- 预防肿瘤学
- 赵平 王陇德 黎钧耀主编
- 7309字
- 2021-04-16 17:20:21
第二节 吸烟的健康危害
一、流行模型
吸烟危害健康的最终结局是导致死亡。
研究发现,发达国家男性和女性人群的吸烟率与死亡之间有一个时间效应关系。在第一阶段,吸烟首先在男性人群流行,吸烟率上升数十年。这时,吸烟相关死亡尚处于较低水平。第二阶段,即男性成人吸烟率上升趋势持续20~50年,男性成人的吸烟相关死亡开始升高;此时,女性吸烟率开始缓慢上升。第三阶段,男性人群的吸烟率达到峰值,然后开始下降,但男性吸烟相关死亡仍在上升。这一阶段持续大约30年。在此阶段,女性吸烟率继续上升。第四阶段,即男性吸烟率从开始下降至迅速下降以后的15~20年,男性吸烟相关死亡开始下降。这一阶段,女性吸烟相关死亡处于快速上升期。Lopez等分析认为,在20世纪90年代中期,撒哈拉以南非洲尚处于第一阶段,中国、日本、东南亚、拉丁美洲、北美处于第二阶段,东欧和南欧处于第三阶段,而西欧、英国、美国、加拿大和澳大利亚等国家已经历吸烟流行模型的第一阶段、第二阶段和第三阶段,处于第四阶段。详见图17-2。
图17-2 烟草流行概念模型
1960—2007年间,美国、英国和日本男性和女性的吸烟流行情况有不同特点。在男性成人中,1960—2007年间美国和英国的吸烟率有明显大幅降低趋势,分别从52%和61%降低至2006年或2007年的23%。美国和英国女性成人吸烟也呈相似下降趋势。同期,日本男性成人的吸烟率也有下降趋势,但因起点高(81%),近期吸烟率仍处较高水平(40%)。而日本女性成人的吸烟率虽然低于美国和英国,但总体的下降趋势却不明显。详见表17-1。
表17-1 美国、英国和日本成人1960 -2007年吸烟流行率(%)
数据来源:《烟草版图3》p22-24
全球成人烟草调查显示,2010年,全世界有12亿吸烟者和数亿无烟烟草使用者。其中,近2/3的吸烟者集中在10个国家。中国有3亿成年人吸烟,几乎是美国的全国人口。其次是印度、印度尼西亚、俄罗斯、美国、日本、巴西、孟加拉国、德国和土耳其。
我国在1984年、1996年、2002年和2010年进行了全国的吸烟调查,结果显示我国人群消费的烟草产品以卷烟为主。近20年我国男性吸烟率和女性吸烟率有缓慢降低趋势,但男性成人吸烟率仍处世界较高水平。1996年、2002年和2010年,吸烟率在我国15~69岁男性中分别为63.0%、57.04%和54.0%,在15~69岁女性分别为3.8%、2.6%和2.1%。下降的趋势微弱。在男性吸烟者中,日均吸烟量为17.8支。
我国男性和女性目前的二手烟暴露水平都较高。2010年,我国15岁以上成人在一周中暴露二手烟的百分比平均为72.4%,其中,男性为74.1%,女性为71.6%;城市人群为70.5%,农村人群为74.2%;商业和服务业人员、干部、职员在一周内平均暴露于二手烟的百分比高于80%,医务人员和教师暴露二手烟的百分比均高于70%。
近一个世纪以来,吸烟与健康的关系一直是很重要的医学和公共卫生热点问题。在20世纪初期,全球人群中的肺癌极其罕见,但随着人群中吸烟的流行越来越普遍,吸烟导致人群死亡风险上升的效应愈加凸显。
