香烟烟雾杀死眼细胞

一项新的研究揭示了传统或非燃烧型香烟中的烟草如何杀死角膜细胞

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

在大多数国家,纸板香烟包装上都展示了图像或文字,警告吸烟者增加的心脏病发作癌症妊娠并发症的风险与点燃香烟有关。许多这些风险与通过口腔吸入烟草烟雾有关。但较少受到关注的是吸烟对眼睛表面的影响。

吸烟与年龄相关性黄斑变性青光眼白内障有关——这些是全球失明和严重视力丧失的主要原因。但这些疾病发生在眼睛的内部区域:视网膜、视神经和晶状体。现在研究人员发现,香烟烟雾和加热烟草装置(烘烤烟叶而不是燃烧烟叶或汽化液体烟草产品)产生的气溶胶也会杀死眼睛最外层:角膜中的细胞。

日本岐阜药科大学的生物医学研究员大津亘说:“这是眼睛的最外层表面,暴露于化学物质、光线和感染等环境因素。”吸烟者患干眼综合征的可能性是非吸烟者的两倍,干眼综合征表现为脱水的红色和发痒的眼睛表面,可能导致视力受损、感染或角膜溃疡。大津说,了解香烟和加热烟草装置(燃烧或释放气溶胶,距离眼睛仅几厘米)如何影响眼睛最暴露的组织,可能有助于研究人员开发更好的眼损伤防护措施。


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2006 年的一项临床调查显示,吸烟者角膜表面覆盖和保护的泪膜退化。对大鼠的实验表明,暴露于香烟烟雾会损害动物的角膜和泪腺

在 9 月份在线发表在《科学报告》上的这项新研究中,大津和他的同事报告说,香烟烟雾中的化合物会导致铁积累,从而杀死角膜上皮这一关键外层组织中的细胞。此外,研究人员发现,即使没有烟雾专门飘入眼睛,角膜也可能受到损害:即使细胞暴露于其他类型的烟草产品,也会发生这种铁驱动的细胞死亡。

研究人员将实验室培养的人角膜上皮细胞暴露于香烟烟雾提取物——一种含有吸烟者吸入的大部分成分的溶液。这种提取物是通过将香烟烟雾鼓入溶液中制成的,并且经常在临床前研究中用作烟雾本身的类比物。研究人员还测试了加热烟草装置(也称为非燃烧型香烟或加热不燃烧装置)是否以类似方式影响角膜细胞。这些装置烘烤烟叶,产生气溶胶而不燃烧。“许多人使用这些新型加热烟草装置作为香烟的替代品,但我们对这些新装置如何影响人类健康知之甚少,”大津说。事实证明,即使使用的产品不含焦油或尼古丁,吸烟或加热烟草仍然会损害外眼细胞。他指出,非吸烟者的角膜也可能因持续暴露于二手烟而受到影响。研究人员尚未测试电子烟对细胞的影响。

大津和他的同事发现,暴露 24 小时后,与未暴露于烟雾或烟草的细胞相比,暴露于香烟烟雾提取物和加热烟草气溶胶(包括不含尼古丁的气溶胶)的培养物中,更多细胞死亡。更仔细的观察揭示了受损细胞膜、铁团块和大量受损铁蛋白的证据:铁蛋白是一种蛋白质复合物,可储存细胞过程(如 DNA 合成和分裂)所需的铁。总而言之,这些迹象表明,将角膜细胞暴露于烟草产品会诱导一种由铁驱动的程序性细胞死亡形式,称为铁死亡。

大津解释说,这个过程始于烟草产品中的化合物与角膜细胞接触,这导致细胞内的铁蛋白开始分解并释放储存的铁。其中一些铁聚集在一起并与天然存在的过氧化氢反应,产生羟基自由基——高度活性的分子,可能损害细胞。通常,细胞的修复系统可以应对这些自由基,但当积累过多时,它们会损害细胞膜中的脂肪,从而触发细胞死亡。

大津和他的同事发现,当他们在培养物中添加结合铁的化学物质和已知阻断铁死亡的化合物时,更多细胞在暴露于各种烟草产品后存活下来,进一步证实了铁死亡是罪魁祸首。研究结果表明,铁死亡治疗可能有助于患有角膜损伤的吸烟者。

由于这项研究涉及细胞培养物而不是活体人眼球,研究人员尚无法说明吸烟或加热烟草产品损害人的角膜的速度有多快,也无法说明铁死亡抑制剂治疗吸烟相关角膜疾病的效果如何。大津说,接下来的步骤将包括进行动物实验,并测试电子烟产品对角膜细胞的影响。

土耳其巴什肯特大学的眼科医生迪莱克·阿尔蒂诺尔斯说,但这些结果已经具有影响力,她没有参与这项研究。她推测,如果烟雾暴露破坏角膜上皮细胞中的脂质,那么覆盖角膜的泪膜也可能遭受类似的损害。这种膜中的脂质可防止眼睛干燥,众所周知,吸烟者更容易受到泪膜损伤和干眼综合征的影响。但研究人员尚未研究铁死亡是否是可能的罪魁祸首。

阿尔蒂诺尔斯说,这项研究激发了人们研究使用含有铁死亡阻断化合物的滴眼液的有效性,以帮助吸烟者长期缓解和预防干眼病,这是一种持续刺激——有时是危险的——的疾病。“也许我们可以将这些物质放入人造眼泪中。这为干眼病开辟了一条全新的道路,”她补充道。

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