電子煙暴露對牙周健康影響的研究進展

沈憶芬 劉超 湯穎 顧永春

蘇州市第九人民醫院中心實驗室口腔科 蘇州215200

電子煙（electronic cigarette）自2004年在中國問世以來，逐漸在世界各地消費市場發展迅猛，尤其在青少年中趨于流行[1-2]。當前，電子煙產業的生產中心在中國，而需求中心主要在歐美。有調查[3-4]顯示，目前國內多數煙民對電子煙有一定的了解，但是對電子煙使用的意愿并不是很高，其原因可能是國內對傳統香煙的禁煙力度不如歐美國家嚴厲。然而，中國有約3.12億傳統煙民為基礎（根據2017年《中國煙草調查報告統計》），隨著禁煙措施的推進，預計會有越來越多傳統吸煙者轉吸尚未被列入禁煙范圍的電子煙，因此電子煙消費正處于高速增長階段。然而，當前各國對于電子煙的生產及銷售環節缺乏監管，在法律法規、質量標準及準入門檻上較為寬松[1,5]。由于電子煙是新事物，國內外對電子煙危害性的評估及研究遠比傳統香煙缺乏。眾所周知，吸煙是牙周炎發生、發展的一個重要的危險因素[6]。

本文將就電子煙暴露對牙周健康影響的研究進展進行綜述。

1 電子煙的原理及主要成分

電子煙，又稱電子尼古丁傳送系統（electronic nicotine delivery system，ENDS），是一種新型煙草制品。電子煙通過電加熱并氣霧化方式使由尼古丁、香味物質等組成的液體轉化為類似于卷煙煙霧的氣溶膠混合物，再將其傳送至吸煙者呼吸系統，使其吸入劑量不等的尼古丁而獲得類似于抽吸傳統卷煙的生理感受[1]。

電子煙煙油主要組成為尼古?。ㄒ话銥槟峁哦←}）、溶劑、香味劑及其他添加劑。煙油中的尼古丁質量濃度為0~24 mg·mL-1，是吸煙者獲得吸煙滿足感并產生依賴的關鍵成分[7]。在尼古丁質量濃度一定的情況下，氣溶膠遞送尼古丁的效率會受電子煙品牌、煙具工作參數、消費者的經驗和抽吸行為、煙油口味和成分等的影響[8]。電子煙尼古丁質量濃度一般低于傳統香煙，但吸煙者往往通過增加每口抽吸持續時間，而不是增加抽吸頻率來取得相同的生理效應[9]。香味劑構成電子煙的不同口味，是吸引消費者的一個關鍵因素。在美國，為了保護青少年，政府規定一些特別吸引青少年口味的電子煙（如水果味）禁止向青少年銷售；但也有消費者將大麻油之類的毒品成分加入電子煙進行吸食，從而催生了諸多嚴重的電子煙相關健康事件[10]。溶劑作為電子煙煙油的主要成分，其主要為植物甘油和/或丙二醇，甘油比丙二醇的沸點低，蒸發速度高，霧化時能攜帶、傳送更多尼古丁[11]。電子煙電加熱霧化時溫度一般小于300 ℃，而不是通過燃燒產生煙霧；而傳統煙草在燃燒時會產生數千種已知的和未知的有害物質[12]。在商家的宣傳推動下，人們普遍認為，電子煙不含焦油、一氧化碳等有害物質，要比傳統卷煙危害更小，可以作為傳統卷煙的替代品[5]。一些學者[13-14]的研究發現：與別的尼古丁替代療法（如戒煙貼、戒煙口香糖）相比較，電子煙可以取得更高的戒煙率，尤其對于成人吸煙群體。但有證據[15]表明：越來越多無抽煙史的青少年會被電子煙引誘，最終成為尼古丁成癮者及傳統卷煙的消費者，這將抵消電子煙帶來的好處，引發新的公共健康問題。

2 電子煙對全身健康的影響

近年來，關于電子煙引起嚴重的系統性疾病的案例時有報道。電子煙會導致支氣管炎、哮喘、肺損傷及心血管系統疾病[16-18]。在電子煙主要消費國——美國，根據其疾病控制和預防中心（Cen‐ter for Disease Control and Prevention，CDC）的數據[19]，截止2020年1月20日，該國已經有2 700多例電子煙相關性肺損傷（electronic-cigarette，or vaping，product use-associated lung injury，EVAIL）病例，共造成60人死亡；不少病例最后出現與當下新型冠狀病毒肺炎相似的呼吸困難癥狀，肺部CT檢查有毛玻璃樣變的影像學特征，病理學上有急性肺損傷表現。

