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【文献紹介】喫煙とFMD

喫煙は喫煙はがんをはじめ、脳卒中や循環器疾患、呼吸器疾患、2 型糖尿病、歯周病など多くの病気と関係していることが知られています。
本報では喫煙とFMD・血管内皮機能障害に関連のある文献をご紹介します。

目次

Passive smoking and impaired endothelium-dependent arterial dilatation in healthy young adults.
「健康な若年成人における受動喫煙と内皮依存性動脈拡張障害」


著者:
D S Celermajer, M R Adams, P Clarkson, et al.
出典:
N Engl J Med. 1996;334(3):150-4.

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJM199601183340303
キーワード:
受動喫煙、ニトログリセリン(GTN)

【背景】受動喫煙は動脈硬化性心疾患による死亡リスクの増加と関連している。内皮機能障害はアテローム形成の初期の特徴であり、タバコを積極的に吸う若年成人において起こることから、我々は、受動喫煙は健康な若年成人の非喫煙者においても内皮障害と関連するかもしれないという仮説を立てた。
【方法】15~30歳の健康な被験者78名(男性39名、女性39名)を対象とした(平均±SD、22±4歳): 喫煙経験がなく、環境タバコ煙に定期的に暴露されている対照被験者26名、喫煙経験はないが、環境タバコ煙に3年以上毎日1時間以上暴露されている被験者26名、および喫煙経験者26名である。超音波検査を用いて、ベースライン条件下、反応性充血時(流量の増加により内皮依存性拡張が起こる)、ニトログリセリン(内皮非依存性拡張薬)舌下投与後の上腕動脈径を測定した。
【結果】 血流を介した拡張はすべての対照被験者で認められたが(8.2±3.1%;範囲、2.1~16.7)、受動喫煙者(3.1±2.7%;範囲、0~9;対照との比較でP<0.001)および能動喫煙者(4.4±3.1%;範囲、0~10;対照との比較でP<0.001;受動喫煙者との比較でP=0.48)では有意に障害された。受動喫煙者では、タバコ煙への曝露強度とFMDとの間に逆相関がみられた(r = -0.67、P<0.001)。一方、ニトログリセリンによる拡張は全群で同様であった。
【結論】 受動喫煙の用量は、健康な若年成人おいて内皮機能障害の低下と関連しており,早期の動脈障害を示唆している。

Cigarette smoking is associated with dose-related and potentially reversible impairment of endothelium-dependent dilation in healthy young adults.
「健康な若年成人において、喫煙は用量依存的かつ可逆的に内皮依存性拡張障害と関連している。」


著者:
D S Celermajer, K E Sorensen, D Georgakopoulos, et al.
出典:
Circulation. 1993;88(5 Pt 1):2149-55.

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/01.cir.88.5.2149
キーワード:
:ニトログリセリン(GTN)、禁煙

【背景】 喫煙は動脈硬化の最も重要な修飾可能な危険因子である。内皮機能障害はアテローム形成の初期イベントであり、われわれは喫煙が健康な若年成人の全身性動脈における内皮障害と関連しているかもしれないという仮説を立てた。
【方法と結果】 正常血圧、非糖尿病、コレステロール値240mg/dL以下、早発性血管疾患の家族歴のない15~57歳の被験者200人の上腕動脈を非侵襲的に調査した: 16歳から56歳の対照者80名(平均35名)、15歳から55歳の現在喫煙者80名(平均33名)、25歳から57歳の元喫煙者40名(平均38名)。喫煙者の生涯喫煙量は1〜75箱年であった。高分解能超音波を用いて、安静時、反応性充血時(流量の増加が内皮依存性拡張を引き起こす)、およびグリセリルトリニトレート(GTN、内皮非依存性血管拡張薬)の舌下投与後に血管径を測定した。血流介在性拡張(FMD)はすべての対照被験者(10±3.3%;範囲4%~22%)で観察されたが、喫煙者(4±3.9%;範囲0%~17%;P<0.0001)では障害されるか、あるいは観察されなかった。喫煙者のFMDは生涯喫煙量に逆相関していた(極軽喫煙者6.6±4.0%、軽喫煙者4.0±3.1%、中等度喫煙者3.2±3.2%、重喫煙者2.6±1.2%;P<0.01)。元喫煙者のFMDは5.1±4.1%(範囲、0%~15%)であった。年齢、性別、コレステロール、喫煙歴、血管の大きさを調整した多変量モデルでは、元喫煙者は現在喫煙している者よりもFMDが高かった(P = 0.07)。男性の元喫煙者と現在喫煙者のみを考慮した場合、FMDの高さは有意であったが(P = 0.0001)、女性の喫煙者では有意ではなかった(P = 0.24)。GTNはすべての被験者で拡張を引き起こした(対照被験者:20±5.2%;喫煙者:17±5.8%;元喫煙者:17.4±5.4%)。血管径、ベースライン流量、反応性充血の程度(ドップラー推定)は全群で同様であった。
【結論】 喫煙は、健康な若年成人において、容量依存的かつ可逆的に内皮機能障害の要因となる可能性がある。

