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这篇综述聚焦慢性气道炎症性疾病（如慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘等）与电子烟使用的关系。研究发现，电子烟会增加患病风险，通过影响气道免疫功能、引发氧化应激等机制，危害健康。其结论为制定公共卫生策略提供了重要依据。
### 慢性气道炎症性疾病的公共卫生意义
慢性炎症性气道疾病指的是涉及上呼吸道和 / 或下呼吸道慢性炎症的病症，其特征为气道炎症、阻塞和重塑。常见的慢性气道炎症性疾病包括慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘、过敏性鼻炎（AR）、非过敏性鼻炎（NAR）、慢性鼻窦炎（CRS）和过敏性肺炎（HP），影响着广泛人群。
据 2019 年全球疾病负担（GBD）报告，COPD 是全球第三大死因，2019 年全球有超 2.1 亿人患病，当年导致 330 万人死亡。在中国，COPD 病例和死亡人数分别占全球总数的 21% 和 32%。2023 年发表于《柳叶刀全球健康》的一项研究预测，2020 - 2050 年，COPD 将给全球带来 4.326 万亿美元的经济损失，中国负担最重，达 1.363 万亿美元。
GBD 数据显示，哮喘是最常见的慢性气道疾病，全球超 2.6 亿人患病。中国肺健康（CPH）研究表明，中国 20 岁及以上成年人哮喘患病率为 4.2%。2022 年全球鼻炎流行病学调查显示，全球成人 AR 的中位患病率为 18.1%，2023 年另一项研究报告中国成人 AR 的加权患病率为 8.1%。2023 年流行病学调查显示，CRS 在中国的全国患病率为 10%。HP 是一种由吸入各种抗原引起的纤维化间质性肺疾病，2024 年全球流行病学调查发现，职业性 HP 的总体患病率为 4.2% 。2019 年一项基于中国人群的研究表明，慢性 HP 患者的吸烟率较高。
这些慢性气道炎症性疾病的高患病率凸显了其公共卫生重要性，需要全球持续监测、研究和干预，以保障公众健康安全，促进可持续发展。
电子烟的兴起及其作为传统香烟替代品的现状
电子烟，又称电子尼古丁传送系统（ENDS），是一种由电池供电的电子设备，它通过加热含有尼古丁和其他成分的液体产生气溶胶供使用者吸入。电子烟起源于中国，2003 年由中国药剂师韩力发明了第一支现代电子烟。自问世以来，它一直打着 “戒烟辅助工具”“无成瘾性”“健康无毒” 等标签进行营销。然而，随着研究的深入，目前电子烟的安全性争议尤为显著。
电子烟历经几代发展：第一代在外观和使用方式上与传统香烟相似；第二代配备更大电池，具有可变电压和多种形式；第三代尺寸更大，在调节电压、功率等方面有更多可定制功能；目前的第四代电子烟产品变化迅速，形式和功能更加多样。第四代电子烟小巧便携、使用方便，采用封闭式或开放式烟弹设计，使用尼古丁盐电子烟液，其低功率、低温雾化技术在减少烟雾排放的同时提供类似吸烟的体验，适合日常使用。
近年来，电子烟的使用呈爆发式增长，全球 60 多个国家有超 6800 万用户。在美国，电子烟在青少年中使用最为普遍，2023 年有 197 万高中生使用电子烟，自 2014 年起，电子烟成为美国青少年和年轻人最常用的烟草产品。与美国不同，中国有超 335 万成年人使用电子烟，主要集中在 26 - 35 岁（57.8%）、36 - 45 岁（26.9%）和 46 - 55 岁（7.7%）年龄段。截至 2021 年，美国 50 - 64 岁和 65 岁及以上人群的电子烟使用率分别为 2.9%（95% CI 2.3, 3.5）和 0.9%（95% CI 0.6, 1.2），而 18 - 34 岁人群为 10% 。可见，与美国以青少年为主的电子烟使用者群体不同，中国电子烟使用者的年龄分布更为均衡，这可能与中国针对未成年人的电子烟管控政策有关。中国约 97% 的电子烟使用者为男性，表明中国电子烟用户群体以中青年男性为主。这可能是因为中国吸烟人群中男性比例远高于女性，电子烟作为替代香烟产品，自然继承了这一性别比例。