一些學者[10]認為，EVAIL與在煙油中加四氫大麻酚及調色的維生素E醋酸酯有關。電子煙煙油中溶劑成分植物甘油和丙二醇本是安全的食品添加劑，但加熱轉化為氣溶膠被吸入肺后，究竟會對健康產生何種遠期不良影響尚不得而知。電子煙氣溶膠中的化學物質十分復雜，除了尼古丁，還有各種致癌物質（如：甲醛、苯、乙醛、丙烯醛、亞硝胺等）；盡管這些致癌物的含量低于傳統香煙煙霧，但其對人體的毒性閾值水平尚不明確[2]。此外，電子煙裝置的金屬部件及金屬加熱絲在工作狀態下會將重金屬釋放到氣溶膠（如鎳、鎘、鉛等），吸入人體后會產生哪些不良影響目前尚不清楚[20]。Hwang等[21]發現：電子煙氣溶膠對氣道上皮細胞具有毒性，會抑制巨噬細胞及中性粒細胞的抗菌功能，改變小鼠氣道的免疫調控細胞因子；小鼠肺泡灌洗液及血清炎癥因子水平升高，并促進氣道定植細菌的毒力。

3 電子煙對牙周疾病影響的臨床研究

以往的研究證明：吸煙可以促進唾液的礦化能力以及牙結石、牙齒煙漬的形成，影響口腔衛生，是牙周炎的重要危險因素[6]。最近，關于電子煙對牙周健康作用的臨床研究報道日漸增多，然而結論并不一致。

Mokeem等[22]報道：與電子煙使用者和不吸煙者相比，傳統香煙及水煙使用者的牙周健康臨床指標（牙石指數、牙齦出血指數、牙周袋深度、臨床附著喪失）、X線影像指標（邊緣牙槽骨水平喪失）及炎癥因子指標［唾液白細胞介素1β（in‐terleukin-1β，IL-1β）及IL-6水平］顯著惡化；3個抽煙組唾液可替寧（尼古丁代謝產物）水平并無顯著性差別，而電子煙使用者與不吸煙者相比，在大多數牙周健康指標上沒有顯著差別，僅發現電子煙使用者牙石分布更多一些。吸電子煙成為青少年群體的流行文化；Akinkugbe[23]調查了13 650名年齡為12~17歲的美國青少年，根據被調查者提供的信息，3.2%的調查對象當前（最近30 d）僅使用傳統香煙，1.7%的調查對象當前僅使用電子煙，1.4%報告目前同時吸食香煙和電子煙，而多達7%的調查對象過去曾同時吸食2種煙草制品。邏輯回歸分析顯示，前3組吸煙模式對于最近1年內牙科疾?。x齒、牙齦疾病、牙齒色素沉著）發生的現患比值比（prevalence odds ratio，POR）分別為1.50、1.11及1.72。提示當前同時吸電子煙和傳統香煙的吸煙模式及單獨吸傳統香煙者對牙齒健康危害較大；而單獨吸電子煙則對牙齒健康危害較少。上述2項研究顯示電子煙對牙周健康沒有影響或影響輕微。

然而，一些學者[24-25]的研究結果顯示，電子煙抽吸者牙周及種植體周圍的炎癥程度顯著高于不吸煙者。Vora等[26]在一項對吸煙者的調查研究中，根據調查對象自己提供的牙齦健康數據發現：不吸煙者的牙周健康均優于傳統香煙以及電子煙的吸煙者。Huilgol等[27]橫向調查了456 343名成年人非創傷原因造成的牙齒缺失情況，其中4 957人（1.1%）每天吸食電子煙。多因素回歸分析顯示：吸電子煙是造成牙齒喪失的獨立負向因素，能使牙齒喪失的風險增加78%［比值比（odds ratio，OR）=1.78，P<0.001］。

Tatullo等[28]隨機招募了350名電子煙吸煙者（他們同時也是傳統香煙的煙民），要求他們試驗期間戒掉傳統香煙的使用，最終有110人進入研究最后階段，由吸傳統香煙轉為吸電子煙。每名患者縱向觀察120 d，在0、60、120 d各時間點進行口腔檢查及問卷調查，結果顯示：改變吸煙模式后牙周臨床指標（菌斑指數、牙周指數、齦乳頭出血指數及其他一些自我評估指標）及整體健康情況均得到顯著改善。與Tatullo等[28]的觀察結果相反，Wadia等[29]進行了小樣本的初期研究（20名吸煙者），結果發現：吸煙者由吸傳統香煙轉為吸電子煙2周后，牙齦炎顯著加重，牙齦探診出血及齦溝液流量均增加，這與戒煙階段尼古丁的縮血管作用解除，牙齦出血情況反而加重的現象較為相似；但是由于觀察樣本較小，還有待進一步深入的研究?？偟膩碚f，多數研究顯示電子煙對牙周健康的損害作用小于傳統香煙，但還是會有不同程度的負面影響。