二、烟草烟雾成分
吸烟对人体健康的危害主要由于烟草烟雾成分中的有害物质,其中包括大量科学证实的致癌物质。
(一)烟草烟雾有害物质
烟草烟雾中含有数百种对人体有害的化学物质。尼古丁是烟草中一种会使人成瘾的物质,为一种有毒的生物碱,是一种可增加心跳速率以及心肌氧气用量的兴奋剂。烟草中的尼古丁刺激交感神经系统,促使肾上腺髓质释放儿茶酚胺,儿茶酚胺能提高血小板的黏着性和血液脂类的浓度,引起心律不齐,并引起心动过速,血压升高,加重心脏负担。尼古丁还可以促使动脉壁增厚,容易发生动脉粥样硬化。尼古丁也用作一种杀虫剂。成人致死剂量约为50mg。古丁尼是尼古丁的主要代谢物。由于古丁尼半衰期比尼古丁长很多,因此古丁尼可用于估计烟草暴露水平。通常测定血清,尿液和唾液中古丁尼含量。
(二)烟草烟雾致癌物质
国际癌症研究中心(IARC)明确指出,烟草烟雾中有60多种化合物对实验动物或人类具有致癌性,另有16种化合物与人类肿瘤发生有关。表17-2列出了不同类型的致癌物及其代表。烟草烟雾中还有一些致癌物,未包括在IARC确定的致癌物中,如,多环芳烃(PAH)和不完全的特征性发生水平和致癌性的芳香族胺类。
20世纪早期,PAH被鉴定为煤焦油中的致癌性成分。它们是所有有机物不完全燃烧的产物,常以复杂混合物形式出现在焦油、煤灰、烧烤食物、车用发动机尾气和烟草烟雾中。PAH通常只对局部组织引发癌症,例如苯并芘(BaP)对老鼠的皮肤和啮齿动物的肺具有很强的致癌活性,因此IARC认为苯并芘对人类具有致癌性。PAH的杂环类似物也存在于烟草烟雾中。
表17-2 国际癌症研究机构确认的烟草烟雾中的致癌物
1.亚硝胺
科学研究证实,有200多种N-亚硝胺类物质可以使30多种动物发生癌。这类物质依据其结构的不同可作用于不同的组织。这些化合物中,包括烟草特有的N-亚硝胺,来源于烟叶,结构类似烟叶中的生物碱,如尼古丁和去甲尼古丁。在卷烟烟雾中有两种最重要的N-亚硝胺,分别为亚硝胺4-(甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶)-1-丁酮(NNK)和去甲基烟碱亚硝胺(NNN)。在实验动物中,NNK均可引发肺肿瘤,以褐鼠的活性较高。NNK可诱发胰腺、鼻腔和肝脏的肿瘤。NNN会引发褐鼠食管和鼻部的肿瘤,也会诱发大鼠、仓鼠和水貂呼吸道肿瘤。IARC确认NNK和NNN均对人类具有致癌性。
2.芳香族胺
20世纪初期染料业的工业暴露,芳香族胺类化合物首次被认定为人类致癌物。其中包括已为人熟知的导致膀胱癌的2-萘胺和4-苯基苯胺,在卷烟烟雾中也发现这两种物质的同分异构体。杂环芳香族胺类也是燃烧的产物,因其在烧烤食物中的出现而被人熟知。
3.醛类
醛类,如甲醛和乙醛广泛存在于人类生活环境中,也是内源性代谢物,存在于人类血液中。乙醛是乙醇的主要代谢物。在卷烟烟雾中,乙醛和甲醛的浓度与PAH、N-亚硝胺或芳香族胺类相比要高得多,致癌活性较弱,是被确定为对人类具有致癌性的物质。
4.酚类