根据世界卫生组织（WHO）《烟草控制框架公约》（FCTC）缔约方会议（COP6）的报告，2013 年全球电子烟支出为 30 亿美元，预计到 2030 年销售额将增长 17 倍。包括尼古丁替代疗法（NRTs）、ENDS、电子烟和低亚硝胺无烟烟草在内的替代烟草和尼古丁产品，是有助于戒烟的自助且侵入性较小的方法，可通过减少戒断症状来辅助戒烟。这些策略通过提供低尼古丁或无尼古丁产品，同时显著减少对有害化学物质的接触，帮助人们向戒烟过渡。临床试验表明，这些替代方法在支持长期戒烟方面更有效，并且被认为比其他干预措施更令人愉悦。然而，尽管这些减少危害的方法可能带来公共卫生益处，但人们仍对成瘾行为潜在的常态化以及相关风险表示担忧。一些研究，包括 Vardavas 等人的实验室研究表明，替代尼古丁产品可能对肺部产生不良影响。由于证据有限且缺乏可靠的生物标志物，替代尼古丁产品的整体有效性和安全性仍不明确。鉴于这些不确定性，有必要进行全面系统的综述，以更好地了解它们在减少吸烟和戒烟方面的作用，并为烟草危害减少政策提供依据。
研究电子烟与慢性气道炎症性疾病关联的意义
电子烟的使用会增加患慢性气道炎症性疾病的风险。一项流行病学研究显示，成人使用电子烟与 COPD 和哮喘的发生显著相关，且独立于其他疾病相关风险因素。COPD 的调整优势比（aOR）为 1.49（95% CI 1.36 - 1.65），哮喘为 1.39（95% CI 1.28 - 1.51）。此外，一项横断面研究表明，使用电子烟会增加患过敏性鼻炎（OR = 1.43，95% CI 1.22 - 1.68）和慢性鼻窦炎（OR = 1.41，95% CI 1.22 - 1.63）的风险。另一项针对美国年轻人的研究显示，使用电子烟与出现任何呼吸道症状（aOR，1.32；95% CI 1.06 - 1.65）和胸部喘息（aOR，1.51；95% CI 1.06 - 2.14）的较高几率相关。Roh 等人进行的分层分析评估了青少年使用电子烟与哮喘的关系，发现使用电子烟与哮喘显著相关（OR 1.32，95% CI 1.06 - 1.66 和 OR 1.18，95% CI 1.02 - 1.37）。
因此，研究人员需要进一步探究电子烟如何影响气道功能以及相关的炎症机制，为制定更有效的公共卫生策略和患者教育提供科学依据。
电子烟的结构和化学成分
- 电子烟设备的基本结构和工作原理：电子烟有多种类型，但都包含三个基本组件：电池、雾化器和装有电子烟液的烟弹。其工作原理是电池供电点燃雾化器内的发热丝，发热丝加热电子烟液产生气溶胶，供使用者吸入，模仿使用传统香烟的体验。
- 电子烟液和气溶胶的化学成分分析：电子烟与传统香烟的主要区别在于，传统香烟通过有机物燃烧产生烟雾，而电子烟利用电池加热含尼古丁的液体产生可吸入的气溶胶，这一过程不涉及燃烧，因此不会产生焦油和其他燃烧副产物。电子烟液主要由尼古丁、有机溶剂（如甘油和丙二醇）、调味剂（如肉桂醛）和少量添加剂组成。在形成气溶胶的加热过程中，其成分的组成和浓度可能会相应改变。电子烟气溶胶主要含有尼古丁、多环芳烃、挥发性有机化合物、超细颗粒、重金属和硅酸盐。电子烟液中的甘油和丙二醇可氧化形成醛类（如甲醛、乙醛、丁醛、丙烯醛、环氧丙烷、苯甲醛等）。研究表明，这些产品产生的醛类水平超过职业安全标准，进入人体后会增加患癌风险。
电子烟对气道免疫功能的影响
- 电子烟对细胞的影响：电子烟会影响人体的固有免疫和适应性免疫系统。在固有免疫方面，电子烟会影响多种细胞，包括气道上皮细胞、肺巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。常见影响包括黏液成分异常、上皮屏障功能降低、吞噬功能受损和全身炎症标志物升高。关于电子烟对适应性免疫影响的研究有限，但现有研究已证实电子烟会增加体内 T 细胞水平。
