抽烟预防新冠的原理是什么

技术教程 2023-03-14 zxn123 218

曾经有一种流行观点:抽烟能预防新冠,就像黄桃罐头防新冠的说法一样。有些人对此深信不疑,有人将信将疑,也有人嗤之以鼻。

抽烟预防新冠的原理是什么

那么,抽烟真的能预防新冠吗?能预防的话,原理是什么?加剧感染的话,原因是什么?

抽烟预防新冠的原理是什么

理由1:烟草颗粒构成防病毒屏障。

微小的烟颗粒能均匀覆盖在肺上皮外侧,形成一道屏障,阻止新冠病毒与上皮细胞表面的ACE2结合,从而预防新冠感染。

这个理由无疑站不住脚。烟草燃烧的成分大部分是气体(主要是一氧化碳,煤气中毒的元凶),其余是固体颗粒(比如尼古丁和焦油)。这些颗粒的大小在1微米到2.5微米之间,而新冠病毒流感病毒则往往是纳米级(1微米等于1000纳米)。指望烟草颗粒阻挡病毒,几乎是竹篮打水。

抽烟预防新冠的原理是什么

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人体内表面的呼吸道上皮是一种由多种不同类型细胞组成的,结构复杂的,有选择性的,活的生物膜。烟草颗粒的存在会改变呼吸道上皮的功能和结构。

1. 气道屏障

大部分呼吸道上皮属于纤毛假复层柱状上皮(咽、喉和肺泡除外)。呼吸道上皮屏障,也被称为气道屏障,与肠道上皮屏障类似,也由四层屏障组成。呼吸道表面属于人体内表面,呼吸道内确切来说属于人体的外部,从外到内(从呼吸道管腔往里)依次为:

微生物屏障。主要由栖息在呼吸道上皮细胞表面的微生物组成。

化学屏障。主要由呼吸道上皮细胞分泌的黏液组成,可分为内黏液层和外黏液层,包含各种黏蛋白和抗菌肽等,既能限制微生物的生存,也能为这些微生物提供食物。与肠上皮黏液不同的是,呼吸道底层黏液稀薄而表层黏液浓稠,相当于粘稠沉重的堆积物在下边有润滑油或者小车轮一样,这就有助于人体排出粘稠的鼻涕和痰液。

物理屏障。主要由纤毛细胞、杯状细胞、基底细胞和俱乐部细胞等组成,这些细胞高低不一,看似多层,实际上均固定在基底膜上,就像摊平了的一层小米大米和绿豆黄豆一样的状态。杯状细胞负责分泌黏液;纤毛细胞顶端有大量纤毛,因为肠道可以通过蠕动来推动物体的运动,而呼吸道完全不同,需要通过自身纤毛的摆动让黏液往喉部流动,或吞咽或咳出。俱乐部细胞可分化为纤毛细胞和杯状细胞,基底细胞则属多能干细胞,可分化各种类型的上皮细胞,更新和修复上皮。

免疫屏障。在基底膜内的固有层中,长期驻留有大量免疫细胞(比如巨噬细胞、树突状细胞和T细胞),而在感染时则会募集更多免疫细胞。

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人体呼吸系统按照功能和结构可分为两个部分:传导气道和呼吸气道。传导气道主要由鼻腔、气管、支气管和小支气管组成,呼吸气道则由负责气体交换的数百万个肺泡组成。(注意区别上下呼吸道,上呼吸道主要包括鼻、咽和喉,而下呼吸道则包括气管、支气管、小支气管和肺泡)另外,口腔是呼吸道和消化道共用的器官。

肺脏是人体在发育中最后一个启动工作、而在人体消亡过程中又最先停止工作的器官。胎儿在子宫里的时候不会口鼻呼吸而是通过脐带血液获得氧的交换,而出生的一刻接触到氧气环境时,伴随着一声大哭打开肺脏开始口鼻呼吸,此时肺脏就像救生气囊一样突然膨胀起来。

人体肺泡类似一个个微小气球,气球内含有用于交换的氧气和二氧化碳,还有少量维护治安的巨噬细胞,气球壁主要由负责气体交换的肺泡1型上皮细胞和维持气液界面的肺泡2型上皮细胞(分泌类似洗涤剂一样的表面活性剂)组成。人体有数百亿个肺泡,肺泡外则包裹着大量的毛细血管,毛细血管中活动着大量运输气体的红细胞、维护治安的白细胞,阻止出血的血小板,以及其他免疫细胞。

