1、有選擇地減少吸煙的有害成分趙保路中國科學(xué)院生物物理研討所.目錄1、吸煙產(chǎn)生有害自在基及其生物效應(yīng)。2、吸煙有害自在基的去除作用。3、吸煙產(chǎn)生尼古丁的生物功能。.一支熄滅的香煙就是一個微型化工廠 820oC712oC616oC417oC304oC199oC99.5oC49.7oC.什么是自在基具有一個不成對電子的分子或原子團。活潑、反響性強超氧陰離子自在基O2-.羥基自在基.OH甲基自在基.CH3醌類自在基 Q.烷類自在基 L.烷氧自在基 LO.脂類自在基 L.脂過氧自在基 LOO.一氧化氮自在基 NO.二氧化氮自在基 NO2.吸煙直接產(chǎn)生的自在基.吸煙氣相中的自在基是在不斷構(gòu)成和衰變的香煙最初

2、熄滅生成一氧化氮，一氧化氮.在煙氣流中容易和氧氣反響生成二氧化氮，二氧化氮很容易和煙氣中的烯烴反響生成烷基自在基 ,烷基自在基非常容易氧化生成烷氧自在基 NRO2 - NO2NOO2-2NO2NO2+R - RO2+ R.R. +O2 - ROO.RO2. + NO - RO. + NO2.吸煙直接產(chǎn)生自在基的捕捉檢測吸煙中產(chǎn)生的固相自在基的直接檢測吸煙中產(chǎn)生的氣相自在基的自旋捕捉PBN, DMPOESR檢測.吸煙間接產(chǎn)生的自在基.吸煙間接產(chǎn)生自在基的捕捉檢測巨噬細胞呼吸迸發(fā)產(chǎn)生的超氧陰離子自在基 DMPO-OOH吸煙引起細胞膜脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生的脂類自在基4POBN-L.吸煙有害自在基致病機理1

3、、吸煙使a1-抗蛋白酶抑制劑失活機理吸煙產(chǎn)生自在基進攻a1-抗蛋白酶使其失活蛋白酶活化，水解肺彈性蛋白酶引起肺氣腫2、吸煙引起脂質(zhì)過氧化損傷機理吸煙產(chǎn)生自在基進攻肺細胞膜，引起脂質(zhì)過氧化脂質(zhì)過氧化的細胞膜可以誘導(dǎo)巨噬細胞在肺部聚集并活化，產(chǎn)生呼吸迸發(fā)，釋放大量活性氧自在基一、二級自在基共同產(chǎn)生細胞損傷作用.吸煙、脂質(zhì)過氧化、自在基吸煙煙氣引起細胞膜脂質(zhì)過氧化脂質(zhì)過氧化細胞膜刺激巨噬細胞在肺部聚集、活化產(chǎn)生活性氧自在基脂質(zhì)過氧化量的影響.吸煙、脂質(zhì)過氧化、自在基吸煙、脂質(zhì)過氧化、自在基吸煙煙氣引起細胞膜脂質(zhì)過氧化脂質(zhì)過氧化細胞膜刺激巨噬細胞在肺部聚集、活化產(chǎn)生活性氧自在基吸煙時間的影響.吸煙有害

4、自在基的去除現(xiàn)有技術(shù)四個專利中國科學(xué)院生物物理研討所和北京煙廠 懇求號96116865、7。1995年懇求1997年公開2001年授權(quán)希臘黃金煙嘴公司和煙嘴研討開發(fā)公司1999年發(fā)明的Biological Filter中國科學(xué)院生物物理研討所和 Horphag公司(專利號：00130133.0,2000年公開，2003年授權(quán))茶質(zhì)濾觜煙臺綠寶公司2002年授權(quán)國家局組織艱苦工程研制的產(chǎn)品.Scavenging effect of green tea polyphenols Scavenging effect on OH, O2-, PMA stimulated oxygen free radi