Role of carbon monoxide in impaired endothelial function mediated by acute second-hand tobacco, incense, and candle smoke exposures.
「急性副流煙、お香、ろうそくの煙曝露による内皮機能障害における一酸化炭素の役割」


著者:
Lynn P Weber, Ahmad Al-Dissi, Jordan S Marit, et al.
出典:
Environ Toxicol Pharmacol. 2011;31(3):453-9.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1382668911000342
キーワード:
一酸化炭素(CO)、受動喫煙、副流煙

本研究の目的は、一酸化炭素(CO)が、副流煙(SHS)、お香、ろうそくの煙という異なる煙源による急性心血管系への悪影響に関与しているかどうかを明らかにすることである。内皮機能は、ブタにおける血流介在性拡張(FMD)を用いて試験され、一酸化窒素合成酵素の遮断に感受性があることが示された。その後の実験で、FMDは、3つの煙源すべてに30分間曝露した後、偽被曝したブタと比較して有意に障害されたことが示された。対照的に、SHSは偽被曝と比較して収縮期血圧、拡張期血圧、脈圧を有意に上昇させたが、お香とろうそくの煙には影響がなかった。FMD障害は曝露室内のCOレベルとよく相関したが、総微粒子や静脈COヘモグロビンには相関しなかった。したがって、この研究は、COそのものではなく、COに付随する煙の気相成分がSHS、お香、ろうそくの煙曝露後の急性内皮機能障害に関与していることを示唆している。

Impairment of Endothelial Function by Cigarette Smoke Is Not Caused by a Specific Smoke Constituent, but by Vagal Input From the Airway.
「タバコの煙による内皮機能の障害は、特定の煙成分によるものではなく、気道からの迷走神経入力によるものである。」


著者:
Pooneh Nabavizadeh, Jiangtao Liu, Poonam Rao et al.
出典:
Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2022;42(11):1324-1332.

https://www.ahajournals.org/doi/full/10.1161/ATVBAHA.122.318051
キーワード:
アセトアルデヒド、アクロレイン、カーボン、メントール、ナノ粒子

【背景】タバコやマリファナの煙、あるいは電子タバコのエアロゾルにさらされると、ヒトやラットにおいて血管内皮機能障害が引き起こされる。われわれは、煙のどのような成分(あるいは成分の一群)が内皮機能障害の原因であるかを明らかにすることを目的とした。
【方法】ラットを曝露し、曝露前後の動脈血流媒介拡張(FMD)を測定することにより、この効果を媒介すると仮定したいくつかの煙成分を調べた。ニコチン濃度が通常および低下した研究用タバコの副流煙(メンソールあり・なし)、煙および電子タバコのエアロゾルに含まれる2種類の主なアルデヒドガス(アクロレイン、アセトアルデヒド)、不活性カーボンナノ粒子の吸入前後のFMDを測定した。
【結果】FMDは4種類の研究用タバコすべてによって減少し、減少の程度はタバコの種類によって20%~46%であった。ニコチンが障害に必要なわけではなかったが、煙中のニコチン濃度が高いほどFMDの減少率が高かった(41.1±4.5%減少 vs 19.2±9.5%減少;P=0.047)。メントール濃度が低いほど、FMDの減少率も高かった(18.5±9.8%減少 vs 40.5±4.8%減少;P=0.048)。煙に相当する濃度のアクロレインまたはアセトアルデヒドガスの吸入は、FMDをおよそ50%低下させた(P=0.001)。しかし、不活性なカーボンナノ粒子を煙に相当する濃度で気相を伴わずに吸入した場合も、FMDを同程度低下させた(P<0.001)。両側頸部迷走神経切開術は、タバコ煙によるFMDの障害を阻止した。
【結論】タバコ煙による急性内皮機能障害の原因となる単一成分や一群の成分は存在しない。むしろ、我々は、異種吸入製品による急性内皮機能障害は、気道刺激によって開始される迷走神経シグナル伝達によって引き起こされることを提唱する。

