吸烟，你可能会摄入一种潜在威胁的稀有元素

niwanmao

美国的Adeeb H. Rahman等人（纽约西奈，伊坎医学院遗传与基因组学系）在用质谱流式研究早期肺癌患者肺和肿瘤组织免疫微环境的时候，意外发现有患者巨噬细胞中存在高水平的铈元素（Ce140）。这是很奇怪的现象，你是不是第一反应就是烟草中来的？嘿嘿，慢慢往下看吧。

方案
这是质谱流式的好处，可以一次性大量标记一起测，不过成本高。



结果


图A、一组吸烟患者外周血、肿瘤组织、肺组织的Ce140强度，红点表示Ce140表达强度很高的患者，以下图B到图F均为该名Ce140高表达的患者。



图B、Ce140表达强度高的患者外周血、肿瘤组织、肺组织的viSNE分析，这三个图中，颜色越红，表示Ce140越高。



图C、主要的免疫细胞通过手工设门之后，显示在viSNE分群结果上，主要分为11群细胞，对照上面图B，可见Ce140主要分布在I型巨噬细胞内。



图D、每一列表示各抗原相对表达强度，黑色表示弱表达，亮黄表示高表达。横向每一行表示一类细胞。



图E、对应图D中每一类免疫细胞，在肿瘤和肺组织中Ce140的表达，从上到下依次为I类巨噬细胞、II类巨噬细胞、CD14hi单核细胞、CD16hi单核细胞、CD1c树突状细胞、B细胞、T细胞、NK细胞、NKT细胞、中性粒细胞、肥大细胞。



图F、肿瘤组织和肺组织中I类巨噬细胞和II类巨噬细胞占总CD45＋细胞的比例。


真相揭露

以前的研究曾发现吸烟者的肺部，可能存在烟草和香烟烟雾的镉和铅等沉积的可能性，但是烟草中几乎不含铈元素。虽然研究中发现了一例吸烟者的肺巨噬细胞中存在高水平的铈，占所有的吸烟者的比例并不高，并且与香烟烟雾暴露量并没有直接相关，这表明香烟烟雾本身可能不是本研究中观察到的铈元素的来源。

虽然还无法确定来源，但推测可能是由火石打火机而产生的，因为火石通常是以稀土金属镧、铈为主和铁、镁、锌的合金制作的。

后来，进一步实验结果发现肺巨噬细胞中Ce140水平的升高与La139水平升高相关（数据未显示），而火石正是由铈和镧以2：1混合制成，所以这组数据强力支持了这一假设，证明点燃打火机时，火石产生的稀有金属微颗粒吸入肺内，提供了铈和镧合理的来源。单个吸烟者的具体累积水平可能受到以下几个因素的影响，包括总体暴露量、打火机的具体种类、点燃香烟时的接近和吸入行为，甚至患者特异性巨噬细胞的吞噬特性。

正常的肺泡巨噬细胞，可清除肺泡表面病原体和吸入的微颗粒。吸入氧化铈纳米颗粒已被证明在啮齿动物模型中可诱导肺毒性，然而，尚不清楚铈、镧或其他金属在肺巨噬细胞中的积累是否可能直接导致患者的肺功能失调或肺癌的发展。

肺泡巨噬细胞相反，肿瘤相关巨噬细胞由于组织定位深，所以研究中发现肿瘤相关的巨噬细胞中铈元素水平较低。



有时候，研究中的副产品更有意思。你说呢？



参考文献：
Rahman AH, Lavin Y, Kobayashi S, Leader A, Merad M. High-dimensional single cell mapping of cerium distribution in the lung immune microenvironment of an active smoker. Cytometry B Clin Cytom. 2017 Jul 22.