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第一节 烟草烟雾的有害成分及其危害
一般提起烟草的有害成分,人们大多只想到尼古丁和焦油。其实,烟草烟雾当中远远不止这两种物质,目前已知的化学成分超过7000种之多 [9],其中约一半是烟草中与生俱来的,而另一半则是在烟草燃烧时新产生的。其中至少有250种被发现是对身体有害的物质,至少有69种可致癌。
如图1-1所示,烟草烟雾中的有害物质还可用在其他有毒危险品中,如丙酮、氨、甲苯等多种刺激性化合物,分别还可见于油漆、清洁剂、工业溶剂中;如镉等毒性重金属,还可用在汽车电池中;如砷等毒性物质,还是砒霜的主要成分。
一、烟草烟雾中的主要有害物质
主要的有害物质包括尼古丁、焦油、亚硝胺、一氧化碳、放射性物质与其他有害及致癌物质。
1.烟碱(nicotine)
俗称尼古丁,是烟草中特有的生物碱,具有刺激性味道,辛辣、呛喉,很容易通过口、鼻、气管、支气管黏膜被机体吸收,并立刻进入大脑,其摄入效率几乎和静脉注射一样。尼古丁能影响中枢神经系统,会令人产生短暂兴奋的感觉,使人高度成瘾。
2.烟焦油
是烟草燃烧时产生的多种气体和物质的混合物,含有甲醛、砷、氰化物、苯、甲苯、一氧化碳等有害物质。焦油可沉积于吸烟者的手指、牙齿、气管及肺部,呈棕黄色油状,可染黄手指、牙齿,对肺组织产生物理、化学刺激,引起癌变。其中苯并芘是烟焦油中最主要的致癌物质,具有强致癌作用。
图1-1 烟草中所含的部分化学物质
(摘自:2009年世界卫生组织全球烟草流行报告)
3.烟草特异亚硝胺(tobacco-specific nitrosamines,TSNA)
在烟草发酵过程中以及点燃时产生,是一种极强的致癌物质。目前已从烟草烟雾中鉴定出了8种TSNA。
4.一氧化碳
是烟草不完全燃烧的产物。烟雾中的一氧化碳被吸入肺内,可弥散入血与血红蛋白迅速结合,形成碳氧血红蛋白(一氧化碳对血红蛋白的亲和力比氧对血红蛋白的亲和力大200倍),使血红蛋白失去携氧能力,导致组织器官缺氧。
5.放射性物质
烟草中含有多种放射性物质,通过烟草烟雾进入人体,蓄积在肺内,形成内照射源,不断放出射线,长期损害肺组织,成为诱发癌症的原因之一。其中最有害的是钋210,它能高度地放射出局部电离的α射线,α射线能把原子裂变成离子,后者很容易损害活细胞的基因,或是杀死它们,或是把它们转变为癌细胞。
二、烟草烟雾成分吸入后在肺内的分布
烟草烟雾成分在肺部的沉积与烟雾颗粒大小、呼吸方式、肺部结构及功能密切相关。吸烟者每喷烟雾大约30~80ml,颗粒浓度为0.3×10 9~3.0×10 9/ml。试验模型显示,0.5μm的颗粒10%~30%沉积于肺脏,其中90%沉积于气体交换区;而实际测量放射标记的吸入烟雾表明,40%的烟雾沉积于气体交换区。较大的颗粒通过碰撞沉积于气道分叉处,或由于沉淀沉积于气流缓慢区,即呼吸细支气管,研究证实,此处为颗粒沉积最多的部位。
吸烟者通常快速深吸,致使主动吸烟者肺尖沉积大量烟雾的胶体颗粒。肺通气灌注情况也影响吸烟烟雾的沉积。烟雾中的钋主要沉积于肺上叶及段支气管分叉处,肺尖部通气良好区域沉积的颗粒较多,而此处缺乏抗蛋白酶的保护,这也可解释上肺多见小叶中央性肺气肿。
三、吸烟对呼吸系统的危害
众所周知,吸烟危害健康。吸烟可造成全身脏器的损害,而呼吸系统最早且直接暴露于烟草烟雾,当然特别易受影响。那么,到底吸烟对呼吸系统和肺有什么影响呢?
首先,吸烟时,干热的烟雾可直接刺激呼吸道黏膜,使之变得十分干燥,并充血水肿。
然后,烟草烟雾中的有害气体和微尘颗粒大部分被吸入肺部,部分沉积在呼吸道和肺泡中,部分弥散至血液循环中;小部分与唾液一起进入消化道。医学研究表明,这些残留在肺部的有害化学物质可使呼吸道黏膜上的纤毛中毒、受损,使纤毛失去排出异物的能力,并抑制肺内巨噬细胞对异物的吞噬能力。结果,呼吸道的防御力量被削弱,于是细菌、病毒等病原微生物可乘虚而入,易于继发呼吸道感染。
长期大量吸烟,还可引起支气管黏液腺肥大,杯状细胞增生,黏液分泌增加,黏液栓形成,并可使气道内巨噬细胞与白细胞集聚,释放弹力蛋白酶,并抑制肺内主要抗蛋白酶,肺泡结构破坏,平滑肌肥大及细支气管周围纤维化,小动脉数量减少,导致中央性及外周性气道、肺泡及毛细血管的结构和功能发生改变,各种呼吸系统疾病也会随之而来。
随着致癌和促癌物质在肺部的不断沉积,还可能引起气管黏膜上皮的组织学改变,发生从正常的假复层纤毛上皮到鳞状上皮化生、原位癌以致最终发展到浸润性支气管癌的癌变过程。
四、与吸烟危害关系最密切的呼吸系统疾病
浓烟经过烟囱,日积月累,烟囱壁上便会堆积起一层厚厚的烟垢。同样,烟草烟雾经过呼吸道进入人体,可蓄积在气道和肺部,在“化学武器”(7000多种化学物质)、“放射武器”(放射性物质)和“物理武器”(高温气体)等多重打击下,呼吸系统疾病可产生多种病变,其中与吸烟最为密切相关的是慢性阻塞性肺疾病和肺癌。在所有归因于烟草的死亡中,慢阻肺和肺癌约占60%。在工业发达国家,肺癌是吸烟造成死亡的首要疾病;在我国,慢阻肺则是人们吸烟造成死亡的首要疾病。其次,与吸烟密切相关的还有增加肺结核和其他呼吸道感染的发病风险,导致或诱发肺纤维化及支气管哮喘等。