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加熱式菸品?電子煙?傻傻分不清楚

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2019/03/18 ・4464字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

本文為國民健康署廣告,泛科學企劃執行

  • 文/林宇軒

「吸菸有害健康啊!」無論你是不是癮君子,大概都聽過不少次。

多數人都知道抽菸有害身體健康,癮君子們更是聽到耳朵長繭,都還是戒不掉。戒菸這麼困難,那使用一些紙菸的替代品,像是加熱式菸品或是電子煙,會不會比較好呢?替代品真的比較好嗎?

請跟著我們一起看看,目前科學研究上的證據,加熱式菸品和電子煙,到底是壞人,還是包著糖衣的假面?

圖/pixabay

讓人陶醉的惡魔:尼古丁

在開始討論紙菸替代品的優劣之前,要先來了解一下,為什麼會說抽菸不好,到底不好在哪裡?

尼古丁是紙菸之所以這麼令人陶醉的主要原因,點燃以後飄起的那一縷縷白煙,充滿了讓人感受到無比放鬆的尼古丁分子。當尼古丁被吸入體內以後,透過血液循環到達神經系統,尼古丁會與神經細胞上、負責接收訊號的乙醯膽鹼受體結合,牢牢抓住受體,不容易被代謝掉。而且尼古丁和該受體還結合得特別緊,半衰期長達 2 小時,不像神經傳遞物質 ── 乙醯膽鹼 ── 很快就被清除掉,半衰期大概只有短短的 1 分鐘左右 [1]。

圖/authoritydental

也就是說尼古丁的存在,會讓神經細胞覺得:「哇!我一直收到很多獎勵訊號。」進而刺激大腦分泌多巴胺,讓我們感覺放鬆、產生幸福的滋味。

只不過這樣會讓神經系統處在活躍狀態的時間太長,為了避免神經系統受不了,吸菸者的神經細胞就會產生更多的乙醯膽鹼受體,降低神經細胞的敏感度,讓神經細胞比較不那麼興奮。

反之,如果停止吸入尼古丁,神經細胞便感覺不太到原有的神經傳遞物質,就會出現戒斷症狀:注意力不集中、情緒低落、煩躁、易怒等。隨著抽菸的次數增加,這個抑制的機制會讓原本的吸菸量變得越來越無法放鬆、產生愉悅感,讓許多原本只要抽一支菸就可以撐一兩週的人,到後來每次只能撐個一、兩小時,就必須再點下一根了。

許多人以為,抽菸要抽很多次才會上癮,但尼古丁最厲害的就是,只要吸一次,大腦結構就被改變了。研究發現給予大鼠一根菸的尼古丁量,就足以讓大腦 88% 的受體與尼古丁結合 [2]。另一篇研究調查了美國七年級青少年的吸菸經驗,62% 的青少年表示他們只抽過一次,就出現了戒斷症狀 [3],也就是說,只要一根菸,大腦就開始啟動抑制機制,帶你邁向成癮之路。

吸菸有什麼糟的?

吸菸會造成身體的危害可不是亂說的,菸草本身就含有一些致癌物。菸草中最致癌的莫過於這三種分子:N- 亞硝基降菸鹼 (NNN) 和它的代謝產物 (NNAL),以及 4-甲基亞硝胺 -1-3-(吡)啶基 -1-丁酮 (NNK)。這幾項都已經有許多研究指出,會導致肺癌、胰臟癌、食道癌與口腔癌的罹患率風險提高 [4]。

除此之外,在菸草燃燒的過程中,還會產生焦油。焦油的外觀看起來是黑色粘稠的液體,所以你會在一些阻止你買菸的廣告上看到黑掉的肺部,那個就是把焦油吸進肺部之後的樣子。焦油當中包含了許多的致癌物,包括許多的多環芳香烴,這些含有苯環的複雜分子,很多都會刺激氣管、支氣管和肺部,而且是致癌物質,還會增加罹患肺癌和口腔癌的風險。

舉例來說,BPDE(Benzo(a)pyrene diol epoxide,一種環芳香烴碳氫化合物),這個分子進到細胞內之後,會附著到細胞中 p53 基因的位置,造成基因受損,最終導致肺癌。1996 年,科學家在紙菸中找到這個分子,並在《科學》期刊中發表這篇論文,這個研究說明了燃燒菸草產生的致癌物與人類癌症有直接的關聯性[5]。(延伸閱讀:菸草致癌研究風雲:科學家與菸草商的鬥智—《p53:破解癌症密碼的基因》

