烟草科技  2020, Vol. 53 Issue (11): 30-35   PDF    

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赵俊伟, 赵阁, 李翔, 华辰凤, 尚平平, 王昇, 胡国昌, 郑赛晶, 谢复炜
ZHAO Junwei, ZHAO Ge, LI Xiang, HUA Chenfeng, SHANG Pingping, WANG Sheng, HU Guochang, ZHENG Saijing, XIE Fuwei
卷烟和一次性电子烟抽吸者的吸烟行为
A smoking behavior study on cigarette smokers and disposable e-cigarette users
烟草科技, 2020, 53(11): 30-35.
Tobacco Science & Technology, 2020, 53(11): 30-35.
DOI: 10.16135/j.issn1002-0861.2020.0092

文章历史

收稿日期: 2020-02-27
修回日期: 2020-07-08
卷烟和一次性电子烟抽吸者的吸烟行为
赵俊伟1, 赵阁1, 李翔1, 华辰凤1, 尚平平1, 王昇1, 胡国昌2, 郑赛晶3, 谢复炜1     
1. 中国烟草总公司郑州烟草研究院, 郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;
2. 湖南中烟工业有限责任公司技术中心, 长沙市雨花区劳动中路386号 410008;
3. 上海新型烟草制品研究院, 上海市虹口区大连路789号 200082
摘要:为探究卷烟和一次性电子烟抽吸者的吸烟行为,采用自身配对的研究方法,招募66名抽吸卷烟的志愿者,随机分为电子烟Ⅰ和Ⅱ组,两组志愿者分别从抽吸卷烟转换至抽吸烟碱浓度为12、20 mg/mL的电子烟。问卷调查获取志愿者基线资料,CReSS吸烟行为记录仪测试吸烟行为参数,液相色谱-质谱联用法测试尿液中烟碱总代谢物和可替宁,采用尿肌酐校正测试结果。结果表明:①两组志愿者抽吸卷烟的平均每口抽吸容量分别为(50.3±17.2)和(47.9±20.6)mL,持续时间为(1.8±0.7)和(1.7±0.7)s,抽吸间隔为(14.1±9.5)和(14.9±11.7)s;两组志愿者抽吸电子烟的平均每口抽吸容量分别为(57.6±23.1)和(51.1±23.1)mL,持续时间为(1.9±0.7)和(1.7±0.7)s,抽吸间隔为(9.4±9.3)和(11.0±9.3)s。②抽吸卷烟的两组志愿者尿液中烟碱总代谢物的量分别为(6 641.6±3 599.3)和(6 290.3±3 155.5)ng/mg肌酐,可替宁的量分别为(1 047.0±625.4)和(758.9±603.5)ng/mg肌酐;抽吸电子烟的两组志愿者尿液中烟碱总代谢物的量分别为(5 723.1±3 197.8)和(4 381.6±3 271.3)ng/mg肌酐,可替宁的量分别为(918.0±688.5)和(701.4±670.6)ng/mg肌酐(P < 0.05)。在小规模人群研究中,由卷烟转换至一次性电子烟,抽吸者的抽吸容量增大,抽吸间隔时间变短,抽吸持续时间延长或无变化,但烟碱暴露水平降低。
关键词卷烟    一次性电子烟    吸烟行为    尿液    烟碱总代谢物    可替宁    肌酐    
A smoking behavior study on cigarette smokers and disposable e-cigarette users
ZHAO Junwei1, ZHAO Ge1, LI Xiang1, HUA Chenfeng1, SHANG Pingping1, WANG Sheng1, HU Guochang2, ZHENG Saijing3, XIE Fuwei1     
1. Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China;
2. Technology Center, China Tobacco Hunan Industrial Co., Ltd., Changsha 410008, China;
3. Shanghai New Tobacco Product Research Institute, Shanghai 200082, China
Abstract: To investigate the smoking behavior of cigarette smokers and disposable e-cigarette users, a self-matching method was adopted. A total of 66 volunteers who smoked cigarettes were recruited and randomly divided into two groups(GroupⅠ and GroupⅡ). The two groups of volunteers were switched to smoke two types of e-cigarettes with different nicotine concentrations (12 and 20 mg/mL), and their general smoking characteristics were collected via questionnaires. CReSS Pocket was used to record the smoking parameters for smokers and e-cigarette users. The contents of total nicotine metabolites and cotinine in volunteers' urine were analyzed by HPLC-MS/MS, and the test results were corrected by urine creatinine. The results showed that:1)The mean puffing volume of the two groups for cigarettes were(50.3±17.2)and(47.9±20.6)mL, puffing duration times were (1.8±0.7) and (1.7±0.7) s, puffing intervals were (14.1±9.5) and (14.9±11.7) s, respectively. The mean puffing volumes of the two groups for e-cigarettes were(57.6±23.1)and(51.1±23.1) mL, puffing duration times were(1.9±0.7)and(1.7±0.7)s, puffing intervals were(9.4±9.3)and(11.0±9.3)s, respectively. 2)The contents of total nicotine metabolites in the urine of the two smoker groups were(6 641.6±3 599.3) and(6 290.3±3 155.5) ng/mg creatinine, the cotinine contents were(1 047.0±625.4) and(758.9±603.5)ng/mg creatinine. The contents of total nicotine metabolites in the urine of two vaping groups were (5 723.1±3 197.8)and(4 381.6±3 271.3) ng/mg creatinine, and the cotinine contents were(918.0±688.5)and (701.4±670.6) ng/mg creatinine(P < 0.05). When switched to e-cigarettes, the puffing volume was increased, puffing interval shortened, and puffing duration prolonged or unchanged. However, the contents of total nicotine metabolites in the smokers' urine decreased after switching to e-cigarettes based on this small-scale volunteer study.
Keywords: Cigarette    Disposable e-cigarette    Smoking behavior    Urine    Total nicotine metabolite    Cotinine    Creatinine    

