王 昇,管 瑩,趙 閣,趙俊偉,李 翔,尚平平,夭建華,謝復(fù)煒*
1. 中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2 號 450001
2. 云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心,昆明市五華區(qū)紅錦路181 號 650231
以IQOS 為代表的加熱卷煙受到了煙草企業(yè)的高度重視,在歐美市場上的銷售份額快速增長,已成為不可忽視的新型煙草制品。云南、四川和湖北等省的國內(nèi)煙草企業(yè)已研發(fā)多種加熱不燃燒煙草制品[1]。加熱不燃燒煙草制品主要是通過加熱源對再造煙葉或煙絲進(jìn)行加熱,加熱溫度一般不超過350 ℃。煙葉中的香味成分和煙堿受熱揮發(fā)而煙葉卻不會被點燃燃燒,避免了煙草在高溫時發(fā)生的燃燒裂解,其加熱過程中生成的有害成分明顯低于傳統(tǒng)卷煙[2]。相比其他新型煙草制品,加熱卷煙在使用方式和風(fēng)味特性上最接近傳統(tǒng)卷煙,其使用日益廣泛[3]。
關(guān)于傳統(tǒng)卷煙消費者抽吸行為的研究由來已久,電子煙等新型煙草制品的抽吸行為研究也逐漸受到關(guān)注[4-5]。趙閣等[6]在電子煙消費者抽吸行為影響因素的綜述中指出,電子煙使用者的熟練程度,電子煙產(chǎn)品的類型、煙堿濃度,以及電子煙霧化器功率、煙液口味、溶劑均會對抽吸行為產(chǎn)生影響。為了研究將傳統(tǒng)卷煙轉(zhuǎn)換為新型煙草制品時消費者抽吸行為的變化,趙俊偉等[7]招募了66 名志愿者并隨機(jī)分為兩組,兩組志愿者分別從抽吸卷煙轉(zhuǎn)換至抽吸煙堿濃度為12、20 mg/mL 的電子煙,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)抽后抽吸者的抽吸容量增大,抽吸間隔時間變短,抽吸持續(xù)時間延長或無變化,但煙堿暴露水平降低。Hiler 等[8]的研究表明,吸煙者轉(zhuǎn)抽電子煙,其抽吸容量和抽吸持續(xù)時間均會隨煙液中煙堿濃度的升高顯著下降,抽吸參數(shù)隨煙液煙堿濃度的不同會發(fā)生變化。Theodore等[9]在16名傳統(tǒng)卷煙吸煙者轉(zhuǎn)抽電子煙的實驗中,發(fā)現(xiàn)在兩周轉(zhuǎn)換期后,每天抽吸口數(shù)保持穩(wěn)定,而每天總抽吸時間和平均每口的抽吸持續(xù)時間增加。卷煙抽吸支數(shù)減少得越多,抽吸電子煙時抽吸持續(xù)的時間就越長。鑒于加熱卷煙將來的應(yīng)用前景,開展加熱卷煙健康風(fēng)險評估及抽吸行為的研究非常必要,而現(xiàn)階段鮮見關(guān)于吸煙者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙抽吸行為的研究,尤其是消費者使用國內(nèi)加熱卷煙產(chǎn)品的抽吸行為和煙堿暴露的研究尚未見報道。因此,本研究中設(shè)計吸煙者由傳統(tǒng)卷煙轉(zhuǎn)抽加熱卷煙的實驗,通過自填式問卷調(diào)查、吸煙行為參數(shù)測試、LC-MS分析測定煙堿暴露生物標(biāo)志物等方式,從多角度開展吸煙者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙的吸煙行為和煙堿暴露研究(受研究條件所限,本研究的實驗規(guī)模較小,志愿者均為男性,在下一步的研究中將擴(kuò)大人群規(guī)模并使志愿者性別比例合理),考察加熱卷煙的口味、煙堿量和加熱方式等因素對志愿者抽吸行為和煙堿攝入量的影響,為國產(chǎn)加熱卷煙的產(chǎn)品設(shè)計和安全性評估提供依據(jù)和技術(shù)支撐。
IQOS 煙支規(guī)格:長度45 mm,圓周25.2 mm,煙氣煙堿量1.2 mg/支,口味為煙草原味。國內(nèi)加熱卷煙M 的煙支規(guī)格:長度44.8 mm,圓周長25 mm,煙氣煙堿量0.34 mg /支,口味為煙草原味。傳統(tǒng)卷煙為市售烤煙型卷煙,煙氣煙堿量0.8~1.0 mg/支。
CReSS 吸煙行為記錄儀(德國Borgwalt K C 公司);AB Sciex API 4000 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS/MS,美國Applied Biosystems公司)。
1.2.1 實驗設(shè)計
