香菸煙霧殺死眼細胞

一項新的研究揭示了傳統或非燃燒型香菸中的菸草如何殺死角膜細胞

Black and white capture of young man smoking against a black background

在大多數國家,紙板香菸包裝上都展示了影像或文字,警告吸菸者增加的心臟病發作癌症妊娠併發症的風險與點燃香菸有關。許多這些風險與透過口腔吸入菸草煙霧有關。但較少受到關注的是吸菸對眼睛表面的影響。

吸菸與年齡相關性黃斑變性青光眼白內障有關——這些是全球失明和嚴重視力喪失的主要原因。但這些疾病發生在眼睛的內部區域:視網膜、視神經和晶狀體。現在研究人員發現,香菸煙霧和加熱菸草裝置(烘烤煙葉而不是燃燒菸葉或汽化液體菸草產品)產生的氣溶膠也會殺死眼睛最外層:角膜中的細胞。

日本岐阜藥科大學的生物醫學研究員大津亙說:“這是眼睛的最外層表面,暴露於化學物質、光線和感染等環境因素。”吸菸者患乾眼綜合徵的可能性是非吸菸者的兩倍,乾眼綜合徵表現為脫水的紅色和發癢的眼睛表面,可能導致視力受損、感染或角膜潰瘍。大津說,瞭解香菸和加熱菸草裝置(燃燒或釋放氣溶膠,距離眼睛僅幾釐米)如何影響眼睛最暴露的組織,可能有助於研究人員開發更好的眼損傷防護措施。


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2006 年的一項臨床調查顯示,吸菸者角膜表面覆蓋和保護的淚膜退化。對大鼠的實驗表明,暴露於香菸煙霧會損害動物的角膜和淚腺

在 9 月份線上發表在《科學報告》上的這項新研究中,大津和他的同事報告說,香菸煙霧中的化合物會導致鐵積累,從而殺死角膜上皮這一關鍵外層組織中的細胞。此外,研究人員發現,即使沒有煙霧專門飄入眼睛,角膜也可能受到損害:即使細胞暴露於其他型別的菸草產品,也會發生這種鐵驅動的細胞死亡。

研究人員將實驗室培養的人角膜上皮細胞暴露於香菸煙霧提取物——一種含有吸菸者吸入的大部分成分的溶液。這種提取物是透過將香菸煙霧鼓入溶液中製成的,並且經常在臨床前研究中用作煙霧本身的類比物。研究人員還測試了加熱菸草裝置(也稱為非燃燒型香菸或加熱不燃燒裝置)是否以類似方式影響角膜細胞。這些裝置烘烤煙葉,產生氣溶膠而不燃燒。“許多人使用這些新型加熱菸草裝置作為香菸的替代品,但我們對這些新裝置如何影響人類健康知之甚少,”大津說。事實證明,即使使用的產品不含焦油或尼古丁,吸菸或加熱菸草仍然會損害外眼細胞。他指出,非吸菸者的角膜也可能因持續暴露於二手煙而受到影響。研究人員尚未測試電子煙對細胞的影響。

大津和他的同事發現,暴露 24 小時後,與未暴露於煙霧或菸草的細胞相比,暴露於香菸煙霧提取物和加熱菸草氣溶膠(包括不含尼古丁的氣溶膠)的培養物中,更多細胞死亡。更仔細的觀察揭示了受損細胞膜、鐵團塊和大量受損鐵蛋白的證據:鐵蛋白是一種蛋白質複合物,可儲存細胞過程(如 DNA 合成和分裂)所需的鐵。總而言之,這些跡象表明,將角膜細胞暴露於菸草產品會誘導一種由鐵驅動的程式性細胞死亡形式,稱為鐵死亡。

大津解釋說,這個過程始於菸草產品中的化合物與角膜細胞接觸,這導致細胞內的鐵蛋白開始分解並釋放儲存的鐵。其中一些鐵聚集在一起並與天然存在的過氧化氫反應,產生羥基自由基——高度活性的分子,可能損害細胞。通常,細胞的修復系統可以應對這些自由基,但當積累過多時,它們會損害細胞膜中的脂肪,從而觸發細胞死亡。

大津和他的同事發現,當他們在培養物中新增結合鐵的化學物質和已知阻斷鐵死亡的化合物時,更多細胞在暴露於各種菸草產品後存活下來,進一步證實了鐵死亡是罪魁禍首。研究結果表明,鐵死亡治療可能有助於患有角膜損傷的吸菸者。

由於這項研究涉及細胞培養物而不是活體人眼球,研究人員尚無法說明吸菸或加熱菸草產品損害人的角膜的速度有多快,也無法說明鐵死亡抑制劑治療吸菸相關角膜疾病的效果如何。大津說,接下來的步驟將包括進行動物實驗,並測試電子煙產品對角膜細胞的影響。

土耳其巴什肯特大學的眼科醫生迪萊克·阿爾蒂諾爾斯說,但這些結果已經具有影響力,她沒有參與這項研究。她推測,如果煙霧暴露破壞角膜上皮細胞中的脂質,那麼覆蓋角膜的淚膜也可能遭受類似的損害。這種膜中的脂質可防止眼睛乾燥,眾所周知,吸菸者更容易受到淚膜損傷和乾眼綜合徵的影響。但研究人員尚未研究鐵死亡是否是可能的罪魁禍首。

阿爾蒂諾爾斯說,這項研究激發了人們研究使用含有鐵死亡阻斷化合物的滴眼液的有效性,以幫助吸菸者長期緩解和預防乾眼病,這是一種持續刺激——有時是危險的——的疾病。“也許我們可以將這些物質放入人造眼淚中。這為乾眼病開闢了一條全新的道路,”她補充道。

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