酚类中,如邻苯二酚和咖啡酸在内的也出现在卷烟烟雾中,动物试验中显示其致癌性较弱,但是十分明确的是,邻苯二酚与某种PAH相结合时,其致癌活性非常强。在卷烟烟雾中酚类被视为肿瘤促进剂已进行了大量研究。
5.其他
挥发性碳水化合物1,3-丁二烯是强致癌物,可诱发动物的多个器官发生肿瘤,对褐鼠的活性相对低一些;苯,是已知的白血病病原;异戊二烯是比较弱的致癌物。在卷烟烟雾中,1,3-丁二烯和苯是最常见的强致癌物,已确定这两个物质对人类均具有致癌性。
卷烟烟雾中,其他致癌物,包括含量较低的对人类具有致癌性的氯乙烯,含量相对较高的环氧乙烷。无论是对人类还是试验动物,环氧乙烷与淋巴系统和造血系统的恶性肿瘤相关。卷烟烟雾中还含有丙烯腈、丙烯酰胺、乙酰胺及各类金属元素,如人类致癌物镉和致癌的核放射性钋 210等。
卷烟烟雾中还含有一氧化氮(含量为600μg/支)等氧化剂,以及在电子自旋共振和自旋捕获中发现的自由基,但对其特征还不清楚。卷烟烟雾中的其他化合物引起氧化损伤。此外,多项研究表明,卷烟烟雾中也存在一种具体表征不明的乙基类药剂,能够同时使DNA和血红蛋白乙基化。
三、烟草烟雾致癌机制
烟草烟雾中的毒物可以被传送至全身,且以多种方式对人体造成损伤。尼古丁在10秒钟内到达大脑,存在于全身和乳汁;CO与红细胞中的血红蛋白结合,能降低血液的载氧能力。烟草烟雾中致癌物通过不同机制导致细胞受损,激活癌基因,引起基因的突变和失活,最终导致癌变。此过程涉及多个基因的突变及功能改变,包括由DNA损伤导致的基因突变引发原癌基因的激活和抑癌基因的失活,使正常细胞生长控制功能丧失,导致细胞异常增殖及肿瘤形成。吸烟者体内DNA加合物的持续存在也可能导致基因损伤。
许多致癌物质需要通过代谢活化产生中间产物,这些中间产物通常为亲电体,它们在DNA亲核位点发生反应,形成DNA加合物,也有一些致癌剂在没有代谢活化参与,形成加合物。
已明确BaP的主要代谢活化途径是在人体组织生成DNA加合物,转化为具高度诱变作用的环氧二醇。与BaP代谢活化相拮抗的是解毒途径,经直接羟基化或最初形成的环氧化合物的重新组合(称NIH转换)而生成酚类,通过环氧化合物的水合作用催化的环氧水解酶而生成二氢化二醇,以及生成谷胱甘肽、葡萄糖苷酸和硫酸盐共轭物。同时也观测到在第六个位置上的最初羟基化后,进一步氧化作用生成苯醌代谢物。
NNK及其代谢物NNAL的主要代谢活化途径,是经N-亚硝基邻近碳的羟基化(α-羟基化),并通过重氮化合物离子化,形成DNA加合物。在羟基或吡啶环的氮环境下NNAL的葡醛酸结合反应,和NNK与NNAL的吡啶-N-氧化作用都是解毒作用的途径。
NDMA的代谢活化,是通过α-羟基化生成不稳定的α-羟基NDMA来完成的。这种化合物很自然地失去了甲醛产生重氮化合物,形成甲基DNA加合物,例如7-甲基鸟嘌呤和06-甲基鸟嘌呤。生成亚硝酸盐和甲胺的脱亚硝基反应,被认为是一种解毒作用的途径。
NNN的α-羟基化也会产生活性的重氮化合物离子,形成DNA加合物。β-羟基化与吡啶-N-氧化作用,作为一种次要途径的解毒反应。NNN也会通过脱亚硝基反应/氧化反应,降解尼古丁,或吡啶环的葡萄糖醛酸反应进行解毒。
