TOKSYCZNO DYMU TYTONIOWEGO Prof. dr hab. Andrzej Sapota ł ł ł ł W Polsce tyto pojawił si w roku 1590 przysłany przez posła Zygmunta III z Turcji. Pocz tkowo traktowany jako ro lina ozdobna, potem lecznicza, szybko zdobył sobie liczne zast py zwolenników. Podobnie i u nas hołdowały temu zwyczajowi wpierw warstwy wy sze, lecz wkrótce przejmowały ten nawyk drog na ladownictwa szerokie warstwy społeczne. W zasadzie przyj ły si wtedy w Polsce trzy sposoby u ywania tytoniu, mianowicie: za ywanie tabaki i to raczej w ród wy szych sfer społecze stwa, palenie tytoniu w fajce oraz ucie li ci tytoniowych. Dwa ostatnie sposoby były stosowane przez lud. Polsk nazw "tyto " zapo yczono ze słowa tureckiego tutum, co oznacza dym. W 1598 r. ukazał si pierwszy traktat o szkodliwo ci tytoniu, napisany przez lekarzy angielskich. W 1606 r. król angielski Jakub I wydał traktat pisany po łacinie o szkodliwo ci palenia, który przeło ony na wiele j zyków cieszył si w Europie wielkim powodzeniem. Wydanie tego traktatu nie zahamowało jednak procesu rozpowszechniania spo ycia tytoniu. We Francji Ludwik XIII zakazał za ywania tytoniu, natomiast zezwolił na u ywanie go wył cznie na zlecenie lekarzy. Panowało wtedy przekonanie o wła ciwo ciach leczniczych tytoniu, szczególnie w leczeniu gnilca (szkorbutu), wywołanego brakiem witaminy C. W Szwajcarii u ywanie tytoniu karano grzywn , a w Niemczech pr gierzem. W Japonii cesarz Jeyasu wprowadził ograniczenia w u ywaniu tytoniu. ł ł ł ł ł ł ł ) ł ł ( ł ł Obecnie powszechnie pali si papierosy, w mniejszym stopniu fajki i cygara (tyto fajkowy i cygara zaledwie 1% ogólnego stanowi zu ycia tytoniu), które s mniej szkodliwe od papierosów. Papieros w XX wieku stał si nieodł cznym towarzyszem ycia. Najsilniejszy nałóg panuj cy w Europie od 400 lat obj ł 1/3 ludno ci tego kontynentu i wywiera swój negatywny wpływ pod wzgl dem zdrowotnym, ekonomicznym i społecznym ł ł ł ł ł ł ł Dym tytoniowy jest poj ciem szerszym, ni dym papierosowy, gdy obejmuje równie dym z cygar, cygaretek, fajki. Jednak terminy te cz sto stosuje si zamiennie. Dym tytoniowy i papierosowy, podobnie jak dym pochodz cy z innych ródeł, jest aerozolem, na który składa si faza cz steczkowa i faza gazowa. Tyto ma wysok temperatur arzenia (dochodz c do 900 st. Celsjusza), co powoduje, e w procesie palenia papierosów przekształceniom chemicznym ulegaj prawie wszystkie zawarte w nim składniki. Oznacza to, i w postaci dymu przedostaj si one do naszego organizmu. Stosowane w wi kszo ci papierosów filtry s nieskuteczne dla tego typu zagro e . Skład chemiczny dymu tytoniowego zale y od wielu czynników: •rodzaju tytoniu (nie tylko jego gatunku, odmiany i jako ci, lecz tak e długo ci oraz szeroko ci włókna krajanki tytoniowej); •temperatury arzenia (ma najwi kszy wpływ na skład chemiczny dymu; wzrost temperatury powoduje na ogół zwi kszenie emisji substancji szkodliwych); • typu papierosa (z ustnikiem, czy bez, gruby, czy cienki, zawieraj cy bibuł barwion , b d nie, itp.) • sposobu zaci gania si (podczas szybkiego i gł bokiego temperatura ognika tzw. „nerwowego” zaci gania si przekracza nawet 900° Celsjusza. Temperatura strefy arzenia tytoniu w fajce osi ga niewiele ponad 600°Celsjusza); • wilgotno ci (suche papierosy emituj co najmniej dwa razy wi cej nikotyny ni wilgotne!), • dodatków