Effects of smoking regular or light cigarettes on brachial artery flow-mediated dilation.
「上腕動脈の血流介在性拡張に対する普通のタバコとライトタバコの喫煙の影響」


著者:
M Amato, B Frigerio, S Castelnuovo, et al.
出典:
Atherosclerosis. 2013;228(1):153-60.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021915013001731
キーワード:
ライトタバコ、ニトログリセリン(GTN)

【背景と目的】内皮依存的・非依存的機能の指標である上腕動脈の流動媒介拡張(FMD)および舌下グリセリルトリニトレート誘導拡張(GTN)に対する通常のタバコ(RC)とライトタバコ(LC)の影響をそれぞれ比較すること。
【方法】 206名(年齢51.5±12.8歳、男性122名)の喫煙習慣を記録し、Bモード超音波検査によりFMDとGTNを測定した。タバコはタール、ニコチン、COの含有量によってRCとLCに分類した。慢性影響は、RC(n=85)またはLC(n=53)の現在喫煙者、および非喫煙者(NS;n=68)で評価された。急性影響は、現在喫煙者において、通常のタバコ1本(n = 29)またはライトタバコ1本(n = 51)を吸う前と吸った10分後にFMDを測定することで評価した。
【結果】 FMDは、NS(8.68%、95%C.I.7.92、9.44)と比較して、RC(6.26%、95%C.I.5.58、6.94)またはLC(5.59%、95%C.I.4.74、6.45)の消費者で有意に低かったが(いずれもP < 0.0001)、互いに比較しても差はなかった(P > 0.05)。GTNは3群で同程度であった。臨床的交絡因子および酸化ストレス、アルギニン/一酸化窒素経路、炎症に関与するマーカーで調整した解析でも同じ結果が得られた。タバコを1本吸うと、レギュラーでもライトでもFMDが低下した(それぞれ-0.88%、-1.17%、いずれもP<0.05)が、タバコの種類による有意差はみられなかった。FMDを低流量期の最後の60秒間(FMD60s)に関して計算した場合、RCとLCは類似の慢性および急性効果をもたらした。
【結論】 LCはRCと同様に内皮依存性血管拡張を障害する。したがって、LCを喫煙することは、完全かつ永続的な禁煙という唯一の安全な選択肢に代わるものとは考えられない。
【ハイライト】 本研究では、内皮機能に対するライトタバコと通常のタバコの影響を比較した。慢性喫煙が内皮機能に及ぼす影響は、喫煙するタバコの種類とは無関係である。タバコは最低量でもFMDに最大限の悪影響を及ぼす。慢性喫煙者であっても、普通のタバコでも軽いタバコでも、1本のタバコがFMDを障害する。いわゆる 「ライト 」タバコは、通常のタバコと同様に内皮機能を障害する。

Varenicline-assisted smoking cessation decreases oxidative stress and restores endothelial function.
「バレニクリンによる禁煙補助は酸化ストレスを減少させ、内皮機能を回復させる」


著者:
Toru Kato, Akira Umeda,Kazuya Miyagawa et al.
出典:
Hypertension Research. 2014; 37:655-658.