吸烟行为是吸烟者由自身条件、抽吸对象和环境条件等而交织融合后的一种自调式吸烟状态[1]。研究者对吸烟行为的研究已逾百年[2],早期主要关注吸烟行为对吸烟者烟碱暴露水平的影响[3-4]。近年来,随着电子烟的快速发展,研究者也开始关注电子烟吸烟行为[5-6]。吸烟者从抽吸卷烟转向使用电子烟,部分原因是电子烟汽化的烟雾中含有芳香物质和烟碱,能够模拟卷烟的口感,满足吸烟者对烟碱的摄入需求[7-8]。研究表明,电子烟烟具、烟液配方、口味以及吸烟者个体差异,是影响电子烟抽吸者吸烟行为的重要因素[6, 9]。CReSS吸烟行为记录仪已被用于测试吸烟者的抽吸容量、抽吸间隔和抽吸时间等参数[10]。目前,国内黄菲等[11-12]采用CReSS吸烟行为记录仪测试了广东卷烟消费者的吸烟行为。电子烟抽吸者的抽吸容量、抽吸间隔和持续时间以及其与卷烟吸烟者抽吸行为的差异均不明确。卷烟与电子烟抽吸者尿液中烟碱暴露水平的差异研究也鲜有报道。基于此,本研究中采用自身配对的研究方法,通过自填式问卷调查、吸烟行为参数测试和暴露评定3个重要方式,开展了卷烟和一次性电子烟抽吸者的吸烟行为研究,旨在为建立电子烟评估方法提供依据及数据支撑。

1 材料与方法 1.1 实验设计

人体吸入烟气后,烟碱经口腔、气管和肺泡的细胞壁进入血液循环系统,经肝脏、肺和肾脏代谢后形成多种代谢产物,之后通过尿液和唾液等排出体外[13]。烟碱在人体内的代谢涉及多种途径,可能在个体或人群间存在差异[14]。可替宁是烟碱在人体代谢的主要产物,已被广泛用于评估烟碱暴露[15]。烟碱总代谢物比单个代谢物更能准确地表征烟气暴露[16]。与烟草相比,食物中的烟碱量较低,可以忽略不计[17]。烟碱在体内的半衰期为2.3 h(波动范围:1.2~2.8 h),可替宁的半衰期为17.5 h(波动范围:8.1~29.3 h)[18-19]

