电子烟安全性研究进展

来源:用户上传      作者:王明霞 张书铭 窦玉青 李波

　　摘  要：近年来，电子烟用户群体逐渐增加，电子烟安全性受到广泛关注。为了描述电子烟的安全性研究结果，文章结合部分电子烟对吸烟者抽吸行为的影响研究，从电子烟器具、电子烟气溶胶、电子烟烟液中香原料及电子烟对人体健康安全性等角度，综述了近几年国内外研究者在电子烟安全性方面的研究进展。需进一步研究电子烟材料物质向气溶胶中的转移规律，分析不同添加物加热雾化后对人体健康的影响以及电子烟对抽吸者抽吸行为的深远影响。建议国内针对电子烟产品制定统一高效的标准及严格的监管措施。
　　关键词：电子烟;安全性;气溶胶;吸烟行为
　　Abstract： In recent years， electronic cigarette（ENDS）becomes increasingly popular， and more attention has been paid to the safety of electronic cigarette. To describe the research findings and provide basis for further study of electronic cigarette safety， this work summarized the recent research progress on health safety of e-cigarette appliances， e-cigarette aerosols， perfume materials in e-liquid， and influence of e-cigarette to smoking behavior. The transfer regularity of electronic cigarette materials to aerosol， the effects of different additives on human health after heating and the profound impacts of electronic cigarette on smoker's smoking behavior need further research. Meanwhile， the effective standards and tighter regulations for e-cigarette products are suggested to be formulated.
　　Keywords： electronic cigarette; safety; aerosol; smoking behavior
　　电子烟又称电子尼古丁传送系统（ENDS），是近年来发展最为迅速的一种新型烟草制品。电子烟包括电池、加热雾化器和储存烟液的烟弹，通过加热将电子烟烟液雾化形成气溶胶，供人体吸入。电子烟最初于2003年发源于中国，于2006年在美国和欧洲流行[1-3]。电子烟产品种类繁多，按产品形式分类可分为：类似传统卷烟的仿真型电子烟和形态各异的非仿真型电子烟。
　　当前电子烟被认为是戒烟或替烟产品[4]，但电子烟是否真的没有危害或危害低于传统卷烟，目前尚无定论。各国对电子烟产品没有统一的标准及技术规定[5-6]，电子烟产品的产品质量及安全性问题也逐渐受到市场及研究者的关注。截至2019年9月，美国媒体报道在全美22个州至少发现193例可能与电子烟有关的病例[7]，美国医学会（AMA）及美国疾病控制与预防中心（CDC）敦促美国人停止使用任何形式的电子烟，直到查明与电子烟相关的死亡病例的原因。国内多家媒体也刊文要求增进对电子烟安全性的相关研究并进行法制监管。因此，针对电子烟安全性问题的研究刻不容缓[8-9]。电子烟行业作为新兴行业，其各方面研究发展变化较快，本文总结了近年来电子烟产品安全性方面的相关研究，以期为制定电子烟产品监管政策及判定电子烟产品的安全性提供理论基础。
　　1  电子烟器具中的有害物质研究
