吸煙者轉抽加熱卷煙的抽吸行為和煙堿暴露

王 昇，管 瑩，趙 閣，趙俊偉，李 翔，尚平平，夭建華，謝復煒*

1. 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術產業開發區楓楊街2 號 450001

2. 云南中煙工業有限責任公司技術中心，昆明市五華區紅錦路181 號 650231

以IQOS 為代表的加熱卷煙受到了煙草企業的高度重視，在歐美市場上的銷售份額快速增長，已成為不可忽視的新型煙草制品。云南、四川和湖北等省的國內煙草企業已研發多種加熱不燃燒煙草制品［1］。加熱不燃燒煙草制品主要是通過加熱源對再造煙葉或煙絲進行加熱，加熱溫度一般不超過350 ℃。煙葉中的香味成分和煙堿受熱揮發而煙葉卻不會被點燃燃燒，避免了煙草在高溫時發生的燃燒裂解，其加熱過程中生成的有害成分明顯低于傳統卷煙［2］。相比其他新型煙草制品，加熱卷煙在使用方式和風味特性上最接近傳統卷煙，其使用日益廣泛［3］。

關于傳統卷煙消費者抽吸行為的研究由來已久，電子煙等新型煙草制品的抽吸行為研究也逐漸受到關注［4-5］。趙閣等［6］在電子煙消費者抽吸行為影響因素的綜述中指出，電子煙使用者的熟練程度，電子煙產品的類型、煙堿濃度，以及電子煙霧化器功率、煙液口味、溶劑均會對抽吸行為產生影響。為了研究將傳統卷煙轉換為新型煙草制品時消費者抽吸行為的變化，趙俊偉等［7］招募了66 名志愿者并隨機分為兩組，兩組志愿者分別從抽吸卷煙轉換至抽吸煙堿濃度為12、20 mg/mL 的電子煙，發現轉抽后抽吸者的抽吸容量增大，抽吸間隔時間變短，抽吸持續時間延長或無變化，但煙堿暴露水平降低。Hiler 等［8］的研究表明，吸煙者轉抽電子煙，其抽吸容量和抽吸持續時間均會隨煙液中煙堿濃度的升高顯著下降，抽吸參數隨煙液煙堿濃度的不同會發生變化。Theodore等［9］在16名傳統卷煙吸煙者轉抽電子煙的實驗中，發現在兩周轉換期后，每天抽吸口數保持穩定，而每天總抽吸時間和平均每口的抽吸持續時間增加。卷煙抽吸支數減少得越多，抽吸電子煙時抽吸持續的時間就越長。鑒于加熱卷煙將來的應用前景，開展加熱卷煙健康風險評估及抽吸行為的研究非常必要，而現階段鮮見關于吸煙者轉抽加熱卷煙抽吸行為的研究，尤其是消費者使用國內加熱卷煙產品的抽吸行為和煙堿暴露的研究尚未見報道。因此，本研究中設計吸煙者由傳統卷煙轉抽加熱卷煙的實驗，通過自填式問卷調查、吸煙行為參數測試、LC-MS分析測定煙堿暴露生物標志物等方式，從多角度開展吸煙者轉抽加熱卷煙的吸煙行為和煙堿暴露研究（受研究條件所限，本研究的實驗規模較小，志愿者均為男性，在下一步的研究中將擴大人群規模并使志愿者性別比例合理），考察加熱卷煙的口味、煙堿量和加熱方式等因素對志愿者抽吸行為和煙堿攝入量的影響，為國產加熱卷煙的產品設計和安全性評估提供依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

IQOS 煙支規格：長度45 mm，圓周25.2 mm，煙氣煙堿量1.2 mg/支，口味為煙草原味。國內加熱卷煙M 的煙支規格：長度44.8 mm，圓周長25 mm，煙氣煙堿量0.34 mg /支，口味為煙草原味。傳統卷煙為市售烤煙型卷煙，煙氣煙堿量0.8～1.0 mg/支。

CReSS 吸煙行為記錄儀（德國Borgwalt K C 公司）；AB Sciex API 4000 液相色譜-質譜聯用儀（LC-MS/MS，美國Applied Biosystems公司）。