5、cals (Zhao BL : Cell Biophys. 14: 175.1989)protective effects on toxicological mechanisms of gas-phase cigarette smoke (Yang FJ. Res.Chem.Interm. 17:39,1992)Scavenging effects on lipid peroxidation in synaptosomes. (Guo Q Biochem.Biopphys.Acta 1304,210-222,1996)Scavenging effects of the structure-an

6、tioxidant activiity relationship of tea on 1O2. AAPH. DPPH (Guo Q Bichim Biophys Acta 1427,13-23,1999).Structures of green tea polyphenolsECEGCECGEGCG.The scavenging effect of green tea polyphenols on the free radicals produced by GPCS茶多酚(mg/ml)去除率 (%)-0.000.520.40.2031.545.01.3802.050.50.2332.560.5

7、0.101-.茶多酚對吸煙引起細胞損傷的維護作用吸煙時間(s) 細胞存活率% TBARS (nM/ml)-099.3 2.52.3 0.31083.0 3.23.2 0.22078.6 3.53.5 0.53058.5 2.54.1 0.64037.5 2.44.9 0.5-.茶多酚濾嘴對吸煙氣相自在基的去除作用-濃度去除率-1.5%o 22.6%3%o27.6%5%o29.1%1%o20.0%-.茶多酚對吸煙急性毒性的影響1、實驗方法 (中國中醫(yī)研討院，廣安門醫(yī)院，朝陽醫(yī)院10只小鼠放35x35x20染毒箱中，染毒箱兩側(cè)各開1.5 mm2 小孔通氣，將煙氣通入染毒箱，每只煙2-3分鐘，延續(xù)作

8、業(yè)，直到小鼠染毒致死。染毒箱中CO2和O2分壓在正常范圍內(nèi)。2、實驗結(jié)果兩種香煙煙氣對小鼠存活時間的影響-組別 只數(shù)體重 存活時間 毒性降低率-對照煙1128.7 1.9 60.0 18.4實驗組11127.0 1.5 96.0 9.7 69.5%對照煙1119.7 1.9 52.4 9.7實驗組11119.6 1.5 101.3 1.3 93.3%對照煙1123.7 1.9 37.4 5.1實驗組21123.5 2.4 52.7 18.4 42.0%-.茶多酚對吸煙急性毒性的影響大體察看及組織病理檢查1、對照組80%小鼠肺組織淤血明顯，并見有肺出血，腎臟間質(zhì)小血管擴張淤血，肝臟小葉中央靜脈或

9、小葉間靜脈輕度擴張出血，心、脾未見異常；2、吸食茶多酚香煙組小鼠40%小鼠肺組織亦出現(xiàn)間質(zhì)小血管腎臟間質(zhì)小血管擴張淤血，肝臟小葉中央靜脈或小葉間靜脈輕度擴張出血，心、脾未見異常；。.茶多酚對吸煙引起肺損傷的維護作用對照煙氣處置煙氣處置茶多酚維護.茶多酚對動物體內(nèi)骨髓細胞微核率的影響實驗方法：中國中醫(yī)研討院，廣安門醫(yī)院NIH雄性小鼠 ，體重20克左右，30只隨機分為3組，每組10只。分別為正常組，對照卷煙組，茶多酚卷煙組。采用被動吸煙，一支接一支，每天吸煙20分鐘，第一批實驗延續(xù)2天；第二批實驗延續(xù)11天；第三批實驗延續(xù)75天。末次吸煙24小時處死全部動物，取骨髓放在載玻片上，加一滴小牛血清，用