招募50 名抽吸卷煙的志愿者,其中,24 名為轉(zhuǎn)抽IQOS 組,26 名為轉(zhuǎn)抽國內(nèi)加熱卷煙M 組。志愿者轉(zhuǎn)抽前使用的傳統(tǒng)卷煙為市售烤煙型卷煙。實驗周期為7 d:第1 天,對消費者進(jìn)行問卷調(diào)查,包括其人口學(xué)基本信息、煙草消費習(xí)慣、對加熱卷煙的了解情況等。測試志愿者抽吸傳統(tǒng)卷煙時的吸煙行為參數(shù),并收集消費者抽吸傳統(tǒng)卷煙時的晨尿;第2~7天為轉(zhuǎn)抽期,志愿者抽吸加熱卷煙IQOS或M;第7天對志愿者再次進(jìn)行問卷調(diào)查,考察其對加熱卷煙的接受度和滿意度等,測試志愿者轉(zhuǎn)抽后的吸煙行為參數(shù),并再次收集志愿者的晨尿。實驗設(shè)計流程見圖1。
圖1 實驗設(shè)計流程圖Fig.1 Flowchart of the experimental design
1.2.2 志愿者招募及納入和排除標(biāo)準(zhǔn)
在河南地區(qū)采用滾雪球抽樣法招募符合納入標(biāo)準(zhǔn)的志愿者[10]。志愿者的納入標(biāo)準(zhǔn)(同時滿足下述條件):①年齡 18~65 周歲;②持續(xù)抽煙6個月以上,每日抽吸卷煙10支以上(最好15支以上);③嚴(yán)格遵守研究要求,依從性好,提供晨尿樣本(50 mL 左右),同意轉(zhuǎn)換抽吸實驗指定的加熱卷煙;④能夠前往指定場所完成調(diào)查,簽署研究知情同意書。
志愿者的排除標(biāo)準(zhǔn)(滿足其一即予排除):①調(diào)查期內(nèi)需要服食藥物;②月經(jīng)期、月經(jīng)前期(前1周)和妊娠期婦女;③嚴(yán)重血管疾病患者、慢性阻塞性肺疾病、肺癌及其他腫瘤患者;④精神病患者和嚴(yán)重的生理畸形患者。實驗中,志愿者如因身體不適或因故不能完全參與,造成該志愿者的數(shù)據(jù)不完整時,對這些志愿者予以排除。
志愿者人口學(xué)特征的基本情況見表1。50 位志愿者均為男性,平均年齡為41.8 周歲;已婚者占98.0%(49/50);文化程度初中及以下的占48.0%(24/50),其次為高中/中專和大專/大學(xué)本科,分別占10.0%(5/50)和42.0%(21/50);有96.0%(48/50)的志愿者的平均月收入≤5 000元。志愿者的文化程度、婚姻狀況、職業(yè)和收入水平分布均具有代表性。
表1 志愿者的人口學(xué)特征Tab.1 Demographic characteristics of volunteers
1.2.3 吸煙行為測試
本研究中采用CReSS 吸煙行為記錄儀測試志愿者抽吸卷煙或加熱卷煙的抽吸容量、持續(xù)時間和抽吸間隔等吸煙行為參數(shù)。吸煙行為測試前,對CReSS 吸煙行為記錄儀預(yù)先進(jìn)行校正[11]。
1.2.4 煙堿暴露生物標(biāo)志物測試
將采集的志愿者晨尿立即冷凍保存,并全程采用冷鏈運輸,轉(zhuǎn)運至實驗室。將尿樣稀釋處理后,加入同位素內(nèi)標(biāo),采用HPLC-MS/MS法[12]檢測志愿者尿液中煙堿各暴露生物標(biāo)志物。本研究中檢測的煙堿暴露生物標(biāo)志物為降煙堿(NNIC)、煙堿(NIC)、煙堿氮氧化物(NIC-NO)、可替寧(COT)、降可替寧(NCOT)、反-3′-羥基可替寧(OHCOT)、可替寧氮氧化物(COT-NO)、煙堿糖苷(NIC-G)、可替寧糖苷(COT-G)、反-3′-羥基可替寧糖苷(OHCOT-G),并計算煙堿總代謝物的量。
1.2.5 實驗過程中的質(zhì)量控制
在現(xiàn)場實驗開始前,質(zhì)控人員召集志愿者,告知其實驗過程中需要注意的事項,并及時解答實驗中可能遇到的問題。在轉(zhuǎn)換抽吸加熱卷煙期間,質(zhì)控人員每日聯(lián)系志愿者,詢問加熱卷煙的使用情況和感受。抽吸行為測試期間,質(zhì)控人員采用現(xiàn)場錄像、拍照等方式對測試過程進(jìn)行記錄和質(zhì)量控制。采集尿樣時,將采樣類型、采樣日期和采樣時間,以及被采集者的姓名、編號和采樣量的信息標(biāo)注在收集尿樣的容器上;將采集到的尿樣立即裝入低溫保存箱(—20 ℃);在實驗期間對10%的志愿者進(jìn)行隨機(jī)抽查,核實其是否按照研究要求使用樣品收集容器。為了確保調(diào)查問卷整理、錄入、實驗室檢測結(jié)果等資料分析過程中信息的無偏性,在問卷整理、實驗室檢測過程中,均采用了盲法(單盲),避免研究人員的主觀因素影響資料分析過程中的信息獲取。樣品在實驗室分析過程中嚴(yán)格按照LC-MS/MS分析方法規(guī)范處理和分析樣品,監(jiān)控儀器狀態(tài),設(shè)置質(zhì)控樣品,保證樣品分析結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
1.2.6 醫(yī)學(xué)倫理學(xué)論證
本研究方案通過了鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。志愿者參加項目時簽署了知情同意書。
