的关键发现
1. 细胞毒性：直接杀伤肺细胞

• 木材烟雾颗粒（WSPM）显著降低A549、BEAS-2B、16-HBE等多种肺上皮细胞的活力。

• 乳酸脱氢酶（LDH）释放增加，细胞膜完整性受损。

• 部分研究报道了细胞凋亡（如caspase-3活化、PARP切割）和细胞焦亡（pyroptosis，如caspase-1/IL-1β/IL-18通路激活）。

一句话总结：野火/木材烟雾可以直接杀死肺上皮细胞，且毒性强度与颗粒物浓度、燃烧条件密切相关。

• 暴露后，IL-6、IL-8、TNF-α等促炎细胞因子显著升高。

• 这些细胞因子可招募中性粒细胞、单核细胞，加剧气道炎症。

• 部分研究还检测到IL-1α、IL-1β、IL-18、GM-CSF、CCL20等炎症/趋化因子上调。

一句话总结：烟雾暴露会诱发气道上皮细胞释放大量炎症信号，可能参与COPD、哮喘等疾病的急性加重。

• 活性氧（ROS）水平升高，谷胱甘肽氧化还原状态失衡。

• 抗氧化转录因子Nrf2及其靶基因（如HMOX1）被激活。

• 使用Grx1-roGFP2等实时氧化还原探针可在活细胞中动态监测氧化应激。

一句话总结：氧化应激是烟雾损伤的核心环节，导致细胞抗氧化系统被严重挑战。

• 彗星实验显示DNA链断裂增加；微核实验提示染色体损伤。

• 不同木材来源毒性差异显著：软木屑（SWC）和山毛榉木屑（BWC）的PM₀.₄–₁可引起明显DNA损伤，而芒草秸秆（MS）的毒性相对较低。

• PAHs是重要的毒性贡献者，通过芳香烃受体（AhR）诱导CYP1A1、CYP1B1等代谢酶表达。

一句话总结：部分木材/野火烟雾颗粒具有遗传毒性，可能带来长期致癌风险。

• 早期响应基因（如CYP1A1、CXCL8、TNFAIP3）在暴露后数十分钟内即显著上调。

• 研究发现AhR通路、NF-κB通路以及DNA甲基转移酶DNMT3L等被激活。

• lncRNA MEG3参与PM₂.₅诱导的细胞凋亡。

一句话总结：烟雾暴露可快速重编程气道上皮细胞的转录组，并可能留下表观遗传“印记”。

影响毒性的关键变量

综述明确指出，不同研究结果存在差异，主要源于以下几个变量：

重要提示：A549细胞因具有结构性高Nrf2活性，对氧化应激的反应与正常气道上皮细胞存在差异，解读结果时应谨慎。

现有研究的不足与未来方向

综述作者也坦承了当前研究的局限性：

1. 缺乏慢性暴露研究：多数实验为24-48小时急性暴露，无法反映长期低浓度暴露的累积效应。

2. 模型简化：体外单层培养无法完全模拟体内复杂的细胞间相互作用（如免疫细胞-上皮细胞对话）。

3. 真实暴露场景差异大：实验室使用的烟雾浓度、成分与真实野火烟雾仍有差距。

4. 高危人群数据缺失：几乎没有研究使用来自哮喘或COPD患者的气道上皮细胞进行野火烟雾暴露实验，而这正是最敏感的人群。

未来需要更多采用ALI培养、共培养、以及长期低剂量暴露的研究，同时结合组学技术（转录组、蛋白组、代谢组）全面解析烟雾毒性机制。

对我们的启示

• 对于普通公众：野火期间减少户外活动、使用空气净化器、佩戴N95口罩，是切实可行的自我保护措施。

• 对于科研人员：开展木材/野火烟雾毒性研究时，应关注燃烧条件的标准化、细胞模型的选择以及暴露方式（推荐ALI）。同时，可借助商业化的香烟烟雾，实现可重复、标准化的暴露实验，加速机制研究与防护策略开发。

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结语

这篇综述清晰地告诉我们：野火和木材烟雾绝非“天然无害”。它们在细胞层面通过氧化应激、炎症、DNA损伤和基因表达重编程，实实在在地伤害着我们的气道上皮。随着气候变化加剧，这类研究的重要性只会与日俱增。理解机制，才能更好地预防与治疗。

文献来源：Heibati, B., Renz, H., & Lacy, P. (2025). Wildlife and wood smoke effects on human airway epithelial cells: A scoping review. Journal of Hazardous Materials