https://www.nature.com/articles/hr201452
キーワード:
禁煙、バレニクリン、酸化ストレス、d-ROMs

禁煙は酸化ストレスを減少させ、血管内皮機能を回復させる。しかし、最近のメタアナリシスでは、α4β2ニコチン性アセチルコリン受容体部分作動薬であるバレニクリンの使用は心血管イベントのリスクを増加させることが示唆されている。本研究は、バレニクリンによる禁煙補助が血管内皮機能に及ぼす影響を明らかにするために計画された。研究対象は、禁煙を熱望している心血管系疾患の所見のない健康な日本人男性11人(平均年齢54.4歳)であった。各被験者にバレニクリン1.0mgを1日2回まで漸増投与した。酸化ストレスのマーカーとして血清中の活性酸素代謝産物誘導体(d-ROMs)を、血管内皮機能のマーカーとして上腕動脈のflow-mediated dilation(FMD)を評価した。両測定は禁煙前と禁煙終了3ヵ月後に行った。禁煙後、すべての被験者で体重が増加した(平均1.7kg)。しかし、収縮期血圧、拡張期血圧、心拍数、トリグリセリド、低比重リポ蛋白コレステロール、高比重リポ蛋白コレステロール、グルコース、ヘモグロビンA1cには禁煙前後で有意差はなかった。血清d-ROM値は340.7±70.4から300.0±43.2U.CARR(P=0.012)に有意に減少し、禁煙後のFMDは3.36±1.26から5.25±1.33%(P=0.00067)に有意に増加した。FMDと血清d-ROM値には逆相関がみられた(R=-0.377;P=0.043)。われわれの観察から、バレニクリンによる禁煙は血管内皮機能を回復させ、これは体重の増加にもかかわらず酸化ストレスの減少と関連していることが示唆された。バレニクリン補助禁煙は血管内皮機能に有益な効果をもたらす可能性があり、心血管系のリスクも低下させるかもしれない。

Cardiovascular Effects of Switching From Tobacco Cigarettes to Electronic Cigarettes.
「タバコから電子タバコへの切り替えによる心血管への影響。」


著者:
C Jacob George, Muhammad Hussain, Thenmalar Vadiveloo, et al.
出典:
J Am Coll Cardiol. 2019;74(25):3112-3120.

https://www.jacc.org/doi/abs/10.1016/j.jacc.2019.09.067#:~:text=Within%201%20month%20of%20switching,0.112%3B%20p%20%3D%200.014).
キーワード:
電子タバコ(EC)、ニコチン

【背景】電子タバコ(EC)の使用は世界中で急激に増加している。慢性喫煙者におけるタバコから電子タバコへの切り替えが早期に心血管に及ぼす影響については不明である。血流介在性拡張(FMD)研究のメタアナリシスでは、FMDが1%改善するごとに心血管イベントのプール調整相対リスクが13%低下することが示されている。
【目的】本研究では、慢性喫煙者においてTCからECに切り替えた場合の初期の血管への影響を明らかにすることを目的とした。
【方法】著者らは、15本/日以上の喫煙を2年以上続け、確立した心血管疾患のない18歳以上の喫煙者を対象に、非ランダム化優先コホートと盲検エンドポイントを並行させた前向きランダム化対照試験を実施した。参加者は1ヵ月間、ニコチン入りのECまたはニコチンなしのECに無作為に割り付けられた。禁煙の意志のない参加者は、並行嗜好群としてTCを継続した。ランダム化群と嗜好群との差を調整するために傾向スコア解析が行われた。血管機能はFMDと脈波伝播速度(PWV)で評価した。ECの遵守率は一酸化炭素濃度で測定した。
【結果】 TCからECに切り替えて1ヵ月以内に内皮機能および血管硬化に有意な改善がみられた。すべての群間比較において、女性の方が男性よりも切り替えの恩恵を受けた。ECの切り替えに最もよく従った人が最も大きな改善を示した。試験期間内では、ニコチンありECとニコチンなしECの間で血管効果に差はなかった。
【結論】 TC喫煙者、特に女性は、TCからECに切り替えてから1ヵ月以内に血管の健康状態が有意に改善した。TCからECへの切り替えは、有害性の低減策と考えられる。

Differential effects of tobacco cigarettes and electronic cigarettes on endothelial function in healthy young people.
「健康な若年者におけるタバコと電子タバコの内皮機能に対する影響の違い」


