吸煙危害與自由基

【編者按】自由基醫(yī)學是上個世紀六、七十年代孕育、誕生的一門生命科學新學科。而后，發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學和預防醫(yī)學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，因而引起了人們的廣泛關注和濃厚興趣。各種大眾傳媒也時有關于“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，我們特請中華預防醫(yī)學會自由基專業(yè)委員會組織有關專家撰寫了系列文章，從不同角度介紹有關自由基醫(yī)學的知識，以饗讀者。

控煙運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，控煙形勢依舊十分嚴峻。這不僅需要政府采取更加堅決、有效的控煙舉措，也需要公眾更加廣泛、自覺地參與控煙行動。

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。

科學實驗和流行病學調查的結果證實。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；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濟負擔。我國是煙草大國，煙草年產量超過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)的經濟負擔高達2237-2億元，約占各類疾病經濟總負擔的1／6，約占國內生產總值的0.75％。據(jù)我國吸煙人群的現(xiàn)狀調查，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濟負擔!

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)生一系列復雜的化學和物理變化，生成幾千種物質，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存在一個很大的溫度落差，其中的變化極其復雜。通常，溫度高于6000c煙絲即可實現(xiàn)完全燃燒，其主要產物是二氧化碳(CO₂)、二氧化氮(NO₂)和水蒸氣等氣態(tài)物質。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。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變?yōu)椴煌耆紵囟冉档?50℃時，煙絲發(fā)生焦化反應，產生焦油等一系列焦化產物。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可還原轉變?yōu)镃O。煙氣在移行和降溫過程中，還會形成氣溶膠。產生大量接近微米大小的顆粒物。在復雜的氧化還原過程中，很容易發(fā)生電子的轉移，形成各種自由基，它們分布在煙氣的氣相物質和焦油之中。這些就構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。但經過科學家們近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。

在吸煙產生的氣相物質中，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生的。首先是煙草中的含氮物質在燃燒時生成大量的NO、NO₂和亞硝胺，它們又與燃燒時產生的烯類物質反應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活性，可與細胞膜發(fā)生脂質過氧化反應。油脂酸敗變哈、老年斑等就是典型的脂質過氧化反應的表現(xiàn)。而脂類是構成細胞膜的主要成分，因此自由基攻擊細胞膜，發(fā)生脂質過氧化反應。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發(fā)生氧化反應，導致DNA斷裂等，造成蛋白質結構和功能的嚴重損傷。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，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，如苯并芘。此外，前面提到的亞硝胺本身就是致癌物質，烷氧自由基和烷類自由基又極易自氧化，生成反應活性更強的活性氧自由基，它們攻擊細胞及其膜，發(fā)生脂質過氧化反應，造成細胞及其膜的損傷；還可以與DNA結合，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鍵因素。因此，自由基可導致動脈壁細胞的損傷，引起炎癥反應，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，因而可抑制吸煙產生的自由基發(fā)生細胞膜脂質過氧化作用，減輕其損傷。受此啟發(fā)，中國科學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。當然，更徹底的辦法還是戒煙和禁煙。

(本文作者為中華醫(yī)學會自由基專業(yè)委員會常委，蘇州大學醫(yī)學生物技術研究所教授)