吸煙危害與自由基

【編者按】自由基醫(yī)學(xué)是上個世紀六、七十年代孕育、誕生的一門生命科學(xué)新學(xué)科。而后，發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué)不可或缺的重要組成部分。因為自由基在人體中既具有重要的生物功能，又幾乎與人類常見的重大疾病，如死亡率最高的心腦血管疾病、最兇險的癌癥等都密切相關(guān)，因而引起了人們的廣泛關(guān)注和濃厚興趣。各種大眾傳媒也時有關(guān)于“自由基”、“抗氧化劑”的宣傳報道，但都是星星點點、語焉不詳，甚至有些是錯誤的。為此，我們特請中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會自由基專業(yè)委員會組織有關(guān)專家撰寫了系列文章，從不同角度介紹有關(guān)自由基醫(yī)學(xué)的知識，以饗讀者。

控?zé)熯\動已在我國開展多年，但吸煙的勢頭及危害仍未得到有效扼制，控?zé)熜蝿菀琅f十分嚴峻。這不僅需要政府采取更加堅決、有效的控?zé)熍e措，也需要公眾更加廣泛、自覺地參與控?zé)熜袆印?/p>

吸煙危害知多少

我國著名呼吸疾病專家、中國工程院院士鐘南山曾大聲疾呼：吸煙就像一部死亡發(fā)動機。筆者還要補充一句：吸煙好似一臺燒錢的焚鈔爐!

吸煙是引發(fā)多種疾病和死亡的危險因素，這已成為醫(yī)學(xué)界的共識。吸煙使人的平均壽命縮短10年。根據(jù)2009年世界衛(wèi)生組織發(fā)布的最新報告，全世界每年死于吸煙相關(guān)疾病的人數(shù)高達500余萬，估計中國為100余萬。而且還在不斷增長。

科學(xué)實驗和流行病學(xué)調(diào)查的結(jié)果證實。吸煙不僅可直接引起支氣管和肺組織的損傷，造成呼吸系統(tǒng)疾病，而且可導(dǎo)致癌癥和心血管疾病這兩種目前死亡率最高的疾病。現(xiàn)已知道，在各種癌癥死亡病例中。大約有30％是由吸煙引起的。吸煙者死于腫瘤的幾率是非吸煙者的10倍以上；口腔癌死亡者的50％～70％與吸煙有關(guān)；重度吸煙者患喉癌的幾率是非吸煙者的20～30倍；吸煙者食管癌的發(fā)病率是非吸煙者的4～10倍。吸煙是引發(fā)心肌梗死的一個重要誘因。吸煙使人患心臟病的風(fēng)險性增加了2倍。

吸煙不僅危及生命，而且還給國家和個人帶來沉重的經(jīng)濟負擔(dān)。我國是煙草大國，煙草年產(chǎn)量超過250萬噸。我國也是煙民大國，15歲以上吸煙人口超過3億。根據(jù)我國2008年衛(wèi)生統(tǒng)計年鑒的結(jié)果推算，我國35歲以上成人歸因于吸煙的三類疾病(癌癥、心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病)的經(jīng)濟負擔(dān)高達2237-2億元，約占各類疾病經(jīng)濟總負擔(dān)的1／6，約占國內(nèi)生產(chǎn)總值的0.75％。據(jù)我國吸煙人群的現(xiàn)狀調(diào)查，平均每個煙民每天吸煙的費用為2.73元，則每年花費近千元，全國煙民的購煙消費每年約3000億元，十分可觀。但由此推算，我國煙草工業(yè)的稅收抵不上吸煙造成的疾病之經(jīng)濟負擔(dān)!

吸煙危害源自誰

有一位專門研究香煙危害的專家把燃燒的香煙比喻為一個“微型化工廠”，這是非常形象和貼切的。因為，香煙在燃燒過程中會發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)和物理變化，生成幾千種物質(zhì)，其中，有大量有毒氣體和煙塵，包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)、焦油和各種自由基。