1.2 方法

1.2.1 實驗設計

招募50 名抽吸卷煙的志愿者，其中，24 名為轉抽IQOS 組，26 名為轉抽國內加熱卷煙M 組。志愿者轉抽前使用的傳統卷煙為市售烤煙型卷煙。實驗周期為7 d：第1 天，對消費者進行問卷調查，包括其人口學基本信息、煙草消費習慣、對加熱卷煙的了解情況等。測試志愿者抽吸傳統卷煙時的吸煙行為參數，并收集消費者抽吸傳統卷煙時的晨尿；第2～7天為轉抽期，志愿者抽吸加熱卷煙IQOS或M；第7天對志愿者再次進行問卷調查，考察其對加熱卷煙的接受度和滿意度等，測試志愿者轉抽后的吸煙行為參數，并再次收集志愿者的晨尿。實驗設計流程見圖1。

圖1 實驗設計流程圖Fig.1 Flowchart of the experimental design

1.2.2 志愿者招募及納入和排除標準

在河南地區采用滾雪球抽樣法招募符合納入標準的志愿者［10］。志愿者的納入標準（同時滿足下述條件）：①年齡 18～65 周歲；②持續抽煙6個月以上，每日抽吸卷煙10支以上（最好15支以上）；③嚴格遵守研究要求，依從性好，提供晨尿樣本（50 mL 左右），同意轉換抽吸實驗指定的加熱卷煙；④能夠前往指定場所完成調查，簽署研究知情同意書。

志愿者的排除標準（滿足其一即予排除）：①調查期內需要服食藥物；②月經期、月經前期（前1周）和妊娠期婦女；③嚴重血管疾病患者、慢性阻塞性肺疾病、肺癌及其他腫瘤患者；④精神病患者和嚴重的生理畸形患者。實驗中，志愿者如因身體不適或因故不能完全參與，造成該志愿者的數據不完整時，對這些志愿者予以排除。

志愿者人口學特征的基本情況見表1。50 位志愿者均為男性，平均年齡為41.8 周歲；已婚者占98.0%（49/50）；文化程度初中及以下的占48.0%（24/50），其次為高中/中專和大專/大學本科，分別占10.0%（5/50）和42.0%（21/50）；有96.0%（48/50）的志愿者的平均月收入≤5 000元。志愿者的文化程度、婚姻狀況、職業和收入水平分布均具有代表性。

表1 志愿者的人口學特征Tab.1 Demographic characteristics of volunteers

1.2.3 吸煙行為測試

本研究中采用CReSS 吸煙行為記錄儀測試志愿者抽吸卷煙或加熱卷煙的抽吸容量、持續時間和抽吸間隔等吸煙行為參數。吸煙行為測試前，對CReSS 吸煙行為記錄儀預先進行校正［11］。

1.2.4 煙堿暴露生物標志物測試

將采集的志愿者晨尿立即冷凍保存，并全程采用冷鏈運輸，轉運至實驗室。將尿樣稀釋處理后，加入同位素內標，采用HPLC-MS/MS法［12］檢測志愿者尿液中煙堿各暴露生物標志物。本研究中檢測的煙堿暴露生物標志物為降煙堿（NNIC）、煙堿（NIC）、煙堿氮氧化物（NIC-NO）、可替寧（COT）、降可替寧（NCOT）、反-3′-羥基可替寧（OHCOT）、可替寧氮氧化物（COT-NO）、煙堿糖苷（NIC-G）、可替寧糖苷（COT-G）、反-3′-羥基可替寧糖苷（OHCOT-G），并計算煙堿總代謝物的量。

