香烟烟雾提取物暴露影响黑腹果蝇的先天免疫反应、代谢率和运动活性

Cigarette Smoke Extract Exposure Affects Innate Immune Response, Metabolic Rate, and Locomotor Activity of Drosophila melanogaster

作者信息Periklis Marnas, Lydia Giannakou, Eleanna Pitaraki, Elpiniki Stergiopoulou, Panagiotis Tzamalas, Athanasios Stefanos Giannopoulos, Maria Anastasia Parlantza, Konstantinos Gourgoulianis, Chrissi Hatzoglou, Erasmia Rouka, Stefan Lüpold, Sotirios G Zarogiannis

PMID42423789

期刊Lung

发布时间2026-07-09

DOI10.1007/s00408-026-00911-0

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实验完整度

高

包含幼虫晶细胞计数、黑化面积、成人负向地性及代谢率测定等多项独立实验，并设置NAC干预验证氧化应激机制。

主要模型

黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）野生型幼虫和成虫

重点核对

CSE浓度：10%, 25%, 50% NAC补充：1 mg/mL 幼虫晶细胞计数：70°C处理10分钟负向地性试验：10秒内爬过10cm的百分比代谢率：CO2产量（µl/hr/fly）

摘要

目的香烟烟雾（CS）通过氧化应激和炎症信号破坏先天免疫稳态，导致哮喘和COPD等呼吸系统疾病。由于黑腹果蝇与人类约75%的疾病相关基因同源，且拥有缺乏适应性免疫干扰的、特征明确的先天免疫系统，它代表了一种研究烟雾诱导病理学的可行模型。方法本研究检测了发育期香烟烟雾提取物（CSE）暴露对黑腹果蝇先天免疫激活、运动活性和代谢率的影响。结果暴露于10%–50% CSE的幼虫表现出剂量依赖性的晶细胞活化和黑化伤口面积增加，表明先天免疫反应性增强，这可能是由CSE诱导的氧化应激和造血失调驱动的。通过负向地性评估的运动活性在中等浓度下在两种性别中均受损，雌性在较低剂量下表现出更大的敏感性，反映了性别特异性差异。代谢率测量显示，仅在50% CSE下雄蝇出现显著的高代谢反应，与雄蝇中升高的氧化解毒负担和脆弱性一致。结论总之，这些发现表明，CSE引发一种协调的生理应激反应，将免疫激活与行为和代谢功能障碍整合在一起。这项工作支持黑腹果蝇作为解析烟雾诱导的先天免疫失调的系统性后果的转化模型。关键词：香烟烟雾提取物，先天免疫，黑化，氧化应激，黑腹果蝇

CSE暴露处理

建立发育期CSE暴露模型，评估不同浓度CSE的影响

将果蝇成虫置于含10% PBS或10%, 25%, 50% CSE（含或不含1 mg/mL NAC）的培养基上产卵，后代幼虫和成虫持续暴露于相同条件。

晶细胞计数

评估先天免疫激活水平

取20只三龄幼虫在70°C处理10分钟，在显微镜下计数表皮上的黑色斑点（活化晶细胞）。

黑化反应测定

评估创伤后的黑化反应强度

用无菌针头（直径5 μm）在幼虫后侧制造伤口，1小时后在体视显微镜下测量黑化面积。

负向地性试验

评估成虫的运动活性

将每组30只果蝇分为5个管，每管6只，轻敲至底部后记录10秒内爬过10cm标记的百分比。

代谢率测定

评估成虫的代谢率（CO2产生）

将每组30只果蝇分为5个呼吸计，记录2小时内CO2产量（µl/hr/fly）。

实验环节	名称	品牌	货号
培养基制备	尼泊金	Sigma	H3647
抗氧化剂补充	N-乙酰半胱氨酸	UniPharma S.A.	--
晶细胞计数	光学显微镜	ZEISS Axiostar Plus	--
黑化实验	体视显微镜	OLYMPUS SZ30-ST	--

实验环节

名称

品牌

货号

培养基制备

尼泊金

Sigma

H3647

抗氧化剂补充

N-乙酰半胱氨酸

UniPharma S.A.

晶细胞计数

光学显微镜

ZEISS Axiostar Plus

黑化实验

体视显微镜

OLYMPUS SZ30-ST

环节	核对要点
CSE暴露实验	CSE浓度（10%, 25%, 50%），NAC浓度（1 mg/mL），暴露时间（自产卵至成年）阅读提示：Materials and Methods: Drosophila melanogaster Cigarette Smoke Extract Exposure
晶细胞计数	幼虫期（三龄），处理温度（70°C）和时间（10分钟）阅读提示：Materials and Methods: Crystal Cells Counting Assay in Larvae
黑化实验	针头直径（5 μm），测量时间（伤口后1小时）阅读提示：Materials and Methods: Melanization Assay in Larvae
负向地性实验	样本量（30只/组），分组（每组6只），记录时间（10秒），标记高度（10 cm）阅读提示：Materials and Methods: Negative Geotaxis Assay in Adult Flies
代谢率测定	样本量（30只/组），分组（每组6只），记录时间（2小时），平衡时间（15分钟）阅读提示：Materials and Methods: Metabolic Rate Assay in Adult Flies

环节

核对要点

CSE暴露实验

CSE浓度（10%, 25%, 50%），NAC浓度（1 mg/mL），暴露时间（自产卵至成年）

阅读提示：Materials and Methods: Drosophila melanogaster Cigarette Smoke Extract Exposure

晶细胞计数

幼虫期（三龄），处理温度（70°C）和时间（10分钟）

阅读提示：Materials and Methods: Crystal Cells Counting Assay in Larvae

黑化实验

针头直径（5 μm），测量时间（伤口后1小时）

阅读提示：Materials and Methods: Melanization Assay in Larvae

负向地性实验

样本量（30只/组），分组（每组6只），记录时间（10秒），标记高度（10 cm）

阅读提示：Materials and Methods: Negative Geotaxis Assay in Adult Flies

代谢率测定

样本量（30只/组），分组（每组6只），记录时间（2小时），平衡时间（15分钟）

阅读提示：Materials and Methods: Metabolic Rate Assay in Adult Flies

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