那尼古丁呢?目前關於尼古丁對人體的危害證據還很分歧,部分研究結果認為看不出來尼古丁對成人有明顯的影響 [6],然而也有一些研究持相反看法,認為長期暴露於尼古丁煙霧的安全性仍屬未知 [7]。不過,倒是不少研究認為,尼古丁對青少年的神經系統影響比成人更大,比成人更容易成癮 [8,9],對胎兒和幼兒就更不用說了,甚至可能會影響孩童的腦部發育 [10]。然而,光是尼古丁讓人們成癮的特性,就已經會大大地提高暴露於前述幾種致癌物的風險,完全不能說菸草中的尼古丁無害。

圖/pixabay

用加熱式菸品就可以了?

圖/wikimedia

既然燃燒會產生致癌的焦油,而吸菸只是需要尼古丁帶來的愉悅感,那麼不把菸草點燃總行了吧?國外有一些加熱式菸品,是將菸草柱插入加熱用的金屬片中,並以電池充電來加熱菸草柱,當溫度夠高的時候,菸草中的「有感」成分能被蒸出來吸食。

加熱式菸品少了燃燒這個步驟,因此其中的致癌物質 ── 焦油 ── 也可能減少 [11],而尼古丁還是會被蒸出來,只不過攝入的尼古丁含量可能因此會比抽一般的紙菸來的低,可能會導致許多人吸食頻率增加,那麼菸草中本身所含有的那些致癌物質,可能反而會吸得比原本抽紙菸來的更多,健康的風險可能不減反增。

那沒有菸草的電子煙又如何?

圖/pixabay

另外一種非燃燒式的菸品就是電子煙。電子煙的運作方式,是將菸商製造的煙油加入電子煙的容器中,再透過電池將線圈加熱,線圈會加熱煙油使其氣化,而使用者就是吸食煙油氣化後產生的蒸氣。

電子煙在美國青少年族群中的使用率近年快速攀升,是因為電子煙有更濃的煙霧讓視覺效果更好、味道較佳、較強的喉韻 (throat hit)、出於好奇等因素 [15],許多電子煙商看準這點還紛紛推出各種不同口味的產品,製造噱頭吸引年輕人嘗試。

許多電子煙製造商宣稱不含尼古丁,可以減少成癮的可能,但是衛福部 2016 年抽樣調查三千多件電子煙產品的結果,發現有近八成的產品含有尼古丁 [16],根本無法避免成癮,還會讓使用者更容易沉溺其中。有研究發現,使用電子煙的青少年,日後抽紙菸的比率大幅提高 6 倍之多 [17]。

不過,電子煙標榜沒有燃燒的過程,所以不會產生焦油,而且電子煙並沒有使用菸草,不含有菸草中所含有的那些致癌物。但是,這並不代表煙油就很安全,煙油的溶劑中含有許多致癌的化學物質,例如:苯、環氧乙烷、丙烯腈、丙烯醛、丙烯醯胺等致癌物,研究發現電子煙使用者的尿液中,這些致癌物的代謝物顯著高於不吸菸者,根本無法說電子煙無害 [18],而且青少年吸菸者嘗試吸電子煙後,最終很容易同時使用紙菸和電子煙,根本雪上加霜 [19]。

更可怕的是,電子煙和加熱式菸品的電池還有可能在不啟動的狀態下,從你的口袋中爆炸,光是在美國就已經發生過很多起案例。看看下面新聞影片的連結,你能想像,要是電子煙是在嘴裡爆炸,那該有多可怕?(延伸閱讀:電子煙爆炸案並非個案 研究:爆炸意外次數比你想得多 – 地球圖輯隊

朋友,抽任何一種菸都沒有比較安全啊!

資料整理/林宇軒
圖/泛科學製

總結來看,加熱式菸品和一般燃燒紙菸一樣有焦油和尼古丁的危害,反而會讓癮君子情不自禁的抽更多;而電子煙雖然沒有了菸草,但仍可能含尼古丁,且多出了更多種致癌物,成癮性也沒有比較低。更可怕的是這兩種的電池還有可能會突然爆炸,完全無法說這兩種紙菸替代品比較安全。

目前,台灣還沒有正式准許這些替代性菸品進口,許多人會違法偷偷從國外買進來。對於不想戒菸的癮君子來說,這些替代性產品的危害根本不重要;而對於想戒除尼古丁成癮的人來說,目前也沒有明確證據指出,替代性菸品是有效的方法;但是那些產品的酷炫與新鮮感,對於未曾吸菸的青少年來說,會是踏入菸品世界的敲門磚,一旦開始使用,就會越抽越多,對健康產生越多危害,減少吸菸人口的目標,大概也會越來越遠了。