招募抽吸卷烟的志愿者共计66人,随机分为电子烟Ⅰ和Ⅱ两组,每组各33人。实验周期为11 d,其中第1~3天按照志愿者的吸烟量和吸烟方式抽吸自己日常消费的卷烟;志愿者从第4天起由抽吸卷烟转换至抽吸实验用电子烟,至第11天结束。于第1天完成问卷调查,第3天收集晨尿,并测试志愿者抽吸卷烟时的吸烟行为参数。电子烟Ⅰ和Ⅱ两组志愿者分别转换至某指定品牌电子烟(电子烟Ⅰ组:电子烟烟液中烟碱浓度12 mg/mL,电子烟Ⅱ组:电子烟烟液中烟碱浓度20 mg/mL),转换期5 d(第4~第8天)。转换期后测试志愿者抽吸电子烟时的吸烟行为参数(第9天),于第11天收集晨尿。实验设计流程[20]图 1

图 1 实验设计流程图 Fig. 1 Flowchart of the experimental design
1.2 志愿者招募及纳入和排除标准

在郑州某地区采用滚雪球抽样法招募符合纳入和排除标准的志愿者[21]。志愿者的纳入标准(同时满足下述条件):①年龄18~65周岁;②持续抽吸中式烤烟型卷烟6个月以上,每日吸烟量5支及以上,同时不抽吸其他类型烟草制品者;③能严格遵守研究规定,同意转换至抽吸指定的电子烟,并提供生物样本者。

志愿者的排除标准(下述条件满足其中任一条):①非法药物滥用者;②哺乳或怀孕者;③重度抑郁症或其他精神疾病患者;④严重心血管疾病、慢性阻塞性肺疾病、肺癌及其他肿瘤患者;⑤严重的生理畸形患者。实验中志愿者如因身体不适、出差等原因,出现退出或失访的现象,造成该志愿者的数据不完整时,对这些志愿者予以排除。

1.3 吸烟行为测试

采用CReSS吸烟行为记录仪测试志愿者抽吸卷烟或电子烟的抽吸容量、持续时间和抽吸间隔等吸烟行为参数。吸烟行为测试前,校正CReSS吸烟行为记录仪[22]

1.4 烟碱总代谢物和可替宁测试

采集志愿者晨尿后经冷链保存,运至实验室。采用LC-MS法[23]测试尿液中烟碱总代谢物和可替宁的浓度。尿液中肌酐的排泄量较稳定,因此采用尿肌酐校正测试结果[24]

1.5 志愿者的基线资料和不同烟碱浓度电子烟吸烟行为调查

采用自填式调查问卷的方式,调查了志愿者的基线资料[25]和两种电子烟的抽吸行为,包括每日吸烟次数、每次抽吸口数和抽吸深度。

1.6 实验过程中的质量控制

质量控制[25]贯穿于实验的整个过程。在现场实验准备期,质控员召集志愿者告知实验过程中需要注意的事项,对可能遇到的问题及时解答。电子烟转换期,质控员每日联系志愿者,询问电子烟的使用情况。现场抽吸参数调查期,质控员通过现场录像、拍照等方式进行质量控制。对志愿者提供的尿样一一核对,确保无漏样、误样。样品分析过程中严格按照分析方法规范处理和分析样品,设置质控样品,用于保证样品分析的准确性。

1.7 医学伦理学论证

本研究方案通过了郑州大学医学伦理委员会批准。志愿者参加项目时签署了知情同意书。

1.8 统计学分析

吸烟行为参数及尿样中烟碱总代谢物和可替宁的量等数据均用均数±标准差(x±s)表示。志愿者文化程度、婚姻状况、职业和月收入情况,用构成比表示。采用SPSS 21.0进行配对t检验,比较卷烟转换至电子烟的吸烟行为参数及尿液中烟碱总代谢物和可替宁的暴露水平。P < 0.05时差异具有统计学意义。