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2. 香烟可改变呼吸道上皮结构和功能

烟草颗粒对于人体呼吸道上皮来说毫无疑问属于必须被清理出去的异物,其存在不仅会篡改或扰乱呼吸道生存的相对固有微生物类群,更不能接受的是改变呼吸道上皮的功能和结构。

长期抽烟可导致呼吸道上皮(比如支气管上皮)病理性重塑。抽烟可引起呼吸道纤毛变短,纤毛细胞减少,俱乐部细胞丢失,而杯状细胞增加,引起呼吸道分泌的黏液增加。所以你会发现抽烟的人和不抽烟的人连咳嗽和流鼻涕的方式都不同,纤毛的优雅运动对抽烟的人是没有可能的,而是通过强烈的呼吸肌肉爆发运动来解决排痰。由于没有充足的纤毛摆动来促进黏液排出,过量的黏液积累在气道会阻碍呼吸,这在慢性阻塞性肺病(慢阻肺)中非常常见。另外,无法排出的黏液长期滞留也会招纳结核杆菌、军团菌、克雷伯氏菌和肺炎球菌等不安全的微生物聚集。

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除了上皮病理性重塑,抽烟还可能扰乱基底细胞的生命周期,诱发基底细胞异常分化增殖,引起肺癌。

因此,在新冠病毒来临时,烟草颗粒的存在不仅不能阻止病毒感染,反而会给呼吸道上皮增加负担,是新冠病毒的友军而非人体细胞的友军。

理由2:抽烟能防治新冠,因为尼古丁能抗炎,降低细胞因子风暴风险。

一些流行病学调查发现:当前抽烟的人罹患COVID-19的风险低于曾经抽烟的人和不抽烟的人。有研究者提出:原因可能在于尼古丁的抗炎作用。

人体主要有两种乙酰胆碱受体——烟碱型受体 (NR) 和毒蕈碱受体 (MR)。烟碱是尼古丁的别称,尼古丁可代替乙酰胆碱结合在烟碱型乙酰胆碱受体上。

乙酰胆碱是人体胆碱能系统的主要神经递质,参与调节记忆、认知、感觉、消化、心血管和性能力等重要身体功能。乙酰胆碱也是自主神经系统(即植物性神经系统,包括交感神经、副交感神经(迷走神经约占75%)和肠神经)的主要神经递质,另一种与乙酰胆碱拮抗的神经递质则是去甲肾上腺素。

烟碱受体分布于神经元和非神经元细胞中,在人体中执行不同的功能。神经元烟碱型乙酰胆碱受体广泛分布在人脑中,并在突触前位置起作用,可调节其他中枢神经系统递质(比如多巴胺和五羟色胺)的释放。

抽烟能成瘾的主要原因就在于尼古丁可发挥类似乙酰胆碱的作用,与大脑中的烟碱型受体结合,进而激活奖赏系统,促进多巴胺释放。因此抽烟的人会觉得吞云吐雾时压力顿无,飘飘欲仙。

抽烟预防新冠的原理是什么

尼古丁在外周可产生抵抗炎症和舒张血管的影响。研究发现:

尼古丁可抑制细胞毒性T细胞的活化,从而阻止这种T细胞释放促炎症细胞因子。

尼古丁可抑制树突状细胞的激活,抑制巨噬细胞的促炎症细胞因子释放,抑制中性粒细胞的募集和成熟。

新冠病毒感染可引起急性炎症,损害肾素-血管紧张素系统,扰乱心血管等脏器功能(主要由自主神经系统控制)。新冠病毒感染可促进血小板高反应性和血栓形成,引起肺部微血栓;病毒“劫走”ACE2导致血管紧张素系统失衡,血管收缩,血压升高、促炎症和促纤维化;病毒感染可激活先天免疫和特异性免疫,身体会向感染部位(比如肺部)募集大量免疫细胞,产生大量促炎症细胞因子(比如IL-6);而在人体抗病毒过程中甚至出现过度免疫反应,比如细胞因子风暴,从而造成器官损伤甚至死亡。

很多人在电视剧中看过这样的情景:病人血压过低时,医生会要求注射/输入肾上腺素或去甲肾上腺素升高血压。而与去甲肾上腺素拮抗的乙酰胆碱和尼古丁可产生舒张血管降低血压的作用。