10、推片使其混勻涂成薄膜，涼干后用甲醇固定10分鐘，室溫涼干，再用Ciemsa 運用液染色5分鐘，自來水沖洗干凈，記數(shù)嗜多染紅細胞polychchromatic erythrocyte,PCE)及帶微核的PCE(MNPCE)，每只記數(shù)1000個，計算微核千分率(=1 為正常。.香煙煙氣對小鼠骨髓細胞微核率的影響批次組別動物數(shù)微核率 降低毒性-一對照組611 對照煙組101 1 低毒煙組81 1-二對照組600 對照煙組61 1 低毒煙組91 1-三對照組201.851.42 對照煙組2014.557.06 低毒煙組195.682.10 60%.碧蘿芷pycnogenol)對自在基的去除作用碧蘿芷是

11、從法國沿海松樹皮提取物含70%原花青素procyanidin)及其它具有去除自在基的活性物質(zhì)。碧蘿芷平安無毒副作用，在世界各地作為保健食品廣泛運用包括中國。可以有效去除活性氧自在基國際公認的最有效抗氧化劑之一可以有效去除氮氧自在基，減少亞硝酸鹽積累可以促進細胞內(nèi)抗氧化酶SOD 和catalase活性1. Zhang D-L, Tao Y, Duan S-J, Rohdwald P, Zhao B-L: Toxicol Indus Health 18,215-224,2002.碧蘿芷的主要成分ProcyonidinCatachinB1B6.碧蘿芷對吸煙氣相自在基的去除作用-濃度去除率-1.5%o

12、o 22.6%3%oo27.6%5%oo29.1%1%o20.0%-.碧蘿芷對吸煙急性毒性的影響1、實驗方法(中國中醫(yī)研討院，廣安門醫(yī)院，朝陽醫(yī)院10只小鼠放35x35x20染毒箱中，染毒箱兩側(cè)各開1.5 mm2 小孔通氣，將煙氣通入染毒箱，每只煙2-3分鐘，延續(xù)作業(yè)，直到小鼠染毒致死。染毒箱中CO2和O2分壓在正常范圍內(nèi)。2、實驗結(jié)果兩種香煙煙氣對小鼠存活時間的影響-組別碧蘿芷濃度只數(shù)體重用煙支數(shù)存活時間毒性降低率-對照煙01028.7 1.9 812.2 1.0實驗組11,5%oo1027.0 1.5 1218.0 0.3 47.5%實驗組25.0%oo1028.5 2.4 1420.8

13、0.08 70.5%正常組1030.1 2.1 -.碧蘿芷對吸煙急性毒性的影響大體察看及組織病理檢查1、對照組80%小鼠肺組織淤血明顯，并見有肺出血，腎臟間質(zhì)小血管擴張淤血，肝臟小葉中央靜脈或小葉間靜脈輕度擴張出血，心、脾未見異常；2、吸食1.5%oo碧蘿芷香煙組小鼠40%小鼠肺組織亦出現(xiàn)間質(zhì)小血管腎臟間質(zhì)小血管擴張淤血，肝臟小葉中央靜脈或小葉間靜脈輕度擴張出血，心、脾未見異常；3、吸食5%oo碧蘿芷香煙組小鼠，無一例小鼠出現(xiàn)任何異常病理學(xué)改動。.碧蘿芷對吸煙引起細菌致突變的影響Ames實驗1、實驗方法(中國中醫(yī)研討院，廣安門醫(yī)院，衛(wèi)生部食品衛(wèi)生監(jiān)視檢驗所用冷丙酮搜集吸煙氣相凝集物菌株：選用合

14、格的組氨酸營養(yǎng)缺乏型鼠傷寒沙門氏桿菌突變株TA98Ames 實驗方法2、結(jié)果碧蘿芷香煙煙氣凝聚物對TA98的Ames實驗結(jié)果-劑量(mg對照煙 含1.5%oo碧蘿芷煙突變抑制率 含5%oo碧蘿芷煙突變抑制率-50 29.23.8 28.24.673.5% 26.52.910.1%150 38.75.5 34.69.511.9% %500 67.58.1 49.811.435.4% 48.48.639.5%-.碧蘿芷對動物體內(nèi)骨髓細胞微核率的影響實驗方法：中國中醫(yī)研討院，廣安門醫(yī)院Wistar大鼠 40只隨機分為4組，每組10只。分別為正常組，對照卷煙組，含1.2mg 碧蘿

