电子烟暴露对牙周健康影响的研究进展

沈忆芬 刘超 汤颖 顾永春

苏州市第九人民医院中心实验室口腔科 苏州215200

电子烟（electronic cigarette）自2004年在中国问世以来，逐渐在世界各地消费市场发展迅猛，尤其在青少年中趋于流行[1-2]。当前，电子烟产业的生产中心在中国，而需求中心主要在欧美。有调查[3-4]显示，目前国内多数烟民对电子烟有一定的了解，但是对电子烟使用的意愿并不是很高，其原因可能是国内对传统香烟的禁烟力度不如欧美国家严厉。然而，中国有约3.12亿传统烟民为基础（根据2017年《中国烟草调查报告统计》），随着禁烟措施的推进，预计会有越来越多传统吸烟者转吸尚未被列入禁烟范围的电子烟，因此电子烟消费正处于高速增长阶段。然而，当前各国对于电子烟的生产及销售环节缺乏监管，在法律法规、质量标准及准入门槛上较为宽松[1,5]。由于电子烟是新事物，国内外对电子烟危害性的评估及研究远比传统香烟缺乏。众所周知，吸烟是牙周炎发生、发展的一个重要的危险因素[6]。

本文将就电子烟暴露对牙周健康影响的研究进展进行综述。

1 电子烟的原理及主要成分

电子烟，又称电子尼古丁传送系统（electronic nicotine delivery system，ENDS），是一种新型烟草制品。电子烟通过电加热并气雾化方式使由尼古丁、香味物质等组成的液体转化为类似于卷烟烟雾的气溶胶混合物，再将其传送至吸烟者呼吸系统，使其吸入剂量不等的尼古丁而获得类似于抽吸传统卷烟的生理感受[1]。

电子烟烟油主要组成为尼古丁（一般为尼古丁盐）、溶剂、香味剂及其他添加剂。烟油中的尼古丁质量浓度为0~24 mg·mL-1，是吸烟者获得吸烟满足感并产生依赖的关键成分[7]。在尼古丁质量浓度一定的情况下，气溶胶递送尼古丁的效率会受电子烟品牌、烟具工作参数、消费者的经验和抽吸行为、烟油口味和成分等的影响[8]。电子烟尼古丁质量浓度一般低于传统香烟，但吸烟者往往通过增加每口抽吸持续时间，而不是增加抽吸频率来取得相同的生理效应[9]。香味剂构成电子烟的不同口味，是吸引消费者的一个关键因素。在美国，为了保护青少年，政府规定一些特别吸引青少年口味的电子烟（如水果味）禁止向青少年销售；但也有消费者将大麻油之类的毒品成分加入电子烟进行吸食，从而催生了诸多严重的电子烟相关健康事件[10]。溶剂作为电子烟烟油的主要成分，其主要为植物甘油和/或丙二醇，甘油比丙二醇的沸点低，蒸发速度高，雾化时能携带、传送更多尼古丁[11]。电子烟电加热雾化时温度一般小于300 ℃，而不是通过燃烧产生烟雾；而传统烟草在燃烧时会产生数千种已知的和未知的有害物质[12]。在商家的宣传推动下，人们普遍认为，电子烟不含焦油、一氧化碳等有害物质，要比传统卷烟危害更小，可以作为传统卷烟的替代品[5]。一些学者[13-14]的研究发现：与别的尼古丁替代疗法（如戒烟贴、戒烟口香糖）相比较，电子烟可以取得更高的戒烟率，尤其对于成人吸烟群体。但有证据[15]表明：越来越多无抽烟史的青少年会被电子烟引诱，最终成为尼古丁成瘾者及传统卷烟的消费者，这将抵消电子烟带来的好处，引发新的公共健康问题。

2 电子烟对全身健康的影响

近年来，关于电子烟引起严重的系统性疾病的案例时有报道。电子烟会导致支气管炎、哮喘、肺损伤及心血管系统疾病[16-18]。在电子烟主要消费国——美国，根据其疾病控制和预防中心（Cen‐ter for Disease Control and Prevention，CDC）的数据[19]，截止2020年1月20日，该国已经有2 700多例电子烟相关性肺损伤（electronic-cigarette，or vaping，product use-associated lung injury，EVAIL）病例，共造成60人死亡；不少病例最后出现与当下新型冠状病毒肺炎相似的呼吸困难症状，肺部CT检查有毛玻璃样变的影像学特征，病理学上有急性肺损伤表现。