因此尼古丁有可能改善新冠病毒感染造成的血压升高,同时尼古丁的抗炎作用、抑制血小板凝集、和改善内皮作用可能对新冠病毒感染者有益,可能有助于降低细胞因子风暴。

看到这里很多烟友欢欣鼓舞,立马要多抽几支。别急!这只是新冠感染大事件的一个局部情景。尼古丁的抗炎作用会不会阻碍病毒清除仍需要进一步研究,因为快速有效的炎症反应对于清除新冠病毒至关重要。

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这方面的研究较少,但已有的结果并不支持用尼古丁来预防新冠病毒感染。

一项研究显示:尼古丁蒸汽暴露可降低男性和女性以及雌雄小鼠的α5烟碱型乙酰胆碱受体表达,但增加了男性肺部的ACE2表达,从而增加肺部新冠病毒感染可能。

(全文链接/)

另一项细胞研究显示

(全文链接/):

不管是电子烟气溶胶冷凝物(无论是否含尼古丁)还是香烟烟雾对支气管上皮细胞均有毒害,4小时暴露就能明显降低细胞生存率,24小时暴露可引起明显的细胞膜破裂和损伤。

24小时的电子烟气溶胶冷凝物(0.1%)和香烟烟雾(1%)暴露均可引起支气管上皮细胞ACE2表达增加。

细胞研究也显示:尼古丁处理可快速(24小时)增加肺上皮细胞中的ACE2基因和蛋白质表达。尼古丁或香烟烟雾处理可增加支气管上皮细胞上的ACE2和TMPRSS2 表达,增加巨噬细胞的ACE2表达。

这些研究结果提示尼古丁可能增加下呼吸道病毒感染风险。

因此,需要特别强调:尼古丁可能预防新冠重症并不等于抽烟或者抽电子烟能防治新冠。

烟草烟雾中不单单有尼古丁,还有很多其他物质。据报道,香烟烟雾中约含有157种有机物及其异构体,其中挥发性有机物约78种。烟草烟雾中的一氧化氮、二氧化氮、苯、氰化氢、氨、1,3-丁二烯、焦油、多环芳烃等物质是对人体无可置疑的致癌物质。单纯的尼古丁即便对新冠感染者产生某些保护作用,但抽烟及其烟草烟雾整体产生的无疑是弊大于利。用烟来预防新冠是捡了芝麻丢了西瓜。

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吸烟者需要注意的是:更多研究显示完全相反的结果。新冠感染者中,抽烟者的重症率和死亡率更高,高于曾经抽烟(戒烟6个月以上)的人,更高于从不抽烟的人。

世界卫生组织、《自然》和《柳叶刀》杂志分别撰文提示人们理性看待抽烟防治新冠的研究,指出一些研究中的研究设计问题,样本数量小,或者研究者与烟草集团有过利益关系。

2023年1月5日,《NICOTINE &TOBACCO RESEARCH》发表了一项超大规模研究,这项研究对于加利福尼亚医疗保健系统中的超过240万成人疫情期间(2020.3.5-2020.12.31)的感染情况进行了深入调查,结果发现:

研究期间,有44270人感染了新冠病毒。

与从不抽烟的人相比,当前抽烟的人新冠病毒感染率更低,但住院率、入住重症监护病房(ICU)率和死亡率更高。

与从不抽烟的人相比,曾经抽烟的人新冠病毒感染率较低,但住院率和死亡率更高。

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这项研究是迄今为止美国最大(也可能是全球最大)规模的烟草与新冠病毒相关研究,研究者同时考虑了年龄、性别、种族/民族、身体质量指数(BMI)以及基础疾病等因素的影响,这项研究直接针对新冠感染者,群体数量较大,可信度更高。

食与心比较认可这项研究的结论,除了研究本身的说服力,还涉及抽烟预防新冠的第三个理由。

理由3:抽烟会降低ACE2表达,从而减少新冠病毒感染。

新冠病毒通过结合人体细胞膜上的ACE2感染细胞,而抽烟会降低呼吸道ACE2表达,从而减少病毒感染部位。

这种观点可能以偏概全。尽管有少量研究发现吸烟者的呼吸道上皮中ACE2表达减少,但并未详细指出具体部位。而人的呼吸道是一个包括口、鼻、咽喉、气管、支气管和肺的复杂系统,不同部位结构和功能具有明显差异。