2 结果与讨论 2.1 研究对象的基本情况

志愿者的人口学特征情况见表 1。66位志愿者均为男性,平均年龄为43.5岁(SD=12.5);平均体质指数[26]为24.7(SD=6.9);日均吸烟量为18.1支/d(SD=9.0);平均烟龄23.6年(SD =11.5);志愿者日常抽吸卷烟的平均焦油量为10.7 mg(SD=1.5),一氧化碳量为10.7 mg(SD=1.5),烟碱量为0.9 mg(SD=0.1)。招募的志愿者来源广泛,其人口学特征涵盖文化程度、婚姻状况、职业和收入水平,具有一定的代表性。

表 1 志愿者的人口学特征 Tab. 1 Demographic characteristics of volunteers

志愿者抽吸电子烟的吸烟量见表 2。可知,大多数志愿者日均抽吸电子烟的次数多于或等于6次,每次抽吸口数少于10口。志愿者抽吸卷烟的日均吸烟量为18.1支/d(SD=9.0)。志愿者抽吸卷烟和电子烟的方式有差异,因此卷烟和电子烟吸烟量的调查方式也不同。本研究中,采用每日吸烟支数调查志愿者的卷烟吸烟量,采用每天抽吸次数和每次抽吸口数调查志愿者的电子烟吸烟量。

表 2 志愿者抽吸电子烟的吸烟量 Tab. 2 Numbers and frequencies of e-cigarettes puffed by volunteers
2.2 由卷烟转换至电子烟抽吸者的吸烟行为参数分析 2.2.1 烟碱浓度为12 mg/mL

由卷烟转换至烟碱浓度为12 mg/mL的电子烟抽吸者的吸烟行为参数分析结果见表 3。可知,志愿者抽吸卷烟与电子烟时抽吸参数存在显著性差异。抽吸卷烟时,志愿者平均每口抽吸容量为50.3 mL,每口抽吸持续时间为1.8 s,抽吸间隔时间为14.1 s。转换至电子烟后,志愿者平均每口抽吸容量为57.6 mL,高于抽吸卷烟时的容量;每口抽吸持续时间为1.9 s,长于卷烟每口抽吸时间;抽吸间隔时间为9.4 s,比抽吸卷烟时的抽吸间隔短。

表 3 由卷烟转换至电子烟(烟碱浓度12 mg/mL)抽吸者的吸烟行为参数分析(n=33,x±s Tab. 3 Analysis of smoking parameters of smokers switched from cigarette to e-cigarette (nicotine concentration 12 mg/mL)(n=33, x±s)
2.2.2 烟碱浓度为20 mg/mL

由卷烟转换至烟碱浓度为20 mg/mL的电子烟抽吸者的吸烟行为参数分析结果见表 4。可知,志愿者抽吸卷烟与电子烟的抽吸参数存在显著性差异。抽吸卷烟时,志愿者平均每口抽吸容量为47.9 mL,每口抽吸持续时间为1.7 s,抽吸间隔时间为14.9 s。转换至电子烟后,志愿者平均每口抽吸容量为51.1 mL,高于抽吸卷烟时的容量;每口抽吸持续时间为1.7 s,与抽吸卷烟时相同;抽吸间隔时间为11.0 s,比抽吸卷烟时的抽吸间隔短。

表 4 由卷烟转换至电子烟(烟碱浓度20 mg/mL)抽吸者的吸烟行为参数分析(n=33,x±s Tab. 4 Analysis of smoking parameters of smokers switched from cigarette to e-cigarette (nicotine concentration 20 mg/mL)(n=33, x±s)

志愿者抽吸卷烟时每口持续时间短于或等于电子烟,与Hua等[9]和Farsalinos等[6]的研究结果类似。Hua等[9]在YouTube视频网站中随机搜索并获取了抽吸卷烟和电子烟的视频,观察持续时间后发现,相比于卷烟,电子烟抽吸者的持续时间较长。但就持续时间而言,抽吸卷烟的持续时间在本研究中为(1.8±0.7)和(1.7±0.7)s,短于Hua等[9]用视频法观察的(2.4±0.8)s和Farsalinos等[6]观察的(2.1±0.4)s;抽吸电子烟的持续时间在本研究中为(1.9±0.7)和(1.7±0.7)s,短于Farsalinos等[6]观察的(2.3±0.5)s。测试方式的不同可能是造成这种差异的原因之一[27]。视频法的持续时间是指抽吸者开始口含到离开滤嘴的时间间隔,记录仪法是指激活记录仪LED灯(开始抽吸)到LED灯灭(停止抽吸)的时间间隔。相比于视频法,记录仪法更方便、客观,获得的数据更准确[28]。这种现象也可能是因为电子烟产生烟气的速度低于卷烟产生烟雾的速度,抽吸者为获取充足的烟气而延长了抽吸时间。