丙烯醛、环氧乙烷和乙醛直接与DNA反应,生成表征鲜明的加合物。竞争性解毒途径,包括涉及谷胱甘肽共轭作用和乙醛参与的氧化作用。
在N-羟基化的作用下,4-苯基苯胺被代谢激活。产生的羟胺与乙酸盐和其他原子团,例如硫酸盐的共轭作用,最终产生氮宾阳离子,使其与DNA反应,主要在鸟嘌呤的C-8位点处产生加合。其他的芳香族胺类和杂环芳香族胺类也以类似的方式,明显地激活新陈代谢。如果随后没有发生N-羟基化作用,4-苯基苯胺的乙酰化作用就是一种解毒途径。环状的羟基化作用和酚类的共轭作用也会发生解毒作用。
总的来说,卷烟烟雾中部分主要致癌物质的代谢活化作用和解毒作用,已经得到了很好的证实。反应的中间产物对DNA加合物的形成起到了关键性的作用,包括PAH的环氧二醇,由亚硝胺的α-羟基化作用而产生的重氮化合物离子以及N-羟基化的芳香族胺类的脂类形成的氮宾阳离子。卷烟烟雾中还有环氧乙烷、丙烯醛和乙醛等其他化合物,它们与DNA直接反应生成加合物。在卷烟烟雾的致癌物的解毒作用中,谷胱甘肽和葡萄苷酸的共轭作用扮演了重要的角色。
四、烟草使用导致肿瘤的科学证据
(一)烟草使用导致肿瘤的评价标准与结论
烟草是唯一的一种危害所有者并可造成一半使用者死亡的合法消费品。尽管烟草对健康的危害一般在开始吸烟数年甚至数十年之后方才显现出来。1950年以来,有上万篇有关烟草危害健康的科研论文发表。在目前世界前8大类死因(缺血性心脏病、脑血管疾病、下呼吸道感染、慢性阻塞性肺病、艾滋病、腹泻疾病、结核、肺癌)中,烟草使用是其中6大死因的危险因素。吸烟可以引发肺、喉、肾、膀胱、胃、结肠、口腔和食管等部位的肿瘤。
最早证实吸烟与肿瘤的关系是一项调查英国医生吸烟与肺癌的关系的研究,发表在20世纪50年代。1964年1月,美国卫生总监发布第一本有关吸烟与健康危害的官方报告。该报告采用的评价暴露与疾病病因学关联的标准,包括:①关联的一致性;②关联强度;③关联的特异度;④关联的时序性;⑤关联的连贯度。在收集研究了700多篇科学论文后,该报告做出结论:吸烟是一种与疾病和死亡有关的极为重要的因素,证实吸烟能促进肺癌等疾病发生,需立即采取措施。该报告在美国和全球产生巨大影响。在此后的50年里,美国卫生总监先后发布吸烟与健康的报告30余篇。其中,2004年美国卫生总监报告提出了因果推论的应用,即陈述暴露因素导致某疾病表示一种严重的索赔,而承担者对其负有预防责任。造成因果的始作者对社会也带来大量经济牵连,应承担此暴露的责任或对其给予预防的责任。该报告做出主要结论:①吸烟对几乎身体每个器官都有损害,造成很多疾病并降低吸烟者的健康;②停止吸烟即降低因吸烟导致疾病的风险而改善健康状况,获得长期的健康效益;③吸低焦油和低尼古丁机制卷烟不具有清晰的健康效益;④与吸烟相关疾病的名单已扩展到主动脉瘤、急性骨髓白血病、白内障、宫颈癌、肾癌、胰腺癌、肺炎、牙周炎和胃癌。
卫生总监报告采用证据分级方法梳理有关吸烟与健康危害,将相关证据分为4级:①有充分的研究证据推断病因学关系;②有提示性证据但不足以推断其因果关系;③证据不适合推断在存在或缺失条件下的因果关系(包括证据稀少、质量不高或有冲突);④证据提示无因果关系。
