Stem Cell Reports：尼古丁會影響胚胎的健康發育

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研究人員2月28日在《Stem Cell Reports》雜誌上報道，尼古丁在個體細胞水平上對人類胚胎髮育產生廣泛的不利影響。人胚胎幹細胞（hESC）衍生的胚狀體的單細胞RNA測序顯示，3周的尼古丁暴露會破壞細胞間的通訊，降低細胞存活率，並改變調節心肌等關鍵功能的基因的表達。

作者說，這種幹細胞模型提供了尼古丁對發育中胎兒個體器官和細胞影響的新見解，可用於優化藥物和環境毒性篩查。

圖片來源：Hongchao Guo

「這些結果尤其重要，因為它們為教育公眾，特別是年輕女性，在懷孕或考慮擁有家庭時遠離吸煙提供了科學依據，」斯坦福大學學院的資深作者Joseph C. Wu說， 「在煙草，電子香煙和尼古丁口香糖等產品中發現的尼古丁可能會對懷孕期間發育中胚胎的不同器官產生廣泛的有害影響。」

懷孕期間的母親吸煙是出生缺陷（例如流產，生長受限和早產）的既定風險因素，它與後代的長期不良神經行為，心血管，呼吸，內分泌和代謝結果密切相關。尼古丁是吸煙的主要化學成分，主要是風險升高的原因。不幸的是，含有尼古丁的新煙草製品（如電子煙）的引入和推廣正在扭轉最近在減少煙草使用方面取得的進展。

大量研究已經闡明了尼古丁在動物中的負面影響，主要是在嚙齒動物模型中。動物研究表明，懷孕期間尼古丁暴露對胎兒發育有不利影響，但由於種間差異，這項研究是否可以轉化為人類仍然值得懷疑。

雖然其他研究通過大量RNA測序分析檢測了使用人體細胞的尼古丁毒性，但這些常規研究不允許研究人員研究單細胞水平的影響。因此，尼古丁對人類胚胎髮育的影響和潛在的分子機制仍然知之甚少。

為了解決這些局限性，Wu和他的合作者使用單細胞RNA測序來分析21天尼古丁暴露對由hESC衍生的胚狀體產生的總共12,500個細胞的轉錄組的影響，所述胚胎體是不同的3-D聚集體。

多能細胞的類型，產生大腦，心臟，肝臟，血管，肌肉和其他器官。他們發現細胞存活率下降，表明尼古丁早在植入前階段就會影響胚胎髮育。

尼古丁暴露也降低了胚狀體的大小，增加了被稱為活性氧物質的破壞性分子的水平，並導致胚狀體的異常形成和分化。此外，尼古丁暴露改變了從hESC分化的廣泛的祖細胞中的細胞周期，並導致細胞間通訊失調，這是另一種尚未得到充分研究的副作用。

研究人員還發現，尼古丁暴露導致金屬毒性和破壞線粒體功能，腦畸形和智力殘疾，肌肉發育和疾病，肺病以及影響心肌細胞收縮性的Ca2 相關心律失常的基因表達改變。

未來，研究人員計划進一步研究尼古丁誘導的胎兒出生缺陷的機制。 「我們希望這將導致發現新型生物標誌物，可以幫助醫生更好地預防，診斷和治療這些疾病，」吳說。 「此外，我們計劃利用我們的hESC衍生的胚胎體模型和單細胞測序技術來研究其他有害條件的廣泛影響，如空氣污染對人類胚胎髮育的影響。」

原始資訊：

Nicotine may harm human embryos at the single-cell level

參考文獻：

Guo and Tian et al.: "Stem Cell Differentiation Delineates Adverse Effects of Nicotine on Embryonic Development" Stem Cell Reports, 2213-6711(19)30024-4

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