在轉(zhuǎn)抽加熱卷煙前,對志愿者的煙草消費情況進(jìn)行了問卷調(diào)查。在50 名吸煙者中,煙齡均大于1年,其中煙齡5 年以上的占96.0%(48/50)。吸煙量>10支/d的占86.0%(43/50)。日常抽吸卷煙單價在20元/盒以下的占94.0%(47/50)。有88.0%的志愿者日常抽吸卷煙的焦油釋放量為9~11 mg/支。有44.0%(22/50)的志愿者曾經(jīng)戒過煙(停止抽吸卷煙達(dá)一個月以上)。具體結(jié)果見表2。
表2 志愿者卷煙消費情況Tab.2 Consumption data of cigarettes and heated tobacco products by volunteers
轉(zhuǎn)抽加熱卷煙后,再次對志愿者使用加熱卷煙的情況進(jìn)行了問卷調(diào)查。結(jié)果見表3,志愿者每天抽吸加熱卷煙數(shù)量均在3支以上,90%以上的志愿者每天抽吸5支以上。轉(zhuǎn)抽前100%的志愿者每天抽吸卷煙5 支以上,轉(zhuǎn)抽過程中兩者使用情況沒有明顯差異,說明消費者對加熱卷煙的接受度和滿意度較高。超過90%的志愿者每支加熱卷煙抽吸5口以上;75%以上的志愿者每口抽吸間隔時間<30 s。其中有62.5%轉(zhuǎn)抽IQOS 組的志愿者煙氣抽吸至肺部,只有46.1%轉(zhuǎn)抽M組的志愿者抽吸到達(dá)肺部。通過對每天抽吸數(shù)量、每支抽吸口數(shù)、每口間隔時間和抽吸深度等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)抽IQOS組和轉(zhuǎn)抽M組的志愿者抽吸習(xí)慣并無顯著差異(P值均大于0.05)。
表3 志愿者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙IQOS和M后抽吸習(xí)慣調(diào)查情況Tab.3 Puffing habits of volunteers switched to IQOS or M
在進(jìn)行問卷調(diào)查的同時,在本研究中對志愿者抽吸卷煙或加熱卷煙的抽吸容量、持續(xù)時間和抽吸間隔等吸煙行為參數(shù)進(jìn)行了記錄和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。志愿者由卷煙轉(zhuǎn)抽加熱卷煙IQOS 的吸煙行為參數(shù)分析結(jié)果見表4??芍?,志愿者轉(zhuǎn)抽IQOS 后多數(shù)抽吸參數(shù)未發(fā)生顯著改變。抽吸卷煙時,志愿者平均每口抽吸容量為60.8 mL,每口抽吸持續(xù)時間為2.1 s,平均流速為31.6 mL/s,峰值流速為50.8 mL/s。轉(zhuǎn)抽IQOS后,志愿者平均每口的抽吸容量為55.7 mL,每口抽吸持續(xù)時間為1.9 s,平均流速為31.5 mL/s,峰值流速為48.6 mL/s。但抽吸間隔時間從轉(zhuǎn)抽前的14.3 s縮短為轉(zhuǎn)抽后的9.8 s。
表4 由卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS的志愿者的吸煙行為參數(shù)()Tab.4 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to IQOS()
表4 由卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS的志愿者的吸煙行為參數(shù)()Tab.4 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to IQOS()
組別卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS組P①峰值流速/(mL·s-1)50.8±16.3 48.6±13.3 0.458抽吸容量/mL 60.8±14.0 55.7±11.5 0.089持續(xù)時間/s 2.1±0.6 1.9±0.8 0.269平均流速/(mL·s-1)31.6±9.4 31.5±8.5 0.962抽吸間隔/s 14.3±8.0 9.8±8.3 0.038
與之類似,志愿者由卷煙轉(zhuǎn)抽加熱卷煙M 的吸煙行為參數(shù)分析結(jié)果見表5。可知,志愿者轉(zhuǎn)抽M后多數(shù)抽吸參數(shù)也未發(fā)生顯著改變。轉(zhuǎn)抽M 后,志愿者平均每口抽吸容量為56.4 mL,每口抽吸持續(xù)時間為1.9 s,平均流速為32.0 mL/s,峰值流速為49.1 mL/s,抽吸間隔時間為9.7 s,抽吸間隔與轉(zhuǎn)抽前相比也明顯縮短。