一些学者[10]认为，EVAIL与在烟油中加四氢大麻酚及调色的维生素E醋酸酯有关。电子烟烟油中溶剂成分植物甘油和丙二醇本是安全的食品添加剂，但加热转化为气溶胶被吸入肺后，究竟会对健康产生何种远期不良影响尚不得而知。电子烟气溶胶中的化学物质十分复杂，除了尼古丁，还有各种致癌物质（如：甲醛、苯、乙醛、丙烯醛、亚硝胺等）；尽管这些致癌物的含量低于传统香烟烟雾，但其对人体的毒性阈值水平尚不明确[2]。此外，电子烟装置的金属部件及金属加热丝在工作状态下会将重金属释放到气溶胶（如镍、镉、铅等），吸入人体后会产生哪些不良影响目前尚不清楚[20]。Hwang等[21]发现：电子烟气溶胶对气道上皮细胞具有毒性，会抑制巨噬细胞及中性粒细胞的抗菌功能，改变小鼠气道的免疫调控细胞因子；小鼠肺泡灌洗液及血清炎症因子水平升高，并促进气道定植细菌的毒力。

3 电子烟对牙周疾病影响的临床研究

以往的研究证明：吸烟可以促进唾液的矿化能力以及牙结石、牙齿烟渍的形成，影响口腔卫生，是牙周炎的重要危险因素[6]。最近，关于电子烟对牙周健康作用的临床研究报道日渐增多，然而结论并不一致。

Mokeem等[22]报道：与电子烟使用者和不吸烟者相比，传统香烟及水烟使用者的牙周健康临床指标（牙石指数、牙龈出血指数、牙周袋深度、临床附着丧失）、X线影像指标（边缘牙槽骨水平丧失）及炎症因子指标［唾液白细胞介素1β（in‐terleukin-1β，IL-1β）及IL-6水平］显著恶化；3个抽烟组唾液可替宁（尼古丁代谢产物）水平并无显著性差别，而电子烟使用者与不吸烟者相比，在大多数牙周健康指标上没有显著差别，仅发现电子烟使用者牙石分布更多一些。吸电子烟成为青少年群体的流行文化；Akinkugbe[23]调查了13 650名年龄为12~17岁的美国青少年，根据被调查者提供的信息，3.2%的调查对象当前（最近30 d）仅使用传统香烟，1.7%的调查对象当前仅使用电子烟，1.4%报告目前同时吸食香烟和电子烟，而多达7%的调查对象过去曾同时吸食2种烟草制品。逻辑回归分析显示，前3组吸烟模式对于最近1年内牙科疾病（龋齿、牙龈疾病、牙齿色素沉着）发生的现患比值比（prevalence odds ratio，POR）分别为1.50、1.11及1.72。提示当前同时吸电子烟和传统香烟的吸烟模式及单独吸传统香烟者对牙齿健康危害较大；而单独吸电子烟则对牙齿健康危害较少。上述2项研究显示电子烟对牙周健康没有影响或影响轻微。

然而，一些学者[24-25]的研究结果显示，电子烟抽吸者牙周及种植体周围的炎症程度显著高于不吸烟者。Vora等[26]在一项对吸烟者的调查研究中，根据调查对象自己提供的牙龈健康数据发现：不吸烟者的牙周健康均优于传统香烟以及电子烟的吸烟者。Huilgol等[27]横向调查了456 343名成年人非创伤原因造成的牙齿缺失情况，其中4 957人（1.1%）每天吸食电子烟。多因素回归分析显示：吸电子烟是造成牙齿丧失的独立负向因素，能使牙齿丧失的风险增加78%［比值比（odds ratio，OR）=1.78，P<0.001］。

Tatullo等[28]随机招募了350名电子烟吸烟者（他们同时也是传统香烟的烟民），要求他们试验期间戒掉传统香烟的使用，最终有110人进入研究最后阶段，由吸传统香烟转为吸电子烟。每名患者纵向观察120 d，在0、60、120 d各时间点进行口腔检查及问卷调查，结果显示：改变吸烟模式后牙周临床指标（菌斑指数、牙周指数、龈乳头出血指数及其他一些自我评估指标）及整体健康情况均得到显著改善。与Tatullo等[28]的观察结果相反，Wadia等[29]进行了小样本的初期研究（20名吸烟者），结果发现：吸烟者由吸传统香烟转为吸电子烟2周后，牙龈炎显著加重，牙龈探诊出血及龈沟液流量均增加，这与戒烟阶段尼古丁的缩血管作用解除，牙龈出血情况反而加重的现象较为相似；但是由于观察样本较小，还有待进一步深入的研究。总的来说，多数研究显示电子烟对牙周健康的损害作用小于传统香烟，但还是会有不同程度的负面影响。

