紙菸煙霧會造成DNA結構變異 增加疾病風險

人體內的基因中有一群基因為腫瘤抑制基因(tumor suppressor gene)，是一種抑制細胞過度增生而形成腫瘤的基因，若是這些控制腫瘤的基因的表現與功能被關閉，就會導致癌症的發生。而其中一種導致腫瘤抑制基因受到影響而失去功能的原因，就是”DNA甲基化”。DNA甲基化會造成腫瘤抑制基因的結構出了問題，讓其失去本來的抑制功能，進而增加細胞過度增生(癌化)的風險。此外，過去的研究指出，DNA甲基化 的不同程度容易受到生活方式以及接觸環境化學物質的影響而改變，除了與許多癌症有關之外，也與高血壓、第二型糖尿病、血脂異常有關。

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過去研究發現，紙菸煙霧是導致DNA甲基化的最強環境誘導劑之一。在過去研究中已發現，紙菸煙霧中的有害物質(例如甲醛和亞硝胺)會破壞DNA結構，進而誘導DNA甲基轉移酶 (DNMT)進行DNA 修復，改變了被修復的DNA位置附近的區域的結構，使得DNA被甲基化。此外，紙菸煙霧中除了含有近百種致癌物質之外，煙霧中的自由基分子也會讓細胞需產生其他蛋白質來應付氧化壓力，而其中一種應付氧化壓力的酶(methionine adenosyltransferase 2A)，也是造成DNA甲基化的重要因子。

為了進一步了解吸紙菸對於DNA甲基化的影響， 美國賓州大學的研究人員回顧分析了過去的三十項相關研究後發現，吸紙菸者和非吸菸者有1,758個DNA甲基化位點和有表現差異的基因，並發現有四個基因(AHRR, GPR15, GFI1 和RARA.)最常在過去研究中被發現。而在基因功能分析中，此研究也發現有261個基因與芳基烴受體抑制因子(aryl hydrocarbon receptor repressor)和免疫T細胞路徑(T cell pathways )最容易被吸菸狀況影響。此研究確定了在吸紙菸者中甲基化和表現有差異的基因，有助於未來研究與吸菸相關疾病的基因標記。此外，吸紙菸也會影響男性生殖能力和影響精子品質。為了瞭解吸紙菸對於精子DNA甲基化的影響，孟加拉伊斯蘭大學的研究人員研究發現，與非吸紙菸者相比，男性吸紙菸者精子中整體DNA甲基化的狀態和DNA片段化顯著增加，進一步顯示吸紙菸對於男性生殖力產生負面影響的可能原因。

紙菸的主要危害來自於燃燒菸草後產生的煙霧中含有近百種有害物質和致癌物，會導致許多心血管疾病和癌症。近來許多研究指出，由於以加熱取代燃燒菸草，與紙菸煙霧相較之下，加熱式菸草產品所產生的氣霧顯著減少了有害物質與致癌物的產生。 例如德國羅斯托克大學化學研究所、德國聯邦風險評估研究所和日本國立保健醫療科學院的化學分析研究結果都顯示，紙菸煙霧相比，加熱式菸草產品氣霧中的有害物質與致癌物，例如菸草特有亞硝胺和一氧化碳，都降低了九成以上。根據美國FDA對於加熱式菸草產品的審查報告中指出，由於使用加熱非燃燒菸草的方式，加熱式菸草產品的確可以降低人體接觸有害物質。 為了進一步比較吸紙菸和使用加熱式菸草產品對於DNA甲基化的影響，日本岩手醫學大學的研究團隊利用轉錄組學(Whole Transcriptome)的研究方法對一萬多名吸紙菸者、從紙菸轉用加熱菸者、已戒菸者和非吸菸者進行人群隊列分析研究，並分析了與吸紙菸相關的DNA甲基化基因標誌。研究發現，從紙菸轉向加熱式菸草產品所導致的DNA甲基化顯著改善，並減少了對於吸菸相關疾病發展的基因組壓力(genomic stress)。未來需要進一步的研究，來了解DNA甲基化和肺癌風險的關係。