chemicznych do tytoniu. Przy zało eniu, e przeci tnie palacz tytoniu wchłania z papierosa 500 mg dymu, to wagowo 70% tej ilo ci stanowi azot i tlen. Pozostałe 30% to w olbrzymiej wi kszo ci substancje nieoboj tne biologicznie, z czego 22% stanowi : tlenek w gla, tlenek azotu, cyjanowodór, akroleina, natomiast pozostałe 8% to faza cz steczkowa zło ona z ponad 2300 zidentyfikowanych dotychczas zwi zków chemicznych. W zale no ci od sposobu oddziaływania na organizm substancji szkodliwych zawartych w dymie tytoniowym, przyj ł si podział na: •substancje ogólno toksyczne - np.: tlenek w gla, cyjanowodór, •substancje dra ni ce - np.: akroleina, tlenek siarki, amoniak, formaldehyd; •substancje ciliotoksyczne (blokuj ce aktywno szeregu enzymów oddechowych, a tak e ruch rz sek wy ciełaj cych drogi oddechowe) - np.: cyjanowodór, akroleina, aldehyd octowy; kokancerogeny (substancje nie maj ce wła ciwo ci rakotwórczych, lecz wzmacniaj ce ten proces w przypadku wyst pienia ladowych ilo ci wła ciwych kancerogenów) - np.: formaldehyd, piren, fluoranten, naftaleny, katechol; kancerogeny (substancje bezpo rednio rakotwórcze) - np.: benzen, dwumetylonitrozoamina, etylometylonitrozoamina, dwuetylonitrozoamina, nitrozopirolidyna, hydrazyna, chlorek winylu; inicjatory nowotworów (substancje odpowiedzialne za proces powstawania u pionych ognisk w materiale genetycznym poszczególnych komórek) - np.: toluen, fenol, uretan. W procesie kancerogenezy bior udział kancerogeny, kokancerogeny i inicjatory nowotworów. Aby proces ten mógł zaistnie , zwi zki rakotwórcze musz przej odpowiednie przemiany chemiczne w organizmie. Dopiero wtedy kancerogeny s zdolne do reakcji z makrocz steczkami RNA i DNA zapocz tkowuj c skomplikowany proces rakowacenia tkanek. Substancje dra ni ce. S to substancje, które działaj głównie w drogach oddechowych i w skład ich wchodz : •zwi zki zw aj ce oskrzela (powoduj ce kaszel); •zwi zki upo ledzaj ce ruch rz sek w drogach oddechowych - zaburzaj one funkcj samooczyszczaj c oskrzeli i płuc doprowadzaj c do cz stych infekcji; •zwi zki pobudzaj ce wydzielanie luzu - du e ilo ci luzu mog by przyczyn cz ciowego lub całkowitego zamkni cia oskrzeli. Izotopy promieniotwórcze Osoba wypalaj ca półtorej paczki papierosów dziennie otrzymuje w ci gu roku tak dawk promieniowania jakby przeszła około 300 bada jonizuj cego, rentgenowskich Chocia w tytoniu znajduje si wiele izotopów radioaktywnych, badania wykazały, e do dymu przedostaje si tylko polon i ołów, które do atmosfery trafiaj jako produkty rozpadu promieniotwórczego, a nast pnie opadaj na powierzchni . W rezultacie kumuluj si w naziemnych cz ciach ro lin, tytoniu. W przeprowadzonych badaniach równie dowiedziono, e 87% ogólnej ilo ci polonu w ro linie trafia do li ci. Bierni palacze wchłaniaj dym głównie inhalacyjnie, tylko w niewielkim stopniu absorbowany jest on w linie i połykany (droga pokarmowa). St enia niektórych zwi zków w bocznym strumieniu dymu s wielokrotnie wy sze od ich poziomów w głównym strumieniu. Znajduje to potwierdzenie m.in. w wysokich st eniach: •tlenku w gla (3-5 razy wi ksze ni w głównym strumieniu) •amoniaku (40-170 razy) •lotnych N-nitrozoamin (6-100 razy) •tlenków azotu (4-10 razy) •cyjanowodoru (4-10 razy) •benzenu i toluenu (10 i 6-8 razy) •kadmu (4-7 razy). Ocenia