4 电子烟对牙周组织及细胞的损伤及相关机制

4.1 电子烟成分中尼古丁的作用

尼古丁本身与癌症无直接因果关系，但其对牙周组织的毒性作用已十分明确。尼古丁首先被肝脏中的CYP2A6酶催化，接着被醛氧化酶代谢生成稳定的可替宁；唾液、尿或血液中的可替宁水平成为评价卷烟烟民或电子烟使用者吸烟量的主要生物标志[22]。以往的研究[12]显示：吸传统香烟时，口腔龈沟液的尼古丁质量浓度可以达到血清质量浓度的300余倍，高浓度的尼古丁会抑制牙龈纤维细胞增殖及对牙根表面的附着能力，从而降低牙周附着水平。尼古丁还能促进破骨细胞增殖，导致牙槽骨吸收破坏[30]；尼古丁还会影响炎症因子分泌及牙龈血管功能，诱导氧化应激反应，从而改变机体对牙周病原体的免疫应答[31]。高浓度的尼古丁可以通过各种机制诱导各类细胞凋亡。Tinti等[32]报道：尼古丁对于人牙龈纤维细胞（hu‐man gingival fibroblast，HGF）及口腔骨膜成纤维细胞具有促氧化作用，通过削弱抗氧化指标二氢睾酮（dihydrotestosterone，DHT）激活氧化应激，促进细胞凋亡，抑制创伤愈合。对于间充质干细胞，以往报道尼古丁能抑制其增殖、成骨分化及细胞迁移；Yang等[33]报道：5 μmol·L-1尼古丁可以诱导脐带间充质细胞凋亡，并抑制细胞增殖及向软骨分化；其机制为尼古丁作用于细胞表面的烟碱型尼古丁受体α7 nAChR，从而激活钙离子内流。此外，电子烟及香烟中的尼古丁可以使牙龈血管收缩，从而降低牙龈出血指数；而戒烟阶段，牙龈出血反而会加重，这实际上会掩盖牙周损害的实际情况[29]。

鉴于上述发现，可以推断，含尼古丁型电子烟应当比不含尼古丁型电子烟对牙周组织的毒性作用更强。Alanazi等[34]用HGF进行细胞实验，比较了传统香烟烟雾与电子烟（含与不含尼古丁2种类型）气溶胶提取物对细胞增殖、凋亡、迁移的影响；结果发现：香烟及含尼古丁电子烟改变细胞形态，抑制细胞增殖；与正常对照组相比较，3个暴露组细胞凋亡均显著增强；划痕试验显示细胞迁移及划痕愈合能力均受到抑制。传统香烟对细胞损害最大，含尼古丁电子烟次之，不含尼古丁电子烟对细胞危害最小。以往的研究[35]提示：吸烟会导致种植体失败率升高。为了研究电子烟对种植体与骨界面愈合的影响，Rouabhia等[36]将成骨细胞贴壁培养于钛合金种植材料片，再将细胞暴露于上述3种烟草制品（传统香烟、不含尼古丁及含尼古丁电子烟）的烟雾或气溶胶中，结果显示：3组细胞的生长均受到抑制；由于细胞骨架蛋白F-actin、矿化相关蛋白碱性磷酸酶及细胞矿化受到抑制，细胞在钛种植材料表面的附着及矿化能力均被削弱；凋亡蛋白半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase 3）的表达也显著上调。总的来说，传统香烟比2种电子烟对成骨细胞的损伤更为显著，而含尼古丁电子烟对细胞损伤程度大于不含尼古丁型。

4.2 电子烟中香味剂的作用

电子烟使用者在吸入电子烟气溶胶时，气雾中的微小液滴可以与口腔黏膜直接接触。Sancilio等[37]比较了含尼古丁及不含尼古丁的2个型号电子烟（其余成分均相同）对HGF的直接作用，结果发现：2种烟油均能通过上调活性氧（reactive ox‐ygen species，ROS）产物生成诱导细胞凋亡；因此，其细胞毒性并非全部来自尼古丁。Sundar等[38]发现：加香味剂成分的电子烟能促进牙周膜纤维细胞及人牙龈上皮前体富集细胞的氧化应激反应及炎症因子释放；牙齿前体细胞的再生能力受到炎症及DNA损伤反应的影响而被削弱。Willer‐shausen等[39]研究了不同香味剂（榛子味、酸橙味及薄荷味）电子烟烟油及单独的烟油成分（丙二醇及尼古丁）对牙周膜成纤维细胞的直接作用，结果发现：在尼古丁质量浓度（10 μg·mL-1）相同的情况下，薄荷味电子烟烟油溶液能显著抑制细胞增殖及细胞迁移；提示电子烟香味剂中薄荷醇对牙周膜细胞具有明显的细胞毒性。Muthumalage等[40]用电子烟常用7种香味剂（双乙酰、肉桂醛、丙酮、戊二酮、邻香兰素、麦芽酚和香豆素）处理2个单核细胞株（MM6及U937），结果发现：香味剂以及含香味剂但不含尼古丁的电子烟暴露可以质量浓度依赖地抑制细胞活力，促进炎症因子IL-8以及细胞ROS产物的水平；将多种香味剂混合可以进一步增强细胞毒性，提高炎症因子及ROS水平。

