紙菸的致癌物誘發肺癌細胞生長的分子機制

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紙菸在燃燒後產生的煙霧中有超過6,000種化學物質,其中有100種是對人體有害或可能有害的化學物質,至少有60種是致癌物。在這些致癌物中,菸草特有的亞硝胺 (Tobacco-specific nitrosamines; TSNAs) 被認為是菸草產品中一些最主要的致癌物質。當菸草在加工的過程中,菸葉中的硝酸鹽會轉化為菸草特有的亞硝胺。世界衛生組織的國際癌症研究機構(International Agency for Research on Cancer) 已在菸草和菸草煙霧中鑑定出八種TSNAs,其中兩種(NNN和NNK)已被歸類為第一類致癌物。 

NNN和NNK會導致癌症,尤其是肺癌。研究人員過去以來一直對於TSNAs致癌的分子機制進行研究,希望可以幫助我們深入了解對於肺癌的進展和惡性程度,並對後續癌症的治療帶來創新的治療方法。 近年來,代謝重整(metabolic reprogramming)是癌症生物學領域中的熱門研究方法。代謝的重整,是指癌細胞改變其代謝能力,來支持癌細胞本身快速生長、快速增殖和形成腫瘤細胞而增加的能量需求的能力,和癌細胞與腫瘤惡化的進程有關。

為了深入瞭解TSNAs對於肺腺癌代謝重整影響,法國波爾多大學的醫學研究團隊,進行了一系列體外和體內生物能量學、蛋白質組學、代謝組學和腫瘤生物學研究,深入分析了肺癌細胞代謝的變化,以及對癌症標誌物的影響,包括腫瘤生長、癌細胞侵入和細胞氧化還原反應的傳遞分析。此項對於TSNA與肺腺癌的最新研究發現,NNK所引起的代謝變化是來自NNK在體內透過是透過活化β-腎上腺素能受體的訊息傳遞路徑刺激線粒體(細胞的能量工廠)的功能,進而促進肺腫瘤生長。研究進一步發現, NNK所 引發的代謝效應,是由粒線體轉錄因子(TFAM) 過量表現而導致的。此外,也發現線粒體的活性氧類 (mtROS) 和膜聯蛋白 (Annexin A1) 在促進腫瘤生長中的關鍵作用。

相對於燃燒式紙菸,加熱式菸草產品由於以加熱菸草的方式取代燃燒菸草,因此大幅減少了TSNAs的產生。日本國立保健醫療科學院的分析研究指出,與燃燒式紙菸煙霧相比,加熱式菸草產品的NNN降低了90-94%,NNK降低了87-95%,而其他有害物質例如一氧化碳,則降低了99%。此外,荷蘭國家公共衛生與環境研究所針對八種主要致癌物的的致癌力(Carcinogenicity)分析研究則顯示,加熱式菸草產品的累積致癌物暴露量(Change in Cumulative Exposure),比紙菸低了十至二十五倍。

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霧之舟

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