si , e bierna ekspozycja na dym (dom, praca, miejsca publiczne) jest równoznaczna z wypaleniem kilku papierosów dziennie. Specjali ci odnotowuj wiele przypadków zachorowa na choroby odtytoniowe w ród osób, które nigdy nie paliły tytoniu. Wdychanie dymu wydychanego przez palaczy, zwi ksza ryzyko wyst pienia raka płuc i chorób serca (np. choroby niedokrwiennej serca) u osób niepal cych., Zawiera tak e wiele substancji alergizuj cych, powoduj cych łzawienie oczu, podra nienie błony luzowej nosa, kaszel, nawracaj ce zaka enia układu oddechowego, a tak e uczulenia i w konsekwencji astm . Bierne palenie niesie wi c za sob identyczne skutki zdrowotne, co aktywne palenie papierosów. Dlatego warto dba o to by inni nie palili w otoczeniu niepal cych i nie nara ali ich zdrowia. Dzieci zmuszane do wdychania dymu tytoniowego cz ciej zapadaj na choroby infekcyjne układu oddechowego (zapalenia płuc, oskrzeli, górnych dróg oddechowych). Poza tym palenie tytoniu przez rodziców w istotny sposób zwi ksza ryzyko wyst pienia astmy oskrzelowej u dziecka, a tak e przewlekłego zapalenia ucha rodkowego, które jest główn przyczyn głuchoty w wieku dzieci cym. Istniej tak e dowody na zwi zek palenia tytoniu z innymi powa nymi chorobami, np. białaczkami. SKŁADNIKI FAZY GAZOWEJ DYMU TYTONIOWEGO: tlenek w gla - dym tytoniowy zawiera od 1 do 5% CO i jest uwa any za jeden z bardziej niebezpiecznych czynników. Wielkie powinowactwo CO do hemoglobiny krwi powoduje powstanie karboksyhemoglobiny (COHb), co w du ym stopniu obni a skuteczno systemu krwiono nego jako no nika tlenu. U nałogowych palaczy st enie COHb we krwi dochodzi do 15%, co mo e prowadzi do niedotlenienia wielu tkanek i narz dów wra liwych na brak tlenu (serce, CUN - centralny układ nerwowy); tlenki azotu - powstaj z azotanu obecnego w surowym tytoniu w trakcie jego spalania. Tlenek azotu (NO) jest szybko metabolizowany w ywym organizmie, jest wolnym rodnikiem zawiera niesparowany elektron, natomiast dwutlenek azotu (NO2 lub N2O4) jest truj cym gazem, po dostaniu si do płuc uszkadza błony wy ciełaj ce drogi oddechowe. A 99% dwutlenku azotu zatrzymywane jest w płucach. W poł czeniu z aminami, tlenki azotu s ródłem rakotwórczych nitrozoamin cyjanowodór - (HCN - zwi zek wodoru, w gla i azotu), czyli kwas pruski. ródłem w dymie s białka i aminokwasy li ci tytoniowych. Jest czynnikiem bardzo toksycznym, łatwo wchłanianym przez luzówk i skór . Blokuje aktywno szeregu enzymów oddechowych, a tak e ruch rz sek wy ciełaj cych drogi oddechowe, czyli wykazuje działanie ciliotoksyczne. akroleina - (aldehyd akrylowy CH2=CH-CHO), czyli propenal o wła ciwo ciach szczególnie dra ni cych. Wraz z aldehydem octowym, formaldehydem i cyjanowodorem stanowi skuteczny czynnik ciliotoksyczny, amoniak - (NH3, bezbarwny gaz o ostrym, charakterystycznym zapachu), pochodzi głównie z białek i azotanów li ci tytoniowych. Dra ni nieprzyjemnie receptory górnych i dolnych dróg oddechowych i razem z akrolein jest uznany za wyznacznik smakowego odczucia ostro ci dymu tytoniowego SKŁADNIKI FAZY CZ STECZKOWEJ DYMU TYTONIOWEGO czyli tzw. SUBSTANCJE SMOLISTE - obejmuj ce zwi zki chemiczne nale ce do: w glowodorów alifatycznych, w glowodorów aromatycznych benzo/a/piren, dwubenzo/a,h/antracen), (klasyczne kancerogeny: fenoli i ich estrów - np. fenol (C6H5OH, hydroksybenzen, charakterystycznym ostrym zapachu, truj cy), katechol; o kwasów, aldehydów - np. akroleina (najprostszy aldehyd alifatyczny nienasycony, ma ostry dusz cy zapach, działa dra ni co na oczy, jest trucizn wykorzystywan do produkcji bojowych rodków truj cych). ketonów, alkoholi, estrów alifatycznych, zwi zków azotu i siarki - np. tlenki azotu. Faza cz steczkowa tworzy si w procesie termicznym w czasie spalania tytoniu. Na proces ten składaj si reakcje i zjawiska fizykochemiczne: piroliza - proces degradacji cz steczki pod wpływem dostatecznie wysokiej temperatury, pirosynteza - reakcja chemiczna, w której powstaje zwi zek chemiczny z substancji prostszych na drodze pirolizy, utlenianie - oksydacja, procesy chemiczne przebiegaj ce z oddaniem elektronów przez atom lub jon, tzn. ze wzrostem warto ciowo ci dodatniej lub zmniejszeniem warto ciowo ci ujemnej pierwiastka, redukcja - procesy chemiczne przebiegaj ce z pobraniem elektronów przez atom lub jon, tzn. ze zmniejszeniem warto ciowo ci dodatniej lub wzrostem warto ciowo ci ujemnej pierwiastka, destylacja chemicznych, metoda rozdzielania i oczyszczania ciekłych zwi zków sublimacja - parowanie substancji stałych, dekarboksylacja - wyeliminowanie grupy karboksylowej z cz steczki, dehydratacja - odebranie wody lub wodoru i tlenu w stosunku atomowym 2:1 ze zwi zku chemicznego. ORGANOSPECYFICZNE KANCEROGENY FAZY CZ STECZKOWEJ DYMU TYTONIOWEGO: N-Nitrozonornikotyna, nitrozopiperydyna, powoduj ce raka przełyku; nitrozopirolidyna - Polon-210, zwi zki niklu, zwi zki kadmu - powoduj ce raka płuc; Nitrozoaminy powoduj ce raka trzustki; B-naftyloamina, x-aminofluoren, x-aminostylben, o-toluidyna, n-nitrotoluen, di-n-butylonitrozoamina powoduj ce raka nerek i p cherza moczowego. Rak przełyku, płuc, trzustki, nerek i p cherza moczowego to najcz stsze nowotwory odtytoniowe. Dziennik Ustaw z 2004 r. Nr 31 poz. 275 ROZPORZ DZENIE MINISTRA ZDROWIA z dnia 24 lutego 2004 r. § 2. 1. Zawarto substancji szkodliwych dla zdrowia w dymie papierosowym papierosów wprowadzanych do obrotu handlowego na terytorium Rzeczypospolitej Polskiej nie mo e przekracza nast puj cych wielko ci w przeliczeniu na 1 papieros: 1) substancji smolistych - 10 mg; 2) nikotyny - 1 mg; 3) tlenku w gla - 10 mg. Substancje zawarte w dymie papierosowym. W dymie papierosowym zawartych jest około 4000 zwi zków chemicznych. Około 40 z nich jest rakotwórczych. Biologiczne działanie wielu substancji toksycznych i rakotwórczych oraz uzale niaj ca(narkotyczna) natura nikotyny zawartej w tytoniu sprawiaj , e palenie papierosów jest jednym z najwa niejszych czynników zagro enia ludzkiej populacji. Teoretycznie łatwo mu zapobiec, wystarczy, bowiem zmobilizowa si i rzuci palenie. Zanim powstanie papieros, do tytoniu dodaje si wiele aromatów, a tak e substancji konserwuj cych, cz sto o nieznanym, utajnionym przez producentów składzie chemicznym. Na przykład specjalne sole powoduj , e papieros stale si tli, amoniak zmieniaj c pH biologicznie uaktywnia nikotyn , cukier i lukrecja poprawiaj smak, a gliceryna dłu ej zachowuje wie o tytoniu. Tak chemicznie "spreparowany" papieros dostarcza palaczowi substancji, od której si uzale nia - nikotyny oraz 4000 innych toksycznych zwi zków chemicznych, w tym 40 substancji o działaniu rakotwórczym. Wchłanianie