国际癌症研究中心(IARC)于1986年和2004年出版关于吸烟与肿瘤关系的评估专著,公布对主要烟草制品(卷烟、烟斗、雪茄等)与肺癌、下泌尿道癌、肾细胞癌、上呼吸消化道(口腔、鼻旁窦、鼻咽、咽、食管、喉)癌、胰腺癌、胃癌、结肠癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、子宫内膜癌、前列腺癌和白血病等进行评估结果。2007年,IARC出版专著,对无烟烟草及烟草特有亚硝胺做了评估。
(二)烟草使用导致的肿瘤
有充分证据说明吸烟可以导致肺癌、口腔癌和咽部肿瘤、喉癌、食管癌、胃癌、肝癌、胰腺癌、肾癌、膀胱癌、宫颈癌,有证据提示吸烟可以导致结直肠癌、乳腺癌、急性白血病,待进一步证据明确吸烟可以导致卵巢癌、脑部肿瘤、前列腺癌。吸烟量越大,吸烟时间越长,发生癌症的风险就越高。
1.肺癌
大约90%的男性肺癌死亡和80%的女性肺癌死亡与吸烟有关。对于吸烟者来说,发生肺癌最重要的危险因素是累计吸烟时间和吸烟量。吸烟对男性和女性都会引发肺癌,包括不同的组织学类型癌:肺鳞状细胞癌、小细胞肺癌、恶性肺腺瘤(如小支气管肺泡癌)、大细胞肺癌。
肺癌死亡率随吸烟量增加而递增,20支/日以下者,肺癌相对危险度为6~12,吸烟量20支/日以上者肺癌相对危险度为15~25。吸烟年龄早,时间长,吸入深度大者肺癌发病及死亡率高。吸雪茄与使用烟斗也是肺癌的致癌因素,但作用不如卷烟强烈。我国报道的100万35~69岁男性死者每日卷烟消耗量与相对危险度的关系,以吸卷烟<20支/日、20支/日、>20支/日为限,肺癌的相对危险度分别为2.08、3.59和6.92,有很强的剂量反应关系。
2.口腔和鼻咽部恶性肿瘤
咽部包含三个部位,即鼻咽、口咽和喉咽。大量研究证据证实,吸烟与口腔和咽部恶性肿瘤存在因果关系。病例对照研究发现,口腔癌和咽癌的发病率和死亡率随着每日吸烟量的增加而增加,随着戒烟年数的增加而减少,且任何种类的烟草制品(如卷烟、雪茄、无烟烟草及其他烟草制品等)均可引发口腔癌和咽癌。吸烟者的吸烟量越大、吸烟年限越长,口腔及咽部恶性肿瘤的发病风险越高。
3.喉癌
吸烟与喉癌之间存在因果关系。与不吸烟者相比,男性和女性吸烟者患喉癌的风险均明显增加。吸烟和饮酒时喉癌的独立危险,两者对喉癌的发病具有协同效用。吸烟量越大,喉癌的发病风险越高。戒烟可以降低喉癌的发病风险。
4.食管癌
有充分证据说明吸烟可以导致食管癌。在对非西班牙裔人群、日本、韩国、罗马尼亚、捷克、波兰、印度、中国等多个人群的研究,均显示吸烟增加食管癌的发病风险。每日吸烟量与食管癌的死亡风险存在显著的剂量反应关系。戒烟可以降低食管癌的发病风险。有报告指出,吸烟和饮酒联合作用可以增加食管癌发病。在我国79个农村县和28个城市中的6700万人口中进行的死因和吸烟关系调查结果表明,无论城市和农村地区,吸烟对食管癌死亡的相对风险度和食管癌死亡归因百分比,吸烟组均高于对照组。每日吸烟支数<10支、10支、20支,相对危险度分别为1.57、1.95、3.18。每日吸烟15支以上,持续吸烟<15年、15年和35年的相对危险度分别为0.74、1.70、2.39。
5.胃癌