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在呼吸道,细胞膜上表达有ACE2的细胞主要是上皮纤毛细胞、肺泡2型上皮细胞和巨噬细胞。新冠病毒感染细胞主要是通过与ACE2结合,将自身基因释放到感染细胞中则是需要弗林蛋白酶、TMPRSS2 和组织蛋白酶参与。2020年以来,科学家对于抽烟与新冠病毒感染相关受体的关系进行了大量探索,下面食与心进行简单总结。

2. 支气管和肺黏膜

动物实验和人体组织研究显示:

抽烟会导致支气管纤毛细胞减少而杯状细胞增加,虽然ACE2表达主要表达在纤毛细胞中,但抽烟者的支气管上皮ACE2表达不降反增。进一步研究发现,抽烟增加了支气管杯状细胞的ACE2表达和TMPRSS2表达。

抽烟降低了肺泡上皮ACE2表达,进一步分析显示,抽烟会造成肺泡2型上皮细胞(ATII )丢失,但会增加ATII 的ACE2表达,由于ACE2主要在肺泡上皮的ATII上表达,总体上呈现的效果是肺泡上皮ACE2减少。

总体上,抽烟可能以剂量依赖的形式增加肺部的ACE2表达,即抽烟越久越多,ACE2表达越高。不过这种影响是可逆的,戒烟能降低肺部ACE2表达,戒烟时间越长,这种降低约明显。

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3. 口腔黏膜

研究显示:香烟烟雾暴露可增加牙龈上皮细胞的ACE2表达;与不抽烟者相比,抽烟者口腔上皮细胞中ACE2和TMPRSS2表达显著增加。

4. 其他部位。

基因预测(孟德尔随机化分析)显示:抽烟会增加甲状腺、脂肪、脑、结肠和肝脏的ACE2表达。

一般情况下,新冠病毒感染是从鼻腔起始,随后传播到下呼吸道、消化道和其他器官。感染部位的ACE2和相关受体表达越多,病毒复制越快。从这个角度理解,鼻腔受体表达减少时,新冠病毒初始感染时的复制速度会减慢;而支气管和肺受体表达增加时,病毒在下呼吸道的复制和感染会更加猛烈。这些可能是调查发现抽烟者感染率低但住院和死亡率高的原因。

食与心温馨总结:

抽烟不能预防新冠,抽烟对于人体对抗新冠病毒感染可能有一些正面影响,但负面影响更大,整体弊大于利。

抽烟的积极影响一方面可能在于下调鼻腔ACE2等新冠病毒感染受体表达,阻止病毒最初的复制;另一方面在于烟草烟雾中的尼古丁潜在的抗炎作用,以及减轻病毒感染造成的ACE2缺失引起的不良后果(如血栓和血压升高)的影响。

但是抽烟也会上调下呼吸道(如支气管和肺)ACE2等受体的表达,从而加大病毒在下呼吸道复制的机会。尼古丁的抗炎症效果看似能预防细胞因子风暴,但对于促炎症反应的抑制也会阻碍人体清除病毒,让人体更难以对抗下呼吸道迅速复制的病毒;抽烟导致的呼吸道上皮细胞重塑——即分泌黏液的杯状细胞增加而移动黏液的纤毛细胞减少,也不利于新冠病毒和其他病原微生物排出,而这些会削弱呼吸功能,增加感染风险;此外抽烟引起的免疫抑制也会降低人体对于其他呼吸道病原微生物的抵抗力,增加继发性感染的风险。

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这些影响可能造成以下后果:

抽烟者免疫力强或者感染的病毒很少,在病毒入侵下呼吸道之前,少量的病毒很快被清除,感染者很快痊愈。

抽烟者免疫力差,病毒入侵下呼吸道,免疫系统无力清除病毒,感染经久不愈,感染者重症甚至死亡。

尽管尼古丁独立而言对人体的神经递质形成有一定作用,但是通过抽烟并不是只获得了尼古丁,而伴随尼古丁来了更大量的化学垃圾会让人体不堪重负。

抽烟对身体的影响到底怎样,人们本身都有自己的看法,大数据分析和烟民自媒体的断章取义孰是孰非可以通过学习来了解。食与心结合各方面研究客观介绍这个问题,抽烟总体上对人类而说,近百年的数据已经表明弊大于利,相信学习的人会根据自身体验体会来判断。

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参考材料

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