參考文獻:

  1. Benowitz, N. L., Jacob, P. I. I. I., Jones, R. T., & Rosenberg, J. (1982). Interindividual variability in the metabolism and cardiovascular effects of nicotine in man. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 221(2), 368-372.
  2. Brody, A. L., Mandelkern, M. A., London, E. D., Olmstead, R. E., Farahi, J., Scheibal, D., … & Koren, A. O. (2006). Cigarette smoking saturates brain α4β2 nicotinic acetylcholine receptors. Archives of general psychiatry, 63(8), 907-914.
  3. DiFranza, J. R., Rigotti, N. A., McNeill, A. D., Ockene, J. K., Savageau, J. A., St Cyr, D., & Coleman, M. (2000). Initial symptoms of nicotine dependence in adolescents. Tobacco control, 9(3), 313-319.
  4. Xue, J., Yang, S., & Seng, S. (2014). Mechanisms of cancer induction by tobacco-specific NNK and NNN. Cancers, 6(2), 1138-1156.
  5. Denissenko, M. F., Pao, A., Tang, M. S., & Pfeifer, G. P. (1996). Preferential formation of benzo [a] pyrene adducts at lung cancer mutational hotspots in P53. Science, 274(5286), 430-432.
  6. Dinakar, C., & O’Connor, G. T. (2016). The health effects of electronic cigarettes. New England Journal of Medicine, 375(14), 1372-1381.
  7. Franck, C., Filion, K. B., Kimmelman, J., Grad, R., & Eisenberg, M. J. (2016). Ethical considerations of e-cigarette use for tobacco harm reduction. Respiratory research, 17(1), 53.
  8. US Department of Health and Human Services. (2014). The health consequences of smoking—50 years of progress: a report of the Surgeon General. Atlanta, GA: US Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Chronic Disease Prevention and Health Promotion, Office on Smoking and Health, 17.
  9. Holliday, E., & Gould, T. J. (2016). Nicotine, adolescence, and stress: a review of how stress can modulate the negative consequences of adolescent nicotine abuse. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 65, 173-184.
  10. Holbrook, B. D. (2016). The effects of nicotine on human fetal development. Birth Defects Research Part C: Embryo Today: Reviews, 108(2), 181-192.
  11. Mallock, N., Böss, L., Burk, R., Danziger, M., Welsch, T., Hahn, H., … & Hutzler, C. (2018). Levels of selected analytes in the emissions of “heat not burn” tobacco products that are relevant to assess human health risks. Archives of toxicology, 1-5.
  12. McNeill, A., Brose, L. S., Calder, R., Bauld, L., & Robson, D. (2018). Evidence review of e-cigarettes and heated tobacco products 2018. A report commissioned by Public Health England. London: Public Health England, 6. (Link)
  13. Benowitz, N. L., & Fraiman, J. B. (2017). Cardiovascular effects of electronic cigarettes. Nature Reviews Cardiology, 14(8), 447.
  14. Scientists describe problems in Philip Morris e-cigarette experiments”, Reuters News, 2017 Dec. 20
  15. Krishnan-Sarin, S., Morean, M., Kong, G., Bold, K. W., Camenga, D. R., Cavallo, D. A., … & Wu, R. (2017). E-cigarettes and “dripping” among high-school youth. Pediatrics, 139(3), e20163224.
  16. 電子煙、加熱式菸品你應該知道的30問 – 國民健康署
  17. Barrington-Trimis, J. L., Urman, R., Berhane, K., Unger, J. B., Cruz, T. B., Pentz, M. A., … & McConnell, R. (2016). E-cigarettes and future cigarette use. Pediatrics, 138(1), e20160379.
  18. Rubinstein, M. L., Delucchi, K., Benowitz, N. L., & Ramo, D. E. (2018). Adolescent exposure to toxic volatile organic chemicals from e-cigarettes. Pediatrics, 141(4), e20173557.
  19. Best, C., Haseen, F., Currie, D., Ozakinci, G., MacKintosh, A. M., Stead, M., … & Frank, J. (2018). Relationship between trying an electronic cigarette and subsequent cigarette experimentation in Scottish adolescents: a cohort study. Tobacco control, 27(4), 373-378.

延伸閱讀:

  1. 電子煙、加熱式菸品你應該知道的30問 – 國民健康署

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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》