4 電子煙對牙周組織及細胞的損傷及相關機制

4.1 電子煙成分中尼古丁的作用

尼古丁本身與癌癥無直接因果關系，但其對牙周組織的毒性作用已十分明確。尼古丁首先被肝臟中的CYP2A6酶催化，接著被醛氧化酶代謝生成穩定的可替寧；唾液、尿或血液中的可替寧水平成為評價卷煙煙民或電子煙使用者吸煙量的主要生物標志[22]。以往的研究[12]顯示：吸傳統香煙時，口腔齦溝液的尼古丁質量濃度可以達到血清質量濃度的300余倍，高濃度的尼古丁會抑制牙齦纖維細胞增殖及對牙根表面的附著能力，從而降低牙周附著水平。尼古丁還能促進破骨細胞增殖，導致牙槽骨吸收破壞[30]；尼古丁還會影響炎癥因子分泌及牙齦血管功能，誘導氧化應激反應，從而改變機體對牙周病原體的免疫應答[31]。高濃度的尼古丁可以通過各種機制誘導各類細胞凋亡。Tinti等[32]報道：尼古丁對于人牙齦纖維細胞（hu‐man gingival fibroblast，HGF）及口腔骨膜成纖維細胞具有促氧化作用，通過削弱抗氧化指標二氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT）激活氧化應激，促進細胞凋亡，抑制創傷愈合。對于間充質干細胞，以往報道尼古丁能抑制其增殖、成骨分化及細胞遷移；Yang等[33]報道：5 μmol·L-1尼古丁可以誘導臍帶間充質細胞凋亡，并抑制細胞增殖及向軟骨分化；其機制為尼古丁作用于細胞表面的煙堿型尼古丁受體α7 nAChR，從而激活鈣離子內流。此外，電子煙及香煙中的尼古丁可以使牙齦血管收縮，從而降低牙齦出血指數；而戒煙階段，牙齦出血反而會加重，這實際上會掩蓋牙周損害的實際情況[29]。

鑒于上述發現，可以推斷，含尼古丁型電子煙應當比不含尼古丁型電子煙對牙周組織的毒性作用更強。Alanazi等[34]用HGF進行細胞實驗，比較了傳統香煙煙霧與電子煙（含與不含尼古丁2種類型）氣溶膠提取物對細胞增殖、凋亡、遷移的影響；結果發現：香煙及含尼古丁電子煙改變細胞形態，抑制細胞增殖；與正常對照組相比較，3個暴露組細胞凋亡均顯著增強；劃痕試驗顯示細胞遷移及劃痕愈合能力均受到抑制。傳統香煙對細胞損害最大，含尼古丁電子煙次之，不含尼古丁電子煙對細胞危害最小。以往的研究[35]提示：吸煙會導致種植體失敗率升高。為了研究電子煙對種植體與骨界面愈合的影響，Rouabhia等[36]將成骨細胞貼壁培養于鈦合金種植材料片，再將細胞暴露于上述3種煙草制品（傳統香煙、不含尼古丁及含尼古丁電子煙）的煙霧或氣溶膠中，結果顯示：3組細胞的生長均受到抑制；由于細胞骨架蛋白F-actin、礦化相關蛋白堿性磷酸酶及細胞礦化受到抑制，細胞在鈦種植材料表面的附著及礦化能力均被削弱；凋亡蛋白半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase 3）的表達也顯著上調?？偟膩碚f，傳統香煙比2種電子煙對成骨細胞的損傷更為顯著，而含尼古丁電子煙對細胞損傷程度大于不含尼古丁型。

4.2 電子煙中香味劑的作用

電子煙使用者在吸入電子煙氣溶膠時，氣霧中的微小液滴可以與口腔黏膜直接接觸。Sancilio等[37]比較了含尼古丁及不含尼古丁的2個型號電子煙（其余成分均相同）對HGF的直接作用，結果發現：2種煙油均能通過上調活性氧（reactive ox‐ygen species，ROS）產物生成誘導細胞凋亡；因此，其細胞毒性并非全部來自尼古丁。Sundar等[38]發現：加香味劑成分的電子煙能促進牙周膜纖維細胞及人牙齦上皮前體富集細胞的氧化應激反應及炎癥因子釋放；牙齒前體細胞的再生能力受到炎癥及DNA損傷反應的影響而被削弱。Willer‐shausen等[39]研究了不同香味劑（榛子味、酸橙味及薄荷味）電子煙煙油及單獨的煙油成分（丙二醇及尼古?。ρ乐苣こ衫w維細胞的直接作用，結果發現：在尼古丁質量濃度（10 μg·mL-1）相同的情況下，薄荷味電子煙煙油溶液能顯著抑制細胞增殖及細胞遷移；提示電子煙香味劑中薄荷醇對牙周膜細胞具有明顯的細胞毒性。Muthumalage等[40]用電子煙常用7種香味劑（雙乙酰、肉桂醛、丙酮、戊二酮、鄰香蘭素、麥芽酚和香豆素）處理2個單核細胞株（MM6及U937），結果發現：香味劑以及含香味劑但不含尼古丁的電子煙暴露可以質量濃度依賴地抑制細胞活力，促進炎癥因子IL-8以及細胞ROS產物的水平；將多種香味劑混合可以進一步增強細胞毒性，提高炎癥因子及ROS水平。