15、芷卷煙組，含4.0mg碧蘿芷卷煙組。采用被動吸煙，每天吸煙2次，每次14只，2次之間間隔4小時，延續(xù)75天。末次吸煙24小時處死全部動物，取骨髓放在載玻片上，加一滴小牛血清，用推片使其混勻涂成薄膜，涼干后用甲醇固定10分鐘，室溫涼干，再用Ciemsa 運用液染色5分鐘，自來水沖洗干凈，記數(shù)嗜多染紅細胞polychchromatic erythrocyte,PCE)及帶微核的PCE(MNPCE)，每只記數(shù)1000個，計算微核千分率(=1 為正常。.碧蘿芷對動物體內(nèi)骨髓細胞微核率的影響動物PCEPCE/NRBC 微核率 抑制率 p(與對照-對照1000 1.024.2對照煙 1000 0.8810

16、0 0.010.12Py 1000 0.887.624% 0.05-.碧蘿芷對吸煙引起肺損傷的維護作用對照煙氣處置煙氣處置碧蘿芷維護.小結(jié)吸煙產(chǎn)生的自在基是吸煙導(dǎo)致機體損傷和引起疾病的重要有害物質(zhì)，該當(dāng)盡量減少和去除；天然抗氧化劑可以有效去除吸煙產(chǎn)生的有害自在基，減少吸煙對機體的危害。.吸煙產(chǎn)生尼古丁的生物功能 國家局工程流行病學(xué)調(diào)查顯示吸煙和parkinson disease (PD) 和Alzheimer disease (AD)成反比關(guān)系.科學(xué)實驗闡明尼古丁減輕parkinson disease (PD) 和Alzheimer disease (AD)病癥加強記憶、減少PD震顫(trem

17、ors)和運動緩慢(bradykinasis)，提高AD留意力和區(qū)分力抑制dopamine氧化生成 6-hydroxydopamine尼古丁的毒副作用重要研討課題：如何控制尼古丁含量？如何利用尼古丁？.尼古丁 趙保路：尼古丁的功與過。北京煙草34，23-24，2001。 尼古丁是吸煙過程煙草不完全熄滅產(chǎn)生的一種油狀物質(zhì)。尼古丁是由一個吡啶環(huán)和一個吡咯烷組成的分子。是吸煙者有快感和上癮的主要物質(zhì)。實驗闡明尼古丁也確實有一些毒性的物質(zhì)，食入少量即可引起腹瀉，嘔心和痙攣，過量甚至導(dǎo)致神志不清。但是尼古丁也可以被用于預(yù)防和治療一些疾病。吸煙者血液中尼古丁的頂峰濃度可達0.5mM, 穩(wěn)態(tài)濃度大約為0.1

18、mM, 尼古丁在血液中的半壽期大約為2小時。 .尼古丁受體(nAHhRs) 在腦中存在著尼古丁乙酰膽堿受體(nAHhRs)，nAHhRs是一種配體結(jié)合的陽離子通道，有8個a-，4個b-，1個g-，d- 和e-亞型。不同激動劑激活不同nAHhRs亞型。乙酰膽堿與a/b對亞型有高結(jié)合力，尼古丁與a-7有高結(jié)合力。尼古丁可以活化神經(jīng)元的突出前體或突出后體的nAHhRs，釋放乙酰膽堿和非膽堿神經(jīng)遞質(zhì)；尼古丁還可以添加腦葡萄糖吸收，進而改善老年癡呆癥患者的認知才干；服用尼古丁還可以添加部分腦血流量，有利神經(jīng)細胞的功能和生存。.膽堿能體系是AD最初靶位置研討發(fā)現(xiàn)nAHhRs在腦中的缺失是AD患者的早期病癥

