郑州烟草研究院卷烟减害研究成果集览(三) 卷烟安全性毒理学评价体系的建立

针对卷烟烟气复杂体系安全性毒理学评价的难题,在国内首次研制了卷烟烟气动物染毒装置和卷烟体外毒理学主流烟气暴露装置,建立了包括动物吸烟急性毒性实验、鼠伤寒沙门氏菌     

毒理学在卷烟安全性评价中的应用

综述毒理学试验在卷烟烟气安全性评价中应用,介绍毒理学试验中体外和体内试验的原理以及两种试验方法在卷烟烟气安全性评价中的差异性,旨在为低危害卷烟制品的开发及安全性评价提供理论基础。     

新型烟草制品毒理学评价研究进展

为了解新型烟草制品的健康风险评估进展,对加热非燃烧型烟草制品、无烟气烟草制品和电子烟三类新型烟草制品的毒理学评价研究进行了综述。临床前毒理学评价是新型烟草制品健康风险评估程序中一个重要组成部分。1碳加热型和电加热型卷烟的毒理学评价方法包括细菌致突变试验、染色体畸变分析、姊妹染色单体交换试验、细胞毒性试验、DNA损伤分析、胞内相关酶分析等体外试验,以及皮肤涂抹致肿瘤、烟气吸入动物模型实验。加热非燃烧型卷烟的毒性低于传统卷烟。2无烟气烟草制品的毒理学评价方法包括Ames试验、细胞毒性试验、细胞增殖试验、细胞凋亡试验、染色体畸变分析、姊妹染色体交换试验、微核分析等体外测试,以及动物模型实验。无烟气烟草制品对人体健康有不利影响。3电子烟临床前毒理学评价研究较少。因此,发展一系列适合不同类型烟草制品的体外、体内毒理学测试方法,科学、客观、全面地评价新型烟草制品的健康影响,将成为我国烟草相关风险评估工作的重要内容之一。     

卷烟烟气体外毒理学测定方法研究进展

综述了卷烟烟气体外毒理学测定方法的研究现状及发展趋势,并对采用体外毒理学方法评定卷烟烟气的基因毒性和细胞毒性的原理进行了简要介绍。      

三维细胞支架的制备及在卷烟烟气细胞毒性评价中的应用

为开发用于卷烟烟气体外毒理学评价的三维细胞支架,采用高内相乳液法制备材料,以其为载体进行人肺腺癌细胞A549的三维培养,评价3R4F和CM8两种参比卷烟烟气总粒相物(TPM)的细胞毒性,并与二维平板培养细胞的实验结果进行了对比。结果表明:(1)A549细胞在三维细胞支架上可以吸附、增殖并融合形成细胞层,且在亲水改性支架上增殖更快;(2)培养21d后,三维细胞支架上A549细胞的吸光度(OD值)为3.601,高于二维平板上细胞长满(培养7 d)时的OD值(3.055);(3)3R4F和CM8卷烟烟气TPM浓度与二维平板和三维细胞支架培养的A549细胞存活率均具有良好的剂量-反应关系,且在高TPM浓度时,三维细胞体系下的细胞存活率高于二维细胞体系。该研究为卷烟烟气体外毒理学评价提供了一种新的三维细胞培养方法。     

卷烟烟气危害性指数研究

为评价卷烟产品的危害性,研究建立了一种新的卷烟烟气危害性评价方法.用于分析评价的163个卷烟样品购自于中国市场.在分析卷烟主流烟气中29种有害成分(包括4种TSNAs、3种PAHs、8种羰基化合物、7种酚类物质、HCN、NO、NOx、NH3、CO、烟碱和焦油等)以及4种毒理学指标(小鼠吸入急毒试验、细胞毒性试验、Ames试验和细胞微核试验)的基础上,建立了烟气有害成分与毒理学指标的函数关系.通过采用无信息变量删除法和遗传算法,筛选出了最具代表性的7种卷烟烟气有害成分,即CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛.多元线性回归分析表明,7种有害成分对毒理学指标影响显著,相关模型留一交叉验证的相对误差小于40%,对小鼠吸入急毒试验、细胞毒性试验、Ames试验和细胞微核试验的R2值分别为0.524、0.595、0.504和0.571.基于卷烟主流烟气中7种有害成分的释放量,建立了一种新的卷烟烟气危害性指数:H=Yco/C1+THCN/C2+YNNK/C3+YNH3/C4+YB[a]P/C5+YPHE/C6+YCRO/C7式中:Y--卷烟主流烟气有害成分释放量;C1～C7--参考值.应用研究建立的危害性指数对上述163个卷烟危害性进行了评价,结果表明,危害性指数排序不同于卷烟焦油量排序.     