dymu tytoniowego zachodzi głównie w układzie oddechowym, a tak e w przewodzie oddechowym jako rezultat połykania m.in. liny. Składniki dymu przenikaj do krwiobiegu i s rozprowadzane po całym organizmie. Zły wpływ dymu tytoniowego obserwowany jest nie tylko w obr bie jamy ustnej czy płuc, ale tak e we wszystkich innych narz dach, np. w p cherzu moczowym, trzustce, narz dach rodnych itp. Wykazano równie zaburzenia funkcjonowania narz du wzroku, czy uszkodzenie formuj cego si płodu. Wpływ na rozwój nowotworów •rak płuca •rak krtani •rak jamy ustnej •rak przełyku •rak gardła •rak p cherza moczowego •rak oł dka •rak wargi dolnej •rak trzustki •rak pr cia •rak nerki •rak szyjki macicy Wpływ na inne układy organizmu człowieka Pozostały (pozanowotworowy) wpływ na organizm ludzki: •zwi kszenie ryzyka naczyniowego: chorób układu sercowo- •mia d yca •choroba niedokrwienna serca •zawał mi nia sercowego •naczyniowe nerwowego choroby o rodkowego •przewlekła obturacyjna choroba płuc •choroby przewodu pokarmowego •choroba wrzodowa •dyspepsja •impotencja układu •wpływ na ci i rozwój płodu •utrudnienie zapłodnienia •zwi kszenie ryzyka samoistnego poronienia, obumarcia płodu i zgonu dziecka w okresie okołoporodowym •niedorozwój płodu (dzieci matek pal cych maj rednio mniejsz mas urodzeniow o 170 g) •dym tytoniowy ma równie wpływ na pó niejszy rozwój fizyczny i intelektualny dziecka •przedwczesne wyst pienie: •starzenie si skóry •za my •zwyrodnienia plamki ółtej oka •zmian w obr bie kr ków mi dzykr gowych o typie dyskopatii •interakcje lekowe •zmniejszenie poziomu leków •propranolol •Teofilina •propoksyfen (opioid). U kobiet ci arnych, dym z papierosa przenikaj c przez ło ysko ci arnej mo e by przyczyn zespołu nagłej mierci noworodka. Kobiety pal ce mog równie sta si zupełnie bezpłodne. Najwi kszym ryzykiem obarczone s kobiety pal ce 20 lub wi cej papierosów dziennie oraz kobiety zaczynaj ce pali przed 18 rokiem ycia. U kobiet pal cych znika ochronne działanie e skich hormonów przed wyst pieniem chorób serca. Oto przykłady niektórych tylko substancji wyst puj cych w dymie tytoniowym: •Aceton - rozpuszczalnik, składnik farb i lakierów. •Amoniak mineralnych. stosowany w chłodnictwie, składnik nawozów •Arsen - stosowany tak e jako popularna trutka na szczury i inne gryzonie. •Benzopiren - zwi zek o wła ciwo ciach wykorzystywany w przemy le chemicznym. rakotwórczych, •Butan - gaz p dny, u ywany do wyrobu benzyny. •Chlorek winylu - zwi zek u ywany np. do produkcji plastiku. Posiada wła ciwo ci rakotwórcze. •Ciała smołowate - s odpowiedzialne za powstawanie nowotworów zło liwych u człowieka. •Cyjanowodór - kwas pruski, gaz u ywany przez hitlerowców w komorach gazowych do masowego ludobójstwa. •DDT - insektycyd polichorowy. •Dibenzoakrydyna - u ywana przy produkcji barwników. Posiada wła ciwo ci rakotwórcze. •Dimetylonitrozoamina - zwi zek wykorzystywany w przemy le chemicznym. •Fenole - niszcz rz ski nabłonka wy ciełaj cego oskrzela. Rz ski te oczyszczaj wdychane przez człowieka powietrze i chroni drogi oddechowe przed przenikaniem przez ich ciany substancji i zwi zków chemicznych oraz mikroorganizmów, np. wirusów. •Formaldehyd - zwi zek stosowany m.in. do konserwacji preparatów biologicznych, np. ab. •Kadm - silnie truj cy metal o wła ciwo ciach