5 电子烟对口腔微生物的影响

牙周炎的主要致病因素是菌斑。以往的研究发现，吸烟还会引起健康人及慢性牙周炎患者龈下细菌谱的变化；健康人龈下一些益生菌会消失，而牙周炎相关致病菌会增加；吸烟的牙周炎患者龈下菌中致密螺旋体类菌种的增加，对牙周病的发病起重要作用[41]。为了研究电子烟对口腔及肠道菌群的作用，Stewart等[42]将研究对象分为3组（正常对照组、电子烟组和传统香烟组），每组10人，通过16sRNA基因测序的方法检测口腔菌群及肠道菌群的丰度，结果发现：电子烟对口腔菌群及肠道菌群无明显影响，而传统香烟会显著影响口腔及粪便菌群。然而，Stewart等[42]的研究样本数较少，对电子烟的类型未进行细分。Nelson等[43]比较了无香味剂电子烟（包括含及不含尼古丁型烟油）气溶胶及传统香烟烟雾对4株口腔的共生链球菌（格氏链球菌、中间链球菌、轻型链球菌和口腔链球菌）生长的影响，结果发现：电子烟无论是否含尼古丁，对共生链球菌生长的影响均较小，而传统香烟更为显著地抑制该类细菌的生长。上述4种共生链球菌是最常见的口腔早期定植菌，在口腔软、硬组织表面口腔生物膜的形成中起关键作用，能促进宿主—口腔微生物稳态，生物拮抗龋齿及牙周炎相关的外来致病微生物；无香味剂电子烟对上述牙周健康有益菌的毒性比传统香烟小，这对牙周健康是个有利因素。然而，Nel‐son等[43]未对含香味剂电子烟对口腔细菌的影响展开研究，也未研究电子烟对牙周炎相关致病菌的影响。

6 总结

烟草使用是当今世界最大的可预防死因[44]。当前的政策杠杆在预防未吸烟者吸烟方面，比帮助已吸烟者戒烟更为有效；这也是一些国家鼓励吸烟者转吸危害性更小的电子烟的背景[45]。Mc‐Neill等[46]在英国公共卫生部委托的一项评估报告中指出，电子烟与传统香烟相比对英国公众健康的危害减少了95%。然而，电子烟作为新事物出现时间并不长，其对健康危害性的评估及研究尚不充分；而作为一个具有巨大前景的产业，电子烟已不仅是个公共健康问题，还涉及了政治、文化及经济方面的诸多问题，因而充满了争议（尽管某些争议并非基于科学证据）。

现有的证据表明电子烟并非无害，它对于牙周健康具有一定的负面影响，但总的来说，其危害程度比传统卷烟小。无论是含尼古丁还是不含尼古丁型电子烟，是电子烟烟油直接暴露还是气溶胶暴露，均可能对牙周组织及细胞产生一定程度的损伤；它涉及了一系列病理、生理事件，如：ROS增高与氧化应激、DNA受损、细胞凋亡、细胞增殖和干细胞分化能力受抑制、细胞迁移和附着能力下降、炎症激活、组织修复能力受损等。电子烟中的香味剂、尼古丁以及烟油加热后的新产物是造成细胞损伤的重要因素。由于电子烟的生产、销售环节缺乏监管及标准化，电子烟烟油的成分、烟具的制作材料及工作方式差别较大，加上研究方法上的差别，导致研究结果有时并不一致；关于电子烟对牙周健康乃至全身健康影响的研究目前仍处于初步阶段。电子烟也有其有利的一面，中国作为电子烟的发源地及制造大国，需要努力创新技术、改进工艺，以最大限度地减少电子烟产品对健康的危害。这就需要进一步全面评估电子烟对牙周健康的长、短期影响，尤其需要基于大样本的随机化前瞻性队列研究；同时，进一步揭示电子烟暴露对牙周组织及细胞、免疫系统及牙周病相关微生物的作用机制也将是未来研究的方向。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。