1.2.5 實驗過程中的質量控制

在現場實驗開始前，質控人員召集志愿者，告知其實驗過程中需要注意的事項，并及時解答實驗中可能遇到的問題。在轉換抽吸加熱卷煙期間，質控人員每日聯系志愿者，詢問加熱卷煙的使用情況和感受。抽吸行為測試期間，質控人員采用現場錄像、拍照等方式對測試過程進行記錄和質量控制。采集尿樣時，將采樣類型、采樣日期和采樣時間，以及被采集者的姓名、編號和采樣量的信息標注在收集尿樣的容器上；將采集到的尿樣立即裝入低溫保存箱（—20 ℃）；在實驗期間對10%的志愿者進行隨機抽查，核實其是否按照研究要求使用樣品收集容器。為了確保調查問卷整理、錄入、實驗室檢測結果等資料分析過程中信息的無偏性，在問卷整理、實驗室檢測過程中，均采用了盲法（單盲），避免研究人員的主觀因素影響資料分析過程中的信息獲取。樣品在實驗室分析過程中嚴格按照LC-MS/MS分析方法規范處理和分析樣品，監控儀器狀態，設置質控樣品，保證樣品分析結果的穩定性和準確性。

1.2.6 醫學倫理學論證

本研究方案通過了鄭州大學醫學倫理委員會批準。志愿者參加項目時簽署了知情同意書。

2 結果與討論

2.1 志愿者煙草消費情況及轉抽后的加熱卷煙的使用情況

在轉抽加熱卷煙前，對志愿者的煙草消費情況進行了問卷調查。在50 名吸煙者中，煙齡均大于1年，其中煙齡5 年以上的占96.0%（48/50）。吸煙量＞10支/d的占86.0%（43/50）。日常抽吸卷煙單價在20元/盒以下的占94.0%（47/50）。有88.0%的志愿者日常抽吸卷煙的焦油釋放量為9～11 mg/支。有44.0%（22/50）的志愿者曾經戒過煙（停止抽吸卷煙達一個月以上）。具體結果見表2。

表2 志愿者卷煙消費情況Tab.2 Consumption data of cigarettes and heated tobacco products by volunteers

轉抽加熱卷煙后，再次對志愿者使用加熱卷煙的情況進行了問卷調查。結果見表3，志愿者每天抽吸加熱卷煙數量均在3支以上，90%以上的志愿者每天抽吸5支以上。轉抽前100%的志愿者每天抽吸卷煙5 支以上，轉抽過程中兩者使用情況沒有明顯差異，說明消費者對加熱卷煙的接受度和滿意度較高。超過90%的志愿者每支加熱卷煙抽吸5口以上；75%以上的志愿者每口抽吸間隔時間＜30 s。其中有62.5%轉抽IQOS 組的志愿者煙氣抽吸至肺部，只有46.1%轉抽M組的志愿者抽吸到達肺部。通過對每天抽吸數量、每支抽吸口數、每口間隔時間和抽吸深度等數據的統計，發現轉抽IQOS組和轉抽M組的志愿者抽吸習慣并無顯著差異（P值均大于0.05）。

表3 志愿者轉抽加熱卷煙IQOS和M后抽吸習慣調查情況Tab.3 Puffing habits of volunteers switched to IQOS or M

2.2 志愿者轉抽加熱卷煙過程的吸煙行為參數分析

在進行問卷調查的同時，在本研究中對志愿者抽吸卷煙或加熱卷煙的抽吸容量、持續時間和抽吸間隔等吸煙行為參數進行了記錄和數據統計。志愿者由卷煙轉抽加熱卷煙IQOS 的吸煙行為參數分析結果見表4。可知，志愿者轉抽IQOS 后多數抽吸參數未發生顯著改變。抽吸卷煙時，志愿者平均每口抽吸容量為60.8 mL，每口抽吸持續時間為2.1 s，平均流速為31.6 mL/s，峰值流速為50.8 mL/s。轉抽IQOS后，志愿者平均每口的抽吸容量為55.7 mL，每口抽吸持續時間為1.9 s，平均流速為31.5 mL/s，峰值流速為48.6 mL/s。但抽吸間隔時間從轉抽前的14.3 s縮短為轉抽后的9.8 s。

表4 由卷煙轉抽IQOS的志愿者的吸煙行為參數（）Tab.4 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to IQOS（）

表4 由卷煙轉抽IQOS的志愿者的吸煙行為參數（）Tab.4 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to IQOS（）