19、，而且和患者的認知才干的喪失明顯相關(guān)。AD病人腦組織中a4 nAHhRs 受體亞型明顯減少，而a7和a3 亞型并未減少。吸煙者腦組織中a4 nAHhRs 受體亞型未減少。 .尼古丁可以激活單胺氧化酶尼古丁可以激活單胺氧化酶逆轉(zhuǎn)a7nAHhRs缺損，起到治療精神分裂癥的作用。腦神經(jīng)中的尼古丁受體能夠是尼古丁發(fā)揚作用的重要根底。特別是海馬中的a7nAHhRs受體對學(xué)習(xí)和記憶起者重要作用。海馬與學(xué)習(xí)和記憶親密相關(guān)，尼古丁有利海馬突出體活化和添加長程電位。在海馬中發(fā)現(xiàn)高濃度尼古丁受體。.尼古丁對自在基的去除作用1、尼古丁對羥基自在基的去除作用；2、尼古丁對超氧陰離子自在基的去除作用；3、尼古丁對煙氣自

20、在基的去除作用。Liu Q, Tao Y, Zhao B-L: Appl Mag Reson. 24,105-112,2003. .The scavenging effect of nicotine on the hydroxyl free radicals generated from Fenton reaction. The scavenging effect of nicotine on the superoxide free radicals system.Scavenging effect of nicotine on the free radicals generated from

21、 GPCS .老年癡呆癥目前，我國60歲以上的老人有1.26億，到本世紀中葉，將到達4.1億。我國是在社會、經(jīng)濟不太興隆，各地域開展程度又不平衡的情況下進入老齡化社會的，這種社會矛盾將給我國帶來比興隆國家更多、更嚴重的一系列醫(yī)療和社會問題。 b.A b引起氧化應(yīng)激A b引起細胞膜脂質(zhì)過氧化A b引起蛋白質(zhì)氧化A b抑制關(guān)鍵氧化酶，運輸離子ATP酶運輸體系A(chǔ) b導(dǎo)致產(chǎn)生過氧化氫和活性氧自在基A b導(dǎo)致Ca2+積累A b可以將Cu2+復(fù)原成Cu +并構(gòu)成肽自在基.尼古丁對老年癡呆癥的預(yù)防和治療作用 Liu Q and Zhao B-L: Brit J. Pharmocol 141，746-754，

22、2004 尼古丁對細胞活性的維護作用；尼古丁對A誘導(dǎo)海馬細胞凋亡的維護作用；尼古丁對A誘導(dǎo)的caspase-3活化的抑制造用；尼古丁對A誘導(dǎo)海馬細胞凋亡內(nèi)產(chǎn)生活性氧的抑制造用。尼古丁對轉(zhuǎn)基因小鼠老年癡呆癥的預(yù)防和治療作用。.尼古丁可以明顯減少A誘導(dǎo)的海馬細胞活性減少.尼古丁可以明顯減少A誘導(dǎo)的海馬細胞凋亡DNA斷裂的減少.尼古丁可以明顯減少A誘導(dǎo)的caspase-3活性減少.尼古丁可以明顯減少A誘導(dǎo)的ROS積累減少. .甲氨乙酰膽堿拮抗劑對尼古丁抑制A-誘導(dǎo)caspase-3 活性的作用.甲氨乙酰膽堿拮抗劑對尼古丁去除A-誘導(dǎo)活性氧的作用.免疫化學(xué)發(fā)現(xiàn)尼古丁可以明顯減少海馬部位A堆積斑.Western Blot發(fā)現(xiàn)尼古丁可以明顯減少大腦皮層和海馬部位A蛋白堆積.尼古丁可以明顯減少大腦皮層、腦干、小腦和海馬部位NO 自在基產(chǎn)生.尼古丁可以明顯減少大腦皮層、腦干、小腦和海馬部位NOS活性.尼古丁可以明顯減少大腦皮層、腦干、小腦和海馬部位NOS表達.尼古丁