气道上皮细胞作为抵御病原体和毒素的第一道防线，同时也是结构和免疫细胞。电子烟可直接损伤气道上皮细胞，破坏紧密连接，导致上皮屏障功能障碍。电子烟还会影响气道上皮的纤毛运动和黏液清除功能，从而损害呼吸道黏膜免疫。体外研究表明，电子烟气溶胶会诱导气道上皮细胞产生应激和炎症。电子烟气溶胶对肺巨噬细胞具有细胞毒性，会导致细胞形态改变、细胞体积减小、细胞死亡，增加趋化因子的释放，并削弱吞噬功能。电子烟会损害中性粒细胞的趋化作用，抑制中性粒细胞胞外陷阱的形成，增加对细菌感染的易感性，并促进中性粒细胞的活化、脱颗粒和凋亡。此外，电子烟会显著影响嗜酸性粒细胞的基因表达水平，上调气道炎症相关基因，改变嗜酸性粒细胞的代谢和炎症途径。长期使用电子烟会增加肺部炎症水平，包括巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞，促进炎症细胞从血液向呼吸道迁移和浸润，刺激 Th2 相关细胞因子（IL - 4、IL - 5、IL - 13）的产生，加剧炎症。
2. 电子烟与炎症介质：吸入电子烟后，首先会激活位于鼻和咽上皮的巨噬细胞。激活的巨噬细胞参与吞噬作用，并释放促炎细胞因子如 IL - 6、IL - 10 和 IL - 1β，导致 B 细胞和 T 细胞分化以及下游信号转导。IL - 6 介导 JAK - STAT 通路，导致 STAT3 磷酸化，促进中性粒细胞黏附和向肺部迁移，释放中性粒细胞弹性蛋白酶和基质金属蛋白酶 - 9，引发肺气肿和 COPD。电子烟还会导致中性粒细胞释放 TNF - α、IL - 10 和 IL - 1β，激活 p38 和 NF - κB 信号通路，导致炎症或细胞凋亡。此外，电子烟会刺激上皮细胞释放 β - 防御素，参与炎症反应。
电子烟会增加哮喘小鼠的嗜酸性粒细胞计数和 2 型炎症相关细胞因子 IL - 4、IL - 5 和 IL - 13 的水平，增加气道高反应性，促进气道炎症。2 型炎症细胞因子与 IL - 1β 和 TNF - α 一起，会放大哮喘中的炎症反应，加重病情。小鼠模型也证实，电子烟会增加巨噬细胞和中性粒细胞等免疫细胞，以及多种 COPD 相关细胞因子，包括 CCL2、IL - 4、IL - 13、IL - 10、M - CSF 和 TNF - α。这些增加的炎症因子和趋化因子会导致免疫细胞进一步浸润到呼吸道，导致成纤维细胞、杯状细胞和上皮细胞功能障碍，最终导致肺气肿、黏液积聚、炎症和肺纤维化。
3. 电子烟与氧化应激：细胞内过量的活性氧（ROS）会导致氧化应激。谷胱甘肽是维持细胞氧化还原平衡的关键分子，参与清除自由基和 ROS。吸入电子烟烟雾会降低肺细胞中的谷胱甘肽水平，可能导致氧化应激，最终引发炎症。在某些情况下，电子烟会刺激肺泡巨噬细胞产生 ROS，导致肺上皮损伤和中性粒细胞在损伤部位浸润，加剧炎症、黏液产生和肺泡细胞破坏，导致气道阻塞。
欧洲呼吸学会的一份特别工作组报告指出，氧化性化学物质会损害细胞膜，导致内皮功能障碍和炎症，促进动脉粥样硬化，并激活血栓形成。氧化性化学物质被认为是吸烟者患心血管疾病的主要原因。一项横断面研究也观察到类似结果，健康的年轻电子烟使用者循环免疫细胞中的氧化应激增加，表明未来存在心血管疾病风险。
电子烟与相关慢性气道炎症性疾病
- 电子烟与 COPD：COPD 发展的主要机制之一是肺部免疫炎症反应，尼古丁是导致这种炎症反应的主要因素。电子烟中的尼古丁和其他化学物质可能通过类似机制促进 COPD 的发展。电子烟气溶胶含有尼古丁和加热溶剂的降解产物（如丙烯醛和环氧丙烷），以及调味剂如肉桂醛，这些物质可诱导氧化应激和炎症反应。这些反应会引发细胞反应，包括呼吸免疫细胞功能受损、上皮屏障功能降低、细胞膜流动性和蛋白质扩散减少。这些病理生理变化最终可能导致气道重塑、黏液过度分泌和纤维化，从而促进 COPD 的进展。电子烟还会诱导肺内皮和上皮细胞凋亡，以及上皮细胞铁死亡，进一步加剧 COPD 的发展。铁死亡是一种受调控的细胞坏死形式（RCD），与组织炎症密切相关。有文献报道，香烟烟雾诱导 NCOA4 介导的铁蛋白吞噬，导致游离铁增加，进而增加肺上皮细胞的铁死亡，加剧 COPD 的进展。然而，另一项研究发现，长期暴露于电子烟蒸汽会破坏肺脂质平衡，损害免疫功能，这一过程并非由尼古丁引起，而是与电子烟溶剂如丙二醇和植物甘油有关。这些变化会增加流感感染期间的炎症和组织损伤。