組別卷煙轉抽IQOS組P①峰值流速/（mL·s-1）50.8±16.3 48.6±13.3 0.458抽吸容量/mL 60.8±14.0 55.7±11.5 0.089持續時間/s 2.1±0.6 1.9±0.8 0.269平均流速/（mL·s-1）31.6±9.4 31.5±8.5 0.962抽吸間隔/s 14.3±8.0 9.8±8.3 0.038

與之類似，志愿者由卷煙轉抽加熱卷煙M 的吸煙行為參數分析結果見表5。可知，志愿者轉抽M后多數抽吸參數也未發生顯著改變。轉抽M 后，志愿者平均每口抽吸容量為56.4 mL，每口抽吸持續時間為1.9 s，平均流速為32.0 mL/s，峰值流速為49.1 mL/s，抽吸間隔時間為9.7 s，抽吸間隔與轉抽前相比也明顯縮短。

表5 由卷煙轉抽M的志愿者的吸煙行為參數（）Tab.5 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to M（）

表5 由卷煙轉抽M的志愿者的吸煙行為參數（）Tab.5 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to M（）

抽吸參數卷煙轉抽M組P①抽吸容量/mL 50.0±17.6 56.4±19.4 0.878持續時間/s 1.9±0.7 1.9±0.9 0.805平均流速/（mL·s-1）31.1±8.0 32.0±8.4 0.603峰值流速/（mL·s-1）48.5±13.5 49.1±13.9 0.84抽吸間隔/s 15.3±9.0 9.7±5.4 0.012

Murphy 等［13］研究加熱卷煙產品的抽吸參數為抽吸容量（63.5±20.8）mL、抽吸時間（1.8±0.6）s、抽吸間隔（10.29±3.38）s。該結果與本研究中獲得的數據近似。一方面，本研究中發現志愿者轉抽加熱卷煙產品后抽吸容量、持續時間、平均流速和峰值流速等參數均與轉抽前無顯著性差異。對比Haziza等［14］在加熱卷煙產品評估研究中的發現，志愿者轉抽IQOS前基線抽吸容量為53.4 mL，轉抽后抽吸容量為52.9 mL，無顯著性差異。與本研究中得到的結論一致。這是由于加熱卷煙產品與傳統卷煙有較高的相似度，使志愿者抽吸傳統卷煙形成的抽吸行為特征能基本移植到抽吸加熱卷煙。另一方面，本研究中發現志愿者轉抽加熱卷煙后，抽吸間隔明顯縮短。Jones 等［15］研究吸煙者使用加熱卷煙的抽吸行為時也有類似報道，在其研究中發現志愿者在抽吸傳統卷煙時的抽吸間隔為（18.8±10.6）s，而抽吸加熱卷煙時的抽吸間隔為（11.1±5.8）s。由于加熱卷煙產生的煙氣和輸送的煙堿低于傳統卷煙，志愿者在使用加熱卷煙時，會通過縮短抽吸間隔，在同樣的時間內吸入更多的煙氣和煙堿以滿足自身的需要。與之類似，此前 Norton 等［16］和 Theodore 等［9］也發現由于電子煙的煙堿輸送效率低于傳統卷煙，消費者為了提高滿足感，同樣會縮短抽吸間隔。

2.3 志愿者轉抽加熱卷煙過程的尿樣中煙堿暴露生物標志物分析

在研究志愿者轉抽加熱卷煙吸煙行為的同時，本研究中還采用生物標志物法評估轉抽后志愿者煙堿暴露的變化情況。采用HPLC-MS/MS 法測定了志愿者轉抽前后晨尿尿樣中多種煙堿暴露生物標志物，并折合成煙堿計算了煙堿總代謝物，對各煙堿暴露生物標志物均進行了肌酐校正。由卷煙轉抽IQOS 和M 的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標志物分析結果分別見表6和表7。