2.3 由卷烟转换至电子烟抽吸者尿液中烟碱总代谢物和可替宁分析 2.3.1 烟碱浓度为12 mg/mL

电子烟和卷烟抽吸者尿液中烟碱代谢物分析结果见表 5。可知,由卷烟转换至烟碱浓度相对较低的电子烟(烟碱浓度为12 mg/mL)时,烟气经人体的多个器官代谢后,抽吸者尿液中烟碱总代谢物和可替宁在卷烟吸烟者尿液中的量高于电子烟抽吸者(P < 0.05)。

表 5 由卷烟转换至电子烟(烟碱浓度12 mg/mL)抽吸者尿液中烟碱总代谢物和可替宁分析(n=33,x±s,ng/mg肌酐) Tab. 5 Analysis of total nicotine metabolites and cotinine in urine of smokers switched from cigarette to e-cigarette (nicotine concentration 12 mg/mL)(n=33, x±s, ng/mg creatinine)
2.3.2 烟碱浓度为20 mg/mL

电子烟(烟碱浓度为20 mg/mL)和卷烟抽吸者尿液中烟碱代谢物分析结果见表 6。可知,由卷烟转换至烟碱浓度相对较高的电子烟(烟碱浓度为20 mg/mL),烟气经人体的多个器官代谢后,抽吸者尿液中烟碱总代谢物和可替宁在卷烟吸烟者尿液中的量高于电子烟抽吸者(P < 0.05)。

表 6 由卷烟转换至电子烟(烟碱浓度20 mg/mL)抽吸者尿液中烟碱总代谢物和可替宁分析(n=33,x±s,ng/mg肌酐) Tab. 6 Analysis of total nicotine metabolites and cotinine in urine of smokers switched from cigarette to e-cigarette (nicotine concentration 20 mg/mL)(n=33, x±s, ng/mg creatinine)

本研究中志愿者抽吸卷烟的烟碱释放量范围为0.7~1.2 mg,转换至12或20 mg/mL烟碱浓度的电子烟后,抽吸容量增大,抽吸间隔缩短,持续时间增长或无变化,说明转换至电子烟后吸入的烟气量更多,存在补偿性抽吸行为,但经肝脏、肺和肾脏代谢后,结果显示志愿者尿液中烟碱总代谢物和可替宁的暴露水平低于卷烟。在实验室中采用ISO 3308的抽吸方案发现,24 mg/mL烟碱浓度的电子烟可能与一支卷烟烟气烟碱的释放量相当[6]。虽然本研究中使用的电子烟的烟碱浓度低于24 mg/mL,但实验中并不限制抽吸电子烟的次数,志愿者可根据需要自由抽吸。研究结果也显示,志愿者转换至抽吸电子烟后尿液中的烟碱量降低。既往研究也佐证了该结论,Vansickel等[29]的研究显示,吸烟者抽吸卷烟时血清中可替宁的浓度5 min时达到峰值;而抽吸10口电子烟,血液中仍检测不到可替宁;Van Staden等[30]研究发现,由抽吸卷烟转换至电子烟后,抽吸者血清中可替宁的浓度平均降低190.24 ng/mL。

3 结论

① 卷烟和一次性电子烟抽吸者的吸烟行为不同。志愿者由抽吸卷烟转换至电子烟后,平均每口抽吸容量增大,抽吸间隔时间变短,抽吸持续时间变长或无变化。②由抽吸卷烟转换至一次性电子烟后,志愿者尿液中烟碱总代谢物和可替宁的暴露水平降低。

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