rakotwórczych. •Metanol - silne truj cy zwi zek chemiczny, u ywany do produkcji benzyn silnikowych. •Naftyloamina - wchodzi w skład barwników, u ywanych w przemy le drukarskim. Posiada wła ciwo ci rakotwórcze. Nikotyna - działa obkurczaj co na ciany naczy kwiono nych (w tym tak e naczy wie cowych zaopatruj cych serce), zwi ksza ci nienie krwi, jest odpowiedzialna za niefizjologiczne przyspieszenie akcji serca oraz zaburzenia rytmu serca. W przypadku obecno ci nowotworu nikotyna mo e pobudza wzrost guza przez nasilenie angiogenezy (tworzenia nowych naczy krwiono nych). Nowe naczynia powstaj nie tylko przez działanie naczyniozw aj ce, ale tak e za po rednictwem prostacyklin, ródbłonkowego czynnika wzrostu, receptorów nikotyno-acetylocholinowych i w wyniku nasilenia produkcji tlenku azotu przez ródbłonek naczy krwiono nych. Wynika st d, e nikotyna wykazuje aktywno ko-karcynogenn , cho sama nie jest typowym karcynogenem. Ostatnie badania przeprowadzone przez Sirkumara Chellappana z zespołem z Uniwersytetu Południowej Florydy w Tampie wyja niaj , dlaczego istniej cy ju nowotwór mo e pod wpływem nikotyny sta si agresywniejszy. Okazało si , e nikotyna w ilo ciach równowa nych tej, jaka znajduje si we krwi palacza po wypaleniu jednej paczki papierosów, pobudza podziały komórkowe. Odpowiada za to ł czenie si cz steczki Raf-1 z komórkowym białkiem Rb. Co ciekawe, białko to normalnie odpowiada za hamowanie wzrostu guza (ma działanie supresyjne). W tym aspekcie przestaje dziwi , e rak piersi cz ciej daje przerzuty do płuc u tych kobiet, które pal tyto . Odkrycie Chellappana mo e jednak postawi pod znakiem zapytania zasadno stosowania plastrów i gum nikotynowych u pacjentów z rakiem płuc czy piersi. Oczywi cie ryzyko inaczej rozkłada si u zdrowych palaczy, którzy chcieliby zerwa z nałogiem. Zale no pomi dzy liczb wypalanych papierosów i zapadni ciem na chorob nowotworow jest natury statystycznej. Nie jest to zale no typu funkcyjnego (1:1), ale korelacyjnego. I na tym wła nie opiera si wszelka nadzieja ludzka a optymizm palaczy w szczególno ci. Nie bez podstaw zreszt , gdy si zwa y, e człowiek korzysta z ognia od miliona lat i tylu 80-latków twórczo pracuje w oparach "niebia skiego dymku", który wszystkich mniej genialnych zd ył ju przenie ponad ziemskie obłoki. Interakcje dymu tytoniowego z lekami Spo ród zwi zków chemicznych zawartych w dymie tytoniowym, mog cych wchodzi w interakcj z lekami, najwi ksz grup stanowi wielopier cieniowe w glowodory aromatyczne b d ce induktorami enzymatycznymi. Benzo(a)piren, benzofluoren i benzo(a)antracen powoduj wzrost aktywno ci CYP 1A1, CYP ] A2 i równie CYP 2E1. Cytochromy te charakteryzuj si specyfik substratow i s odpowiedzialne za metabolizm (aktywacyjny) zarówno zwi zków zawartych w dymie, jak i innych ksenobiotyków przyjmowanych przez osoby pal ce. Równie enzymy II fazy biotransformacji (np. glukuronylotransferaza) mog by aktywowane przez zawarte w dymie tytoniowym WWA. Indukuj cy wpływ na aktywno enzymów mikrosomalnych (CYP 2E1, CYP 2B1, CYP 2B2) ma równie nikotyna. Dane te pochodz z bada na zwierz tach. Składniki dymu tytoniowego mog równie hamowa enzymy metabolizuj ce leki, np. tlenek w gla, metale ci kie. Interakcje farmakokinetyczne leków z dymem tytoniowym Mo liwe interakcje lekowe po zaprzestaniu palenia tytoniu