如表 6 和表 7 所示，志愿者轉抽 IQOS 或 M 后尿樣中煙堿暴露生物標志物的水平無顯著性差異（P＞0.05）。依前述問卷調查和抽吸參數的研究結果，志愿者轉抽加熱卷煙后抽吸行為未有顯著變化，煙堿暴露生物標志物的分析結果與抽吸行為的分析結果一致。在國外開展的類似研究中，Haziza 等［17］報道稱，與抽吸傳統卷煙相比，抽吸加熱卷煙后，志愿者體內的煙堿總代謝物和可替寧的水平亦未發生顯著變化。

表6 由卷煙轉抽IQOS的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標志物分析（）Tab.6 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to IQOS（） ［ng·（mg肌酐）-1］

表6 由卷煙轉抽IQOS的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標志物分析（）Tab.6 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to IQOS（） ［ng·（mg肌酐）-1］

煙堿暴露生物標志物卷煙轉抽IQOS組P①OHCOT 2 260±2 165 2 275±2 882 0.967煙堿暴露生物標志物卷煙轉抽IQOS組P①NNIC 62±41 47±38 0.109 COT-NO 220±192 205±272 0.727 NIC 628±745 641±909 0.952 NIC-G 1 095±1 105 729±1 031 0.058 NIC-NO 253±218 264±327 0.852 COT-G 2 013±1 401 1 925±2 563 0.880 COT 983±733 729±632 0.086 OHCOT-G 628±661 724±1 004 0.576 NCOT 9.4±9.6 8.3±12.5 0.534煙堿總代謝物5 663±3 575 5 259±5 454 0.677

表7 由卷煙轉抽M的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標志物分析（）Tab.7 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to M（） ［ng·（mg肌酐）-1］

表7 由卷煙轉抽M的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標志物分析（）Tab.7 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to M（） ［ng·（mg肌酐）-1］

煙堿暴露生物標志物卷煙轉抽M組P①OHCOT 2 784±2 800 2 591±3 440 0.661煙堿暴露生物標志物卷煙轉抽M組P①NNIC 51±62 44±71 0.266 COT-NO 207±200 230±392 0.629 NIC 331±404 528±646 0.135 NIC-G 639±666 507±687 0.140 NIC-NO 221±236 224±277 0.916 COT-G 1 931±2 100 1 739±2 519 0.541 COT 834±743 744±821 0.352 OHCOT-G 625±604 592±828 0.716 NCOT 11±14 11±20 0.870煙堿總代謝物5 360±4 403 5 160±6 234 0.775

2.4 志愿者轉抽兩種加熱卷煙的比較分析

如表8所示，吸煙者轉抽IQOS和M后抽吸參數的差異很小，抽吸容量的平均值分別為55.7 和56.4 mL，持續時間均值均為1.9 s，平均流速分別為31.5和 32.0 mL/s，峰值流速分別為 48.6 和 49.1 mL/s，抽吸間隔分別為9.8 和9.7 s。與之對應的吸煙者轉抽IQOS 和M 后尿樣中煙堿生物標志物水平也近似，如可替寧在尿樣中的質量分數分別為729 和744 ng（/mg肌酐），煙堿總代謝物在尿樣中的質量分數分別為5 259 和5 160 ng（/mg 肌酐）。雖然加熱卷煙IQOS和M的煙堿量有一定差距，但由于不同加熱卷煙的加熱方式和煙堿輸送效率存在差異且本研究中也沒有限制志愿者抽吸加熱卷煙的支數，以及志愿者煙堿代謝存在的個體差異，志愿者使用兩種加熱卷煙后尿樣中煙堿暴露生物標志物的水平沒有顯著性差異。

表8 志愿者轉抽加熱卷煙IQOS和M后抽吸參數和尿樣中煙堿生物標志物平均值Tab.8 Means of puffing parameters and nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched to IQOS or M

3 結論

在本研究中，當消費者從傳統卷煙轉抽加熱卷煙后：①志愿者的多數抽吸行為參數基本保持不變，抽吸容量和抽吸時間均未發生顯著性改變，但抽吸間隔明顯縮短。②轉抽后志愿者尿液中煙堿暴露生物標志物的暴露水平也未發生顯著改變。③問卷調查結果表明，消費者對加熱卷煙的接受度較高，抽吸加熱卷煙時，對消費者抽吸習慣的影響較小。