长期吸入电子烟会导致肺组织结构变化。对小鼠模型的研究表明，长期暴露于电子烟气溶胶会增加乙酰胆碱刺激后的气道阻力，并诱导肺气肿。研究表明，电子烟可使肺泡空间增加 17.5 ± 1.4%，含尼古丁的电子烟还会增加肺内皮通透性。内皮通透性的增加会增加单核细胞和中性粒细胞等免疫细胞浸润到呼吸道的概率，进一步扩大免疫反应，加重呼吸道炎症。长期使用电子烟可能导致支气管壁增厚、中央气道间质纤维化、支气管狭窄和管腔不规则，导致气道阻塞和病情逐渐恶化。
电子烟的使用还与 COPD 患者肺功能下降和急性加重频率增加有关。美国的一项流行病学研究表明，电子烟使用者的 COPD 患病率增加 8 ± 2%（p < 0.001）。曾使用电子烟的 COPD 患者在 5 年内更易出现疾病进展，与从未使用过电子烟的患者相比，肺功能（FEV1）下降更快（43 mL / 年 vs. 34 mL / 年；p = 0.003）。此外，电子烟的使用与 COPD 急性加重次数增加有关（p = 0.01）。长期使用电子烟可通过诱导氧化、快速反应和细胞死亡导致气道功能衰竭、肺功能下降和 COPD 进展，同时增加急性失能的风险。
2. 电子烟与哮喘：慢性炎症和气道高反应性是支气管哮喘的关键病理生理特征，表现为气道对非特异性刺激的反应性增加，导致气道平滑肌收缩、气道阻力增加和气流受限。研究表明，电子烟中的尼古丁会增加炎症细胞（包括嗜酸性粒细胞）从血液向气道的浸润，刺激 2 型炎症细胞因子如 IL - 4、IL - 5 和 IL - 13 的产生，并促进黏蛋白分泌，加剧气道炎症和高反应性，最终加重哮喘。小鼠模型已证明，电子烟中的尼古丁和丙二醇 / 植物甘油（PG/VG）会增加小鼠的气道高反应性，而电子烟中的丙烯醛会导致炎症细胞增殖和气道高反应性增加（P < 0.05）。在卵清蛋白（OVA）诱导的哮喘小鼠模型中，研究人员发现电子烟中的甲醛激活了 TRPV4 - p38 MAPK 通路，进一步加重气道高反应性。
哮喘患者易出现呼吸道黏膜免疫受损，电子烟会进一步损害呼吸道黏膜的免疫功能，包括上皮细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的功能，影响哮喘的发展、严重程度和急性加重。研究发现，使用电子烟与哮喘急性加重之间存在显著关联。此外，使用电子烟会显著降低哮喘患者的肺功能（降低 FEV1/FVC 比值和呼气峰值流速（PEF）），并使呼出一氧化氮（FeNO）分数和呼出气冷凝物（EBC）的 pH 值分别增加 3.60 ppb（p = 0.001）和 0.15（p = 0.014）。FeNO 和 EBC 等非侵入性检测方法越来越多地用于分析气道炎症，这些指标与气道炎症和不良预后呈正相关。
可见，电子烟通过尼古丁和有害化学物质增强气道刺激和高反应性，损害呼吸免疫功能，导致疾病发生、肺功能下降，并增加哮喘急性加重的风险。
3. 电子烟与呼吸道感染：气道上皮是抵御外部有害刺激的第一道防线，电子烟可通过影响纤毛运动、黏液清除和破坏上皮紧密连接，降低呼吸道黏膜免疫和防御能力。研究表明，长期暴露于电子烟会改变人类支气管上皮蛋白质组，黏蛋白水平（包括 MUC5AC 和 MUC4）升高。此外，电子烟会下调与纤毛组装和运动相关的基因（DNAH10 和 FOXJ1）的表达，导致气道上皮纤毛细胞减少。电子烟中的尼古丁可诱导囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）功能障碍，延迟纤毛清除，损害黏液纤毛防御功能。研究还表明，电子烟会改变气道上皮的黏蛋白表达水平（如 MUC1 表达增加），导致黏液栓形成，积聚在气道腔内，影响气道气流。电子烟中的各种化合物，如尼古丁和调味剂，会导致上皮损伤，影响上皮细胞的紧密连接和黏附连接，破坏气道上皮屏障的完整性。
在破坏气道上皮后，电子烟会削弱呼吸道对细菌和病毒感染的防御能力，导致病原体载量增加，对呼吸道病原体的易感性增强。<