表5 由卷煙轉(zhuǎn)抽M的志愿者的吸煙行為參數(shù)()Tab.5 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to M()
表5 由卷煙轉(zhuǎn)抽M的志愿者的吸煙行為參數(shù)()Tab.5 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to M()
抽吸參數(shù)卷煙轉(zhuǎn)抽M組P①抽吸容量/mL 50.0±17.6 56.4±19.4 0.878持續(xù)時間/s 1.9±0.7 1.9±0.9 0.805平均流速/(mL·s-1)31.1±8.0 32.0±8.4 0.603峰值流速/(mL·s-1)48.5±13.5 49.1±13.9 0.84抽吸間隔/s 15.3±9.0 9.7±5.4 0.012
Murphy 等[13]研究加熱卷煙產(chǎn)品的抽吸參數(shù)為抽吸容量(63.5±20.8)mL、抽吸時間(1.8±0.6)s、抽吸間隔(10.29±3.38)s。該結(jié)果與本研究中獲得的數(shù)據(jù)近似。一方面,本研究中發(fā)現(xiàn)志愿者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙產(chǎn)品后抽吸容量、持續(xù)時間、平均流速和峰值流速等參數(shù)均與轉(zhuǎn)抽前無顯著性差異。對比Haziza等[14]在加熱卷煙產(chǎn)品評估研究中的發(fā)現(xiàn),志愿者轉(zhuǎn)抽IQOS前基線抽吸容量為53.4 mL,轉(zhuǎn)抽后抽吸容量為52.9 mL,無顯著性差異。與本研究中得到的結(jié)論一致。這是由于加熱卷煙產(chǎn)品與傳統(tǒng)卷煙有較高的相似度,使志愿者抽吸傳統(tǒng)卷煙形成的抽吸行為特征能基本移植到抽吸加熱卷煙。另一方面,本研究中發(fā)現(xiàn)志愿者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙后,抽吸間隔明顯縮短。Jones 等[15]研究吸煙者使用加熱卷煙的抽吸行為時也有類似報道,在其研究中發(fā)現(xiàn)志愿者在抽吸傳統(tǒng)卷煙時的抽吸間隔為(18.8±10.6)s,而抽吸加熱卷煙時的抽吸間隔為(11.1±5.8)s。由于加熱卷煙產(chǎn)生的煙氣和輸送的煙堿低于傳統(tǒng)卷煙,志愿者在使用加熱卷煙時,會通過縮短抽吸間隔,在同樣的時間內(nèi)吸入更多的煙氣和煙堿以滿足自身的需要。與之類似,此前 Norton 等[16]和 Theodore 等[9]也發(fā)現(xiàn)由于電子煙的煙堿輸送效率低于傳統(tǒng)卷煙,消費者為了提高滿足感,同樣會縮短抽吸間隔。
在研究志愿者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙吸煙行為的同時,本研究中還采用生物標(biāo)志物法評估轉(zhuǎn)抽后志愿者煙堿暴露的變化情況。采用HPLC-MS/MS 法測定了志愿者轉(zhuǎn)抽前后晨尿尿樣中多種煙堿暴露生物標(biāo)志物,并折合成煙堿計算了煙堿總代謝物,對各煙堿暴露生物標(biāo)志物均進(jìn)行了肌酐校正。由卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS 和M 的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標(biāo)志物分析結(jié)果分別見表6和表7。
如表 6 和表 7 所示,志愿者轉(zhuǎn)抽 IQOS 或 M 后尿樣中煙堿暴露生物標(biāo)志物的水平無顯著性差異(P>0.05)。依前述問卷調(diào)查和抽吸參數(shù)的研究結(jié)果,志愿者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙后抽吸行為未有顯著變化,煙堿暴露生物標(biāo)志物的分析結(jié)果與抽吸行為的分析結(jié)果一致。在國外開展的類似研究中,Haziza 等[17]報道稱,與抽吸傳統(tǒng)卷煙相比,抽吸加熱卷煙后,志愿者體內(nèi)的煙堿總代謝物和可替寧的水平亦未發(fā)生顯著變化。
表6 由卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標(biāo)志物分析()Tab.6 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to IQOS() [ng·(mg肌酐)-1]