著者:
Kacey P Haptonstall, Yasmine Choroomi, Roya Moheimani et al.
出典:
Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2020;319(3):H547–H556.

https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpheart.00307.2020
キーワード:
電子タバコ(EC)、ニコチン

米国ではタバコ(TC)の喫煙率は決して低くないが、電子タバコ(EC)のVAPEは若者の間で流行している。FMDで測定される内皮機能障害は、将来の動脈硬化と有害な心血管イベントの予測因子であり、若いTC喫煙者では障害されているが、若いEC喫煙者でもFMDが低下するかどうかは不明である。本研究の目的は、健康な若年者を対象に、急性および慢性のタバコ(TC)喫煙と電子タバコ(EC)喫煙がFMDに及ぼす影響を比較することである。47人の非喫煙者(NS)、49人の慢性的なEC喫煙者、40人の慢性的なTC喫煙者において、ベースライン時、EC喫煙者(n= 31)および非喫煙者(n= 47)が急性的にニコチン入りEC(ECN)、ニコチンなしEC(EC0)、ニコチン吸入器(NI)を~4週間の間隔で使用した後、およびTC喫煙者(n= 33)が急性的にTCを喫煙した後、FMDを偽コントロールと比較した。平均年齢(NS、26.3±5.2歳 vs. EC、27.4±5.45歳 vs. TC、27.1±5.51歳、P= 0.53)は各群で同程度であったが、非喫煙者には女性が多かった。ベースラインのFMDは、群間および性差で比較しても、群間で差はなかった(NS, 7.7 ± 4.5 vs. EC:6.6 ± 3.6 vs. TC, 7.9 ± 3.7%∆, P= 0.35)。TCの急性喫煙はコントロールに対してFMDを低下させた(FMD喫煙前後、-2.52±0.92 vs. 0.65±0.93%∆、P= 0.02)。血漿ニコチンの増加は、ECベイパーがECNを使用した場合とTC喫煙者がTCを喫煙した場合とで同程度であったが(5.75±0.74 vs. 5.88±0.69ng/mL、P= 0.47)、急性ECベイピングはFMDを障害しなかった。TCまたはECを定期的に喫煙している健康な若年者では、非喫煙者と比較してFMDの障害はベースライン時には認められなかった。しかし、FMDは、TCを1本吸った後には有意に障害されたが、ECを同等の「用量」(血漿中ニコチンの変化から推定)吸った後には障害されなかったことから、TCの煙に含まれる非ニコチン成分が障害を媒介するという考えと一致する。ECの急性吸引がFMDを急性的に障害しなかったことは心強いが、ECが動脈硬化を引き起こさないと結論付けるのは危険であり時期尚早であろう。

The effects of pipe water smoking on endothelial function in healthy non smoker volunteers.
「健康な非喫煙者ボランティアにおける水タバコ喫煙が内皮機能に及ぼす影響」


著者:
Rania Gaber, Manal Hamesa.
出典:
Artery Research.2016;15: 1-5.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1872931216300059
キーワード:
水タバコ

【背景】水タバコ(WP)喫煙は、若年および中年男女の間で広く普及している。
【目的】本研究の目的は、上腕のFMDに対する水タバコ喫煙の即時効果を評価することである。
【方法】心血管系の危険因子を持たない40人の若い健康な男性ボランティア(平均年齢28±5歳)を、クロスオーバー方式で喫煙(紙タバコまたは水タバコ)と非喫煙のいずれかに無作為に割り付けた。すべての参加者は、身体検査、臨床検査、標準心エコー検査を受け、上腕動脈FMD%を高分解能超音波プローブで評価し、喫煙前、喫煙直後、喫煙1時間後、喫煙2時間後の動脈径を求めた。
【結果】紙タバコ、水タバコともに1時間後のFMD%は、ベースラインのFMD%よりも有意に低く(p<0.001)、2時間後には正常化した。
【結論】心血管障害や危険因子を持たない若い非喫煙者ボランティアにおいて、1回の水タバコ喫煙でさえタバコ喫煙に匹敵する全身性内皮機能障害と関連することを確認した。

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