　　目前关于电子烟器具材料的安全性研究相对较少，社会上主要关注器具材料中的重金属含量及重金属物质是否会随烟气迁移并对人体作用。韩书磊等[10]采用全扫描定性分析和半定量分析方法，通过ICP-MS技术，对15种电子烟样品中与电子烟烟液接触的金属材料进行了主要成分及材质分析。在电子烟器具中与电子烟烟液接触的加热丝、焊接点及储液腔中Ni、Cu、Cr含量较高，个别样品中检测出Pb。樊美娟等[11]依据电子烟的储存及工作状态，建立了各金属件的物质迁移测定实验方法，对市面30种电子烟产品中重金属的迁移性进行了分析。结果表明，金属件中的Ni存在向气溶胶中迁移的风险，迁移量为0.02～0.93 μg/200 puffs，与烟液/气溶胶接触的金属件存在Pb迁移的风险，迁移量为0.01～1.30 mg/kg。当前并未有针对电子烟产品的重金属迁移的国家标准，但市面不少产品中Ni和Pb的迁移量已超出食品安全国家标准GB 4806.9—2016规定的限量[12-13]。
　　2  电子烟气溶胶安全性研究
　　2.1  电子烟气溶胶中的主要有害物质研究
　　2012—2015年间，电子烟安全性的相关研究主要在于比较电子烟气溶胶与卷烟烟气的化学成分。GONIEWICZ等[14]应用改进的吸烟机收集并分析了12种电子烟产品的气溶胶中的有害成分，见表1。
　　WILLIAMS等[17]测定了电子烟气溶胶中的存在元素：Si，2.24 μg/10 puffs;Al，0.394 μg/10 puffs;Cu，0.203 μg/10 puffs;Pb，0.017 μg/10 puffs;Cr，0.007 μg/10 puffs;Zn，0.002 μg/10 puffs。2016年以来，针对电子烟气溶胶安全性的研究更为深入。樊美娟等[18]按照CORESTA推荐的电子烟抽吸模式测试了15种电子烟样品（抽吸容量55 mL，每口抽吸3 s，抽吸间隔3 s，抽吸曲线为方波），测定电子烟气溶胶中的玻璃纤维：（1）15种电子烟气溶胶中均有玻璃纤维，其直径分布在7.6～28.3 μm之间，长度差别较大，从几何尺寸和物理形态可以推测其为人造玻璃纤维;（2）电子烟气溶胶中玻璃纤维的释放量为47～432 μg/200 puffs。管莹等[19]采用gpt delta轉基因小鼠模型评价了电子烟气溶胶的遗传毒性，其研究未检出电子烟气溶胶对gpt delta转基因小鼠有显著遗传毒性，但发现电子烟气溶胶显著影响DNA损伤和炎症相关基因的mRNA表达。 　　2.2  电子烟气溶胶中的烟碱及烟碱盐安全性研究
　　相关研究表明，烟碱在人体内主要通过肝脏代谢氧化为可替宁，可替宁主要存在于血液中，随代谢过程从尿液排出[20-21]。同时，电子烟中烟碱或烟碱盐的释放受电子烟抽吸参数、抽吸容量、雾化剂配比、电池功率等因素影响较大，不同电子烟产品或相同产品不同抽吸模式所吸入人体的烟碱量均有不同[22]。ALASMARI [23]等研究了慢性吸入含烟碱的人及小鼠的神经递质状态，认为含有烟碱的电子烟会使人上瘾。O`CONNELL等[24]的一项针对15位美国成年吸烟者的6个月临床实验表明：烟碱盐的释放量要低于传统卷烟的烟碱释放量，但其释放的烟碱在血液中的吸收速度同传统卷烟一样快，且所有产品耐受性较好，无明显不良反应。尚未有研究表明烟碱通过加热雾化的方式摄入人体与其他摄入方式在人体中作用方式及分解途径的区别。但不少研究均证明市面销售电子烟产品中的烟碱含量与产品标注的烟碱含量不符，担心出现使用者摄入过量烟碱的问题[25-27]。因此，有必要规范销售产品中烟碱原料的添加，同时，烟碱盐原料中的杂质对人体健康的影响还需进行深入研究。
　　3  电子烟烟液中添加的香原料安全性研究
　　电子烟中的香原料安全性一直是人们关注的领域。有研究表明，2，3-丁二酮或2，3-戊二酮在电子烟中经加热吸入肺部可加重呼吸道炎症，甚至形成“爆米花肺”[28-29]。BEHAR等[30]在2018年分析了电子烟中香味成分的毒理学评价，12种香料化合物（肉桂醛、薄荷醇、苄醇、香兰素、丁香酚、苯甲醛、对苯甲醛、肉桂酸乙酯、麦芽醇、乙基麦芽酚、三乙酸甘油酯、薄荷酮）均可有效转移至气溶胶中，平均转移率高达98%，且50%样本中的香味成分含量过高，可产生细胞毒性。近年来，越多越多研究涉足于不同香精香料在电子烟中使用的安全性评价。加州大学河滨分校的OMAIYE等[31]的一项基于不同口味的JUUL电子烟的研究显示，气溶胶的细胞毒性与烟碱和乙基麦芽酚的浓度呈高度相关，需要确定产品长期使用会导致的不良健康影响。EL-HAGE[32]通过研究发现添加在电子烟中的三氯蔗糖在加热情况下会产生两种有毒的氯丙醇。当前，亟需进行传统香原料在电子烟加热雾化方式下的安全性研究，并制定相关国家标准严格控制电子烟烟液中部分香原料的添加量。
　　4  电子烟对人体健康的影响研究