表6 由卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標(biāo)志物分析()Tab.6 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to IQOS() [ng·(mg肌酐)-1]
煙堿暴露生物標(biāo)志物卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS組P①OHCOT 2 260±2 165 2 275±2 882 0.967煙堿暴露生物標(biāo)志物卷煙轉(zhuǎn)抽IQOS組P①NNIC 62±41 47±38 0.109 COT-NO 220±192 205±272 0.727 NIC 628±745 641±909 0.952 NIC-G 1 095±1 105 729±1 031 0.058 NIC-NO 253±218 264±327 0.852 COT-G 2 013±1 401 1 925±2 563 0.880 COT 983±733 729±632 0.086 OHCOT-G 628±661 724±1 004 0.576 NCOT 9.4±9.6 8.3±12.5 0.534煙堿總代謝物5 663±3 575 5 259±5 454 0.677
表7 由卷煙轉(zhuǎn)抽M的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標(biāo)志物分析()Tab.7 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to M() [ng·(mg肌酐)-1]
表7 由卷煙轉(zhuǎn)抽M的志愿者尿樣中煙堿暴露生物標(biāo)志物分析()Tab.7 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to M() [ng·(mg肌酐)-1]
煙堿暴露生物標(biāo)志物卷煙轉(zhuǎn)抽M組P①OHCOT 2 784±2 800 2 591±3 440 0.661煙堿暴露生物標(biāo)志物卷煙轉(zhuǎn)抽M組P①NNIC 51±62 44±71 0.266 COT-NO 207±200 230±392 0.629 NIC 331±404 528±646 0.135 NIC-G 639±666 507±687 0.140 NIC-NO 221±236 224±277 0.916 COT-G 1 931±2 100 1 739±2 519 0.541 COT 834±743 744±821 0.352 OHCOT-G 625±604 592±828 0.716 NCOT 11±14 11±20 0.870煙堿總代謝物5 360±4 403 5 160±6 234 0.775
如表8所示,吸煙者轉(zhuǎn)抽IQOS和M后抽吸參數(shù)的差異很小,抽吸容量的平均值分別為55.7 和56.4 mL,持續(xù)時間均值均為1.9 s,平均流速分別為31.5和 32.0 mL/s,峰值流速分別為 48.6 和 49.1 mL/s,抽吸間隔分別為9.8 和9.7 s。與之對應(yīng)的吸煙者轉(zhuǎn)抽IQOS 和M 后尿樣中煙堿生物標(biāo)志物水平也近似,如可替寧在尿樣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為729 和744 ng(/mg肌酐),煙堿總代謝物在尿樣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5 259 和5 160 ng(/mg 肌酐)。雖然加熱卷煙IQOS和M的煙堿量有一定差距,但由于不同加熱卷煙的加熱方式和煙堿輸送效率存在差異且本研究中也沒有限制志愿者抽吸加熱卷煙的支數(shù),以及志愿者煙堿代謝存在的個體差異,志愿者使用兩種加熱卷煙后尿樣中煙堿暴露生物標(biāo)志物的水平?jīng)]有顯著性差異。
表8 志愿者轉(zhuǎn)抽加熱卷煙IQOS和M后抽吸參數(shù)和尿樣中煙堿生物標(biāo)志物平均值Tab.8 Means of puffing parameters and nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched to IQOS or M
在本研究中,當(dāng)消費者從傳統(tǒng)卷煙轉(zhuǎn)抽加熱卷煙后:①志愿者的多數(shù)抽吸行為參數(shù)基本保持不變,抽吸容量和抽吸時間均未發(fā)生顯著性改變,但抽吸間隔明顯縮短。②轉(zhuǎn)抽后志愿者尿液中煙堿暴露生物標(biāo)志物的暴露水平也未發(fā)生顯著改變。③問卷調(diào)查結(jié)果表明,消費者對加熱卷煙的接受度較高,抽吸加熱卷煙時,對消費者抽吸習(xí)慣的影響較小。