吸煙時，香煙燃燒的一端溫度可達900℃，而煙氣入口時的溫度則降到50～80℃，在幾百分之一秒的瞬間和幾厘米煙柱的距離內(nèi)存在一個很大的溫度落差，其中的變化極其復(fù)雜。通常，溫度高于6000c煙絲即可實現(xiàn)完全燃燒，其主要產(chǎn)物是二氧化碳(CO₂)、二氧化氮(NO₂)和水蒸氣等氣態(tài)物質(zhì)。開始，熾熱的煙氣在穿過未燃煙絲時可對煙絲起加熱和蒸餾的作用，引發(fā)一系列氧化還原反應(yīng)。但隨著煙氣向入口端移動，溫度逐漸降低。氧氣含量因逐漸消耗而減少，于是就由完全燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆紵?。溫度降?50℃時，煙絲發(fā)生焦化反應(yīng)，產(chǎn)生焦油等一系列焦化產(chǎn)物。有些煙草成分在開始燃燒時被氧化。到后來又會被還原，如CO₂可還原轉(zhuǎn)變?yōu)镃O。煙氣在移行和降溫過程中，還會形成氣溶膠。產(chǎn)生大量接近微米大小的顆粒物。在復(fù)雜的氧化還原過程中，很容易發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，形成各種自由基，它們分布在煙氣的氣相物質(zhì)和焦油之中。這些就構(gòu)成了吸煙危害的源頭。

煙害罪魁自由基

過去人們一直認為，吸煙的危害主要來自尼古丁。但經(jīng)過科學(xué)家們近20年的深入研究，證實吸煙危害的罪魁禍首是自由基而非尼古丁，尼古丁的危害主要表現(xiàn)在吸煙依賴性，即成癮性上。

在吸煙產(chǎn)生的氣相物質(zhì)中，存在多種自由基，其中主要是烷氧自由基和烷類自由基，還有NO(一氧化氮)和NO₂(二氧化氮)自由基。這些自由基是在煙草燃燒和煙氣移行過程中不斷產(chǎn)生的。首先是煙草中的含氮物質(zhì)在燃燒時生成大量的NO、NO₂和亞硝胺，它們又與燃燒時產(chǎn)生的烯類物質(zhì)反應(yīng)生成烷氧自由基和烷類自由基。這些自由基具有很強的反應(yīng)活性，可與細胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。油脂酸敗變哈、老年斑等就是典型的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的表現(xiàn)。而脂類是構(gòu)成細胞膜的主要成分，因此自由基攻擊細胞膜，發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。就會破壞細胞膜，損害其生物功能，從而造成嚴重后果。這些自由基還可以與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致DNA斷裂等，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的嚴重損傷。這些都是引起各種疾病的重要原因。

吸煙過程中生成的焦油顆粒大都為0.1～1微米的物質(zhì)，其中包含幾種特別穩(wěn)定的自由基，如醌和半醌自由基、多環(huán)芳烴自由基以及含磷類自由基等。每支香煙生成的焦油中所含自由基的數(shù)目可高達6×10¹⁴個。多環(huán)芳烴自由基是一類致癌性很強的物質(zhì)，如苯并芘。此外，前面提到的亞硝胺本身就是致癌物質(zhì)，烷氧自由基和烷類自由基又極易自氧化，生成反應(yīng)活性更強的活性氧自由基，它們攻擊細胞及其膜，發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，造成細胞及其膜的損傷；還可以與DNA結(jié)合，使之發(fā)生變異，進而引發(fā)多種疾病和癌癥。

動脈粥樣硬化和心臟病的起因與低密度脂蛋白的氧化關(guān)系極為密切，而許多自由基特別是活性氧自由基具有極強的氧化能力，成為低密度脂蛋白氧化的關(guān)鍵因素。因此，自由基可導(dǎo)致動脈壁細胞的損傷，引起炎癥反應(yīng)，最終造成動脈硬化。這就是吸煙引發(fā)心臟病的主要原因。

科學(xué)家們在研究中還發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象：中國煙民患心臟病和肺癌等與吸煙相關(guān)疾病的比例明顯比美國煙民低。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，其原因是中國煙民大部分有飲茶的習(xí)慣，而美國煙民喜好飲茶的少。茶中含有豐富的茶多酚，而茶多酚具有很強的清除氧自由基的能力，因而可抑制吸煙產(chǎn)生的自由基發(fā)生細胞膜脂質(zhì)過氧化作用，減輕其損傷。受此啟發(fā)，中國科學(xué)家還研制了茶多酚濾嘴。實驗證明，一般香煙濾嘴清除自由基的效果甚微，而茶多酚濾嘴的清除效果很好，由于它清除了煙害的關(guān)鍵因子，因此是減輕吸煙危害的有效措施，現(xiàn)已申請了專利。同理，如果煙民能多吃一些含多酚類、黃酮類、多糖類、維生素類以及番茄紅素、胡蘿卜素等具有清除自由基功能成分的飲食，對阻抗煙害也是有益的。當(dāng)然，更徹底的辦法還是戒煙和禁煙。

(本文作者為中華醫(yī)學(xué)會自由基專業(yè)委員會常委，蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)生物技術(shù)研究所教授)