前胡、矮地茶、槐米复合提取物在卷烟中的应用及其毒理学评价

为了降低吸烟的危害,对添加前胡、矮地茶、槐米复合提取物卷烟的燃吸品质及其烟气的危害性分别进行了感官评价和毒理学评价。结果表明:①含2‰该提取物的卷烟,香气丰满,烟味谐调,余味舒适;②含2‰该提取物的卷烟烟气急性毒性、染色体损伤的遗传毒性、细胞膜脂质过氧化损伤均明显低于未加提取物的卷烟;没有阳性致突变反应;哺乳动物细胞的细胞毒性和染色体畸变稍低于未加添加提取物的卷烟,但没有统计学差异。     

复方C卷烟添加剂的安全性及其降低卷烟危害作用

复方C是从多种药食两用功能性植物提取液中筛选的一种卷烟添加剂,对其在卷烟中应用的安全性及降低卷烟危害作用进行毒理学评价,结果表明:复方C对小鼠灌胃给药的半数致死剂量(LD₅₀)为15.1 mL/kg,对沙门氏菌株TA97、TA98、TA100和TA102均无致突变性,不诱发小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率增加。与对照烟比较,使用复方C添加剂的试验卷烟,动物吸烟的急性致死毒性作用明显减轻,细胞毒性、细胞氧化损伤、细胞膜损伤和染色体基因突变显著降低。此外,添加2‰复方C的卷烟,感官评吸结果,烟气丰满、谐调、余味干净、舒适。提示复方C可用作降低卷烟危害性的卷烟添加剂。      

两种抽吸模式下不同圆周卷烟主流烟气释放物及毒理学分析

为评价不同圆周卷烟的主流烟气释放物及其毒理学特征,以叶组相同的3种圆周卷烟为研究对象,分析了ISO和加拿大深度(HCI)抽吸模式下的主流烟气常规指标、烟气危害性评价指数(H)和体外毒理学指标,并考察了主流烟气常规指标的逐口释放规律。结果表明:(1)ISO抽吸模式下,中支卷烟主流烟气常规指标的单位烟碱释放量和H指数最低;HCI抽吸模式下,不同圆周卷烟主流烟气的单位烟碱H指数随着圆周的减小而降低。(2)在不同抽吸模式下,卷烟烟气总粒相物的细胞毒性整体上随卷烟圆周的减小而降低,遗传毒性和致突变性无显著差异。(3)不同圆周卷烟主流烟气常规指标的逐口释放量整体上呈现随抽吸口数增加而增加的趋势。     

烟草工业减害研究进展

从叶组配方、加工措施和辅助材料3方面综述了2004年以来国内外烟草工业卷烟减害研究进展,尤其是加工措施方面.认为卷烟减害是一项系统工程,烟草工业应对卷烟减害进行系统深入细致的研究,应强化叶组配方、加工措施和辅助材料方面的减害研究,既要研究对有害成分的影响,同时也要研究对烟气毒理学指标和吸味品质的影响.任何烟丝添加剂减害研究均应包括6个方面:添加剂安全性评价、烟气有害成分分析及添加剂成分分析、有害成分降低、添加剂热解产物分析、烟气感官评价和烟气毒理学评价.     

基于多目标决策的卷烟危害性评价

为建立评价卷烟危害性的方法,测定了20个国产和5个进口卷烟样品的焦油、7项有害成分释放量及4项烟气毒理学指标,根据多目标决策原理,将4项烟气毒理学指标转化成一个单一的指标——密切值,依此评价了卷烟的危害性,并考察了密切值与焦油释放量、根据7项有害成分释放量计算的危害性指数的关系。结果表明:①卷烟的密切值与焦油释放量之间的相关性较差;②密切值法对卷烟危害性的评价结果与危害性指数法的基本一致。密切值法可用于卷烟危害性评价。     

电子烟气溶胶的研究进展

本文介绍了电子烟的抽吸模式、电子烟气溶胶的捕集方法、物理特性、化学成分、环境烟气以及体外毒理学评价的研究进展,比较了电子烟气溶胶与传统卷烟烟气化学成分释放量,提出了电子烟气溶胶的重点研究课题,以期为我国烟草行业电子烟产品的研发提供参考和技术支持。     

烟草制品生物技术检测专题研讨会在郑州烟草研究院召开

围绕“烟草制品生物技术检测”和“烟草制品动物体内毒理学研究”等主题，2006年6月23日，郑州烟草研究院举办了“烟草制品生物技术检测专题研讨会”。毒理学研究是目前国际上烟草制品研究的热点，我国在该领域的研究目前尚处于起步阶段。博泰尔西北毒理学研究中心是一家专门从事体外毒理学研究的权威机构，在呼吸毒理学研究方面处于世界领先地位。应国家烟草专卖局外事司邀请，美国博泰尔西北毒理学研究中心的孟全新博士于2006年6月23日回国进行学术交流。孟全新博士针对“暴露于三种卷烟烟气细胞的细胞毒性和基因表达分析”作了专题报告，…     

富硒卷烟安全性分析与评价

以不同梯度富硒卷烟为试验材料,进行了富硒卷烟安全性分析与评价。结果表明,通过对外源添加硒烟叶进行小鼠细胞微核试验、细胞存活试验、细菌致突变性(AMES)试验和安全性评价,发现富硒卷烟安全性较高;添加有机硒的卷烟安全性优于添加无机硒的卷烟。     

