为解答这一问题，需要超越传统的流行病学关联分析，在可控的实验条件下，从分子机制层面进行精细解析。一项题为《木材烟雾与柴油尾气：人类气道上皮的差异转录组特征》的研究取得了突破性进展。该研究通过一套高度仿生的体外实验模型，首次在严格控制的同等质量浓度下，直接比较了柴油尾气与木材烟雾这两种典型污染源对人体气道上皮细胞的差异化影响。本研究将对该重磅文献进行深度解读，系统梳理其研究设计、核心发现与深远意义，并着重探讨其背后所依赖的关键技术平台如何推动吸入毒理学研究范式的革新。

本研究采用体外细胞气液界面暴露系统（人体上皮细胞体外肺模型），在严格控制的相同质量浓度下，直接比较了新鲜柴油尾气与木材烟雾暴露后的全转录组响应。结果显示，两者引发了显著不同的基因表达谱与炎症因子分泌谱，揭示了其独特的毒性作用机制。

 1.     实验设计与方法

该研究的科学性首先奠基于其精密的实验设计。研究者放弃了传统浸没式培养的细胞暴露装置，转而采用气液界面细胞暴露系统。该系统通过在体外培养原代人支气管上皮细胞，使其在空气-营养液界面分化形成具有纤毛和黏液分泌功能的假复层上皮，从而高度模拟了人体气道的生理结构与功能[。这一模型确保了细胞对污染物的反应更接近其在人体内的真实状态。

研究的另一精髓在于其暴露策略。为确保比较的公平性，研究者采用高精度的径向气路结构的气液界面细胞暴露系统，将细胞直接暴露于新鲜发生的柴油尾气或木材烟雾中，并将暴露浓度精准统一为300 μg/m³的颗粒物质量浓度。这一关键控制，使得后续观察到的任何生物学效应差异，均可归因于污染物内在化学性质的不同，而非剂量差异。暴露24小时后，系统收集细胞及上清液，分别进行全转录组RNA测序和细胞因子多重分析，从而从基因调控和功能输出两个层面全面评估细胞应答。

1.1 细胞模型构建

• 细胞来源：原代人支气管上皮细胞，来源于非吸烟志愿者的支气管镜检。

• 培养条件：使用气液界面培养技术，分化培养至少28天，形成具有纤毛和黏液分泌功能的假复层上皮。

1.2 污染物暴露

• 暴露系统：径向结构气液界面细胞暴露系统（天津德伯科技ACP6/CULTEX      compact）

• 暴露条件：

  o  柴油尾气：由一台标准柴油发动机发生。

  o  木材烟雾：由松木在标准炉具中燃烧发生（德伯可以提供自动燃烧烟气发生器）。

  o  对照组：经过滤的洁净空气。

  o  暴露浓度：颗粒物质量浓度为300μg/m³。

  o  暴露时间：4小时。

1.3 样本采集与数据分析

• 采集时间点： 暴露结束后24小时。

• 分析技术：

  o 全转录组RNA测序：使用Illumina NovaSeq平台，差异基因定义为 |Fold Change| > 1.5 且 FDR < 0.05。

  o 细胞因子分析：使用Luminex MAGPIX系统检测上清液中12种细胞因子。

  

2. 关键结果与数据分析

2.1 差异基因表达全景图

（柴油尾气 vs 对照组）： 共鉴定出1,248个差异表达基因，其中685个上调，563个下调；共鉴定出892个 差异表达基因，其中512个上调，380个下调。

关键发现： 仅有约15% 的差异基因在两种暴露中重叠，表明绝大多数转录响应是污染物特异性的。

2.2 通路富集分析揭示独特机制

·      柴油尾气特异性通路：

  o 芳香烃受体通路 显著富集。

  o 化学致癌作用-DNA加合物 通路激活。

  o 细胞色素P450外源物代谢 通路强烈诱导。

·     木材烟雾特异性通路：

  o NF-κB信号通路 显著激活。

     o 细胞外基质-受体相互作用 通路改变。

     o 谷胱甘肽代谢 通路扰动，提示氧化应激。

2.3 炎症因子分泌谱差异

表1. 上清液中部分细胞因子浓度 (pg/mL) 对比

(p < 0.05, *p < 0.01 vs 对照组)

• 关键发现： 木材烟雾诱导了更强的IL-8释放，而柴油尾气在诱导IL-6方面更突出，证实了其炎症反应模式的差异。

3. 讨论与结论

本研究通过严谨的实验设计证明：

1. 机制异质性： 柴油尾气与木材烟雾通过截然不同的分子途径（如AHR通路 vs. NF-κB通路）引发毒性效应。

2. 风险评估启示： 仅凭颗粒物质量浓度无法评估健康风险，污染物来源与化学组成是决定其生物学效应的关键。

3. 生物标志物： 研究为开发针对特定污染源的特异性分子生物标志物提供了候选基因与通路。

技术支持

本研究所依赖的是先进的气液界面细胞直接暴露系统和木材烟气，其中气液界面细胞暴露该技术是获得真实生物学响应的核心。天津德伯科技有限公司是国内可以全面提供解决方案的公司，如提供的细胞气液界面暴露系统ACP6和木材燃烧的烟气发生器是专门用于自然燃烧颗粒物气溶胶（PM2.5）暴露染毒研究的先进系统，其精准的气溶胶输送与剂量控制，为此类研究的实验提供了可靠的技术平台，是推进吸入毒理学与药理学研究的理想工具。