5 電子煙對口腔微生物的影響

牙周炎的主要致病因素是菌斑。以往的研究發現，吸煙還會引起健康人及慢性牙周炎患者齦下細菌譜的變化；健康人齦下一些益生菌會消失，而牙周炎相關致病菌會增加；吸煙的牙周炎患者齦下菌中致密螺旋體類菌種的增加，對牙周病的發病起重要作用[41]。為了研究電子煙對口腔及腸道菌群的作用，Stewart等[42]將研究對象分為3組（正常對照組、電子煙組和傳統香煙組），每組10人，通過16sRNA基因測序的方法檢測口腔菌群及腸道菌群的豐度，結果發現：電子煙對口腔菌群及腸道菌群無明顯影響，而傳統香煙會顯著影響口腔及糞便菌群。然而，Stewart等[42]的研究樣本數較少，對電子煙的類型未進行細分。Nelson等[43]比較了無香味劑電子煙（包括含及不含尼古丁型煙油）氣溶膠及傳統香煙煙霧對4株口腔的共生鏈球菌（格氏鏈球菌、中間鏈球菌、輕型鏈球菌和口腔鏈球菌）生長的影響，結果發現：電子煙無論是否含尼古丁，對共生鏈球菌生長的影響均較小，而傳統香煙更為顯著地抑制該類細菌的生長。上述4種共生鏈球菌是最常見的口腔早期定植菌，在口腔軟、硬組織表面口腔生物膜的形成中起關鍵作用，能促進宿主—口腔微生物穩態，生物拮抗齲齒及牙周炎相關的外來致病微生物；無香味劑電子煙對上述牙周健康有益菌的毒性比傳統香煙小，這對牙周健康是個有利因素。然而，Nel‐son等[43]未對含香味劑電子煙對口腔細菌的影響展開研究，也未研究電子煙對牙周炎相關致病菌的影響。

6 總結

煙草使用是當今世界最大的可預防死因[44]。當前的政策杠桿在預防未吸煙者吸煙方面，比幫助已吸煙者戒煙更為有效；這也是一些國家鼓勵吸煙者轉吸危害性更小的電子煙的背景[45]。Mc‐Neill等[46]在英國公共衛生部委托的一項評估報告中指出，電子煙與傳統香煙相比對英國公眾健康的危害減少了95%。然而，電子煙作為新事物出現時間并不長，其對健康危害性的評估及研究尚不充分；而作為一個具有巨大前景的產業，電子煙已不僅是個公共健康問題，還涉及了政治、文化及經濟方面的諸多問題，因而充滿了爭議（盡管某些爭議并非基于科學證據）。

現有的證據表明電子煙并非無害，它對于牙周健康具有一定的負面影響，但總的來說，其危害程度比傳統卷煙小。無論是含尼古丁還是不含尼古丁型電子煙，是電子煙煙油直接暴露還是氣溶膠暴露，均可能對牙周組織及細胞產生一定程度的損傷；它涉及了一系列病理、生理事件，如：ROS增高與氧化應激、DNA受損、細胞凋亡、細胞增殖和干細胞分化能力受抑制、細胞遷移和附著能力下降、炎癥激活、組織修復能力受損等。電子煙中的香味劑、尼古丁以及煙油加熱后的新產物是造成細胞損傷的重要因素。由于電子煙的生產、銷售環節缺乏監管及標準化，電子煙煙油的成分、煙具的制作材料及工作方式差別較大，加上研究方法上的差別，導致研究結果有時并不一致；關于電子煙對牙周健康乃至全身健康影響的研究目前仍處于初步階段。電子煙也有其有利的一面，中國作為電子煙的發源地及制造大國，需要努力創新技術、改進工藝，以最大限度地減少電子煙產品對健康的危害。這就需要進一步全面評估電子煙對牙周健康的長、短期影響，尤其需要基于大樣本的隨機化前瞻性隊列研究；同時，進一步揭示電子煙暴露對牙周組織及細胞、免疫系統及牙周病相關微生物的作用機制也將是未來研究的方向。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。