有充分证据说明吸烟可以导致胃癌。吸烟者的吸烟量越大、吸烟年限越长,胃癌的发病风险越高。大多数研究显示吸烟对发生胃癌的相对危险度在1.4~4.8之间,有随吸烟量增加而升高的趋势。吸烟超过40年,患胃癌的危险性将增加3.15倍。
6.肝癌
有充分证据说明吸烟可以导致肝癌。吸烟者的吸烟量越大、吸烟年限越长、开始吸烟年龄越小,肝癌的发病风险越高。35岁以上男性吸烟者的肝癌死亡率比非吸烟者高36%,归因死亡比为18%。
7.胰腺癌
有充分证据说明吸烟可以导致胰腺癌。吸烟者的吸烟量越大、吸烟年限越长,胰腺癌的发病风险越高。无论男女性吸烟者的胰腺癌发病率均高于肺吸烟者,分别为2~16倍不等。
8.肾癌
有充分证据说明吸烟可以导致肾癌。吸烟者的吸烟量越大、吸烟年限越长、开始吸烟年龄越小,肾癌的发病风险越高。戒烟可以降低肾癌的发病风险。一般回顾性调查报告吸烟者肾癌的相对危险度为1.1~5.0之间,前瞻性研究结果其相对危险度1.2~3.0之间。
9.膀胱癌
有充分证据说明吸烟可以导致膀胱癌。约有40%~85%的膀胱癌的病因可以追溯到吸烟。吸烟者患膀胱癌的危险性为不吸烟者的2~10倍。吸烟者的吸烟量越大、吸烟年限越长,膀胱癌的发病风险越高。戒烟可以降低膀胱癌的发病风险。
10.宫颈癌
有充分证据说明吸烟可以导致宫颈癌。女性吸烟量越大、吸烟年限越长,宫颈癌的发病风险越高。戒烟可以降低宫颈癌的发病风险。
11.其他恶性肿瘤
有证据提示吸烟可以导致结直肠癌,吸烟者的吸烟量越大、吸烟年限越长,结直肠癌的发病风险越高。关于吸烟与前列腺癌的关系的研究结论尚不统一,有待进一步证据明确。吸烟与卵巢癌发病关系的研究较少,结论不完全一致,有待进一步证据。有证据提示吸烟可以导致乳腺癌。初次怀孕前吸烟可能是女性乳腺癌发病的危险因素之一,吸烟可能是绝经前及绝经后女性患乳腺癌的危险因素之一。女性吸烟年限越长、吸烟量越大、开始吸烟的年龄越小,乳腺癌的发病风险越高。脑部肿瘤的发生与石油、橡胶、农业等工作环境,以及受到射线辐射等的影响有关。关于吸烟与脑部肿瘤发生关系的研究结论目前尚不一致,有待进一步证据。有证据提示吸烟可以导致急性白血病,吸烟者的吸烟量越大,急性白血病的发病风险越高,戒烟是否能降低急性白血病的发病风险尚有待进一步的证据。
五、低焦油卷烟的健康风险
有充分的科学证据表明,无论吸何种品牌、何种焦油含量的卷烟,吸烟者死于肺癌的风险均高于不吸烟者和戒烟者。2004年,美国癌症协会发布追踪94万名30~36岁吸烟者6年的研究报告,根据吸烟者所吸卷烟焦油含量,吸极低焦油含量(≤7mg)、低焦油含量(8~14mg)卷烟的吸烟者,与吸中等焦油含量(15~21mg)卷烟的吸烟者无显著差异。另有报告,在检测吸食不同焦油量卷烟的吸烟者尿液中,NNK代谢物总NNAL和致癌物质多环芳烃(PAHs)的代谢物1-HOP的含量,发现总NNAL和1-HOP在吸高、中、低焦油卷烟的三组人群的尿液中没有显著差异,提示改吸低焦油含量卷烟并未降低烟草使用对吸烟者造成的健康危害。肺癌腺癌是目前美国和西欧国家确诊肺癌中最常见的一种组织学亚型。研究表明,吸低焦油卷烟的吸烟者在吸烟时,吸入烟草烟气更深、吸入烟量更多,是肺腺癌增多的主要原因之一。