　　近几年，除了电子烟中有害物质的研究，已有人开始进行电子烟的抽吸对人体健康的相关影响研究，目前各研究虽未明确电子烟对人体健康的危害性大小，但均显示电子烟的抽吸在一定程度上影响了人体健康。
　　2018年，BEHAR等[33]对比了电子烟烟液、气溶胶及溶剂的细胞毒性，结果表明：（1）电子烟气溶胶会在人工培养细胞中产生细胞毒性;（2）干细胞对电子烟气溶胶的敏感性更强;（3）即使在低电压下，仅包含甘油的气溶胶也会产生细胞毒性。2019年，陈欢等[34]建立了适用于电子烟烟液细胞毒性的评价方法，并分析了16种电子烟烟液产品的体外细胞毒性，其结果表明，不同电子烟产品的细胞毒性差别较大，最高相差5.47倍，且该实验分析的16种电子烟烟液细胞毒性差异与烟碱、1，2-丙二醇和丙三醇的含量无显著的线性关联。RAEZ-VILLANUEVA等[35]将HTR-8/SVneo细胞暴露于添加或不添加烟碱的无味电子烟蒸汽条件培养基中，以评价电子烟气溶胶对胚胎滋养层细胞的影响，结果显示暴露于电子烟烟气条件下的培养基能显著减少滋养细胞浸润能力和管腔形成，需进一步对女性怀孕期间使用电子烟的安全性进行评估。CHEN等[36]研究了电子烟对小鼠的免疫学和病理学影响，认为电子烟气溶胶可抑制细胞活力、改变细胞形态、产生促炎细胞因子以及抑制细菌和病毒的防御机制，但并未明确该影响是由于烟碱、保湿剂、香料或其他成分引起的。KAUR等[37]针对电子烟的免疫学和毒理学实验也证实了电子烟气溶胶的某些成分可能导致呼吸并发症，见表2。
　　乔治亚大学的JOHNSON等[38]进行了首次“二手电子烟”的生物监测试验，34名测试者进行为期6 h的4个试验，采集测试者试验前、试验中及试验后4 h和次日清晨的尿液及唾液样本，分析样本中的可替宁、反式-3-羥基可替宁、3-HPMA、CEMA和TSNAs含量，结果显示测试者体内可替宁和丙烯醛浓度有显著变化，而TSNAs浓度无明显变化。当前社会需要进一步研究明确“二手电子烟”对非抽吸人群的健康影响。
　　5  电子烟对抽吸者吸烟行为的影响
　　电子烟在流行的同时也在影响着抽吸者的行为习惯。2016年，美国疾病控制和预防中心（CDC）发布数据称美国青少年使用电子烟的人数已超过传统卷烟使用人数[39]。同时，FRIEDMAN[40]的一项为期两年的跟踪调查显示政府禁止电子烟销售会显著促使青少年抽吸传统卷烟。DAUTZENBERG等[41]的研究认为，对于青少年来说，电子烟已不再是一种帮助戒烟的产品，而是一种用于尝新或开始吸烟的产品。RUBINSTEIN等[42]研究了抽吸电子烟对青少年的影响，结果显示平均年龄16.4岁的测试者代谢物中丙烯腈、丙烯醛、氧化丙烯、丙烯酰胺和巴豆醛显著升高，并建议警示青少年电子烟的潜在危险和致癌性。然而也有对单一电子烟产品的研究表示电子烟的使用耐受性良好且与任何临床相关的健康问题无关[43]。FLACCO等[44]一项针对电子烟使用情况的4年跟踪实验表明电子烟的使用并没有增加戒烟或减少吸烟的可能性。也有研究认为不论电子烟是否含有烟碱，其中的香味物质与抽吸者身体状况下降有关[45-46]。不可否认电子烟的受众群体逐渐偏向青少年，并正在影响着青少年的吸烟行为。
　　6  结论与展望
　　前期针对电子烟安全性的研究结果不够明确，经常有研究者得出相反结论，难以判断电子烟对人体的真实影响。近几年的研究结果逐渐趋于一致，不同研究均表明电子烟产品中含有一定有害物质，并会对人体及抽吸者的吸烟行为产生影响，但仍存在不同研究方法测定的有害物质含量不同的情况。综合现有文献，仅比较分析卷烟烟气中同类有害物质，电子烟类产品较传统卷烟更健康，但关于电子烟中烟碱、烟碱盐、香精香料的添加未形成统一标准，当前市面产品中部分物质的添加及过量添加带来了新的安全问题。虽然众多研究结果均表明电子烟在一定程度上有害人体健康，但不同研究方法得出的电子烟中有害物质含量及对人体健康的危害程度均有不同，仍需统一的标准及进一步研究。同时，不可否认电子烟的流行正在影响青少年的吸烟行为。电子烟的安全性仍需进一步研究，明确电子烟器具、发热丝、储液器及其他烟具材料中的有害物质向气溶胶中的转移，分析不同添加物通过加热雾化后的挥发成分及对人体的影响，确定电子烟产品对抽吸者身体健康和抽吸行为的深远影响。国内亟需对电子烟产品制定统一高效的标准及严格的监管措施，一方面规范电子烟器具材料的使用、烟碱及烟碱盐含量的标注和香精香料的添加，另一方面合理引导消费者选择电子烟产品。 　　参考文献
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