卷烟烟气的毒理学指标与其重要有害成分之间的相关性

对22个牌号卷烟烟气的5项毒理学指标(MR值、SCE率、微核率、细胞死亡率和被动吸烟小鼠死亡率)和5项化学指标(焦油、烟碱、CO、TSNA和BaP)进行了相关分析和多元线性回归分析。结果表明:卷烟烟气生物效应与烟气中重要有害化学成分之间存在一定的相关性,其中TSNA是影响MR值、SCE率和细胞死亡率最重要的因素(P<0.01),而微核率和被动吸烟小鼠急性死亡率与焦油、烟碱、CO、TSNA、BaP均无相关性(P>0.05)。因此,大幅度降低卷烟烟气中的TSNA将有可能大大减少吸烟对健康的危害。     

卷烟主流烟气细胞毒性在5种细胞系中的反应差异

为考察不同细胞系对卷烟主流烟气细胞毒性检测结果的影响,为我国进行烟气毒理学评价选用适合的细胞系提供试验依据,选用中国仓鼠卵巢细胞系(CHO)、中国仓鼠肺细胞系(CHL)、中国仓鼠肺成纤维细胞系(V79)、人支气管上皮细胞系(BEAS-2B)和人肝癌细胞系(HepG2)共5种细胞系,采用中性红摄入法检测卷烟主流烟气总粒相物和气相物的细胞毒性。结果表明:5种细胞系对卷烟主流烟气总粒相物和气相物的反应敏感程度存在差异,对于烟气总粒相物,BEAS-2B最为敏感,HepG2最不敏感,CHL、V79和CHO产生的IC50差异无统计学意义;对于烟气气相物,CHO和BEAS-2B较为敏感,CHO产生的细胞抑制率与CHL、V79、BEAS-2B和HepG2的差异有统计学意义。综合考虑各细胞系对烟气总粒相物和气相物的敏感程度以及生长培养特点,认为CHO是较为理想的用于评价卷烟主流烟气细胞毒性的细胞系。     

基于两种细胞的卷烟烟气体外免疫毒性评价

为评价卷烟烟气总粒相物(TPM)的体外免疫毒性,选择小鼠淋巴瘤细胞(EL-4细胞)和小鼠巨噬细胞(Ana-1细胞)两种细胞,采用CCK-8法检测肯塔基3R4F参比卷烟烟气TPM染毒后细胞的存活率,采用Luminex液相芯片技术检测细胞上清液中20种细胞因子(FGF-basic、GM-CSF、IFN-γ、IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-12、IL-13、IL-17、KC、IP-10、MCP-1、MIP-1α、VEGF、MIG、TNF-α)的分泌量。结果表明:两种细胞经烟气TPM染毒后,随着染毒剂量的增加,EL-4细胞中GM-CSF、IL-10和VEGF的分泌量均下调;Ana-1细胞中MCP-1、MIP-1α和TNF-α的分泌量均上调;两种细胞中其余17种细胞因子的分泌量无明显变化。不同类型/来源的细胞对烟气的毒性效应有不同的反应,因此采用两种细胞有助于更好地评价卷烟烟气的体外免疫毒性。该方法具有快速、灵敏、高通量等特点,适用于卷烟烟气体外免疫毒性评价。     

胚胎干细胞试验及其在毒理学发育毒性安全性评价中的应用

为解决胚胎毒性体内筛选方法需要大量的动物及人力、耗时、耗力的问题,介绍了胚胎干细胞试验及其在毒理学发育毒性安全性评价中的应用.胚胎干细胞试验可同时检测不同受试物对细胞增殖和分化的影响,通过受试物对细胞及个体的发育毒性和致畸能力的判断,将受试物分成3类, 即无胚胎毒性、弱胚胎毒性和强胚胎毒性,该试验方法大大提高了体外替代实验的预测符合率.干细胞试验方法有望成为研究受试物胚胎毒性的体外替代实验模型。     

茶多酚二甲基亚砜合剂对卷烟烟气遗传毒性的防护作用

目的 研究卷烟烟气所致人支气管上皮细胞DNA损伤以及茶多酚二甲基亚砜合剂的保护作用, 为卷烟烟气对机体损伤的防护提供理论及实验依据。方法 将细胞分为5组: 空白组、卷烟烟气组、茶多酚保护组、二甲基亚砜保护组、茶多酚二甲基亚砜合剂保护组; 通过检测微核和多核细胞观察染色体损伤, 彗星实验及H2AX蛋白磷酸化检测DNA的损伤, 多核细胞法检测细胞HPRT突变。结果 BEAS-2B细胞经卷烟烟气染毒后, 细胞的微核率、多核率、拖尾率升高, H2AX蛋白磷酸化表达增高, HPRT突变率增高, 差异均有统计学意义(P<0.05), 茶多酚保护组、二甲基亚砜保护组能降低卷烟烟气诱发的DNA损伤, 合剂保护组的防护作用最好。结论 卷烟烟气对BEAS-2B细胞DNA具有损伤作用, 茶多酚二甲基亚砜合剂有较强防护作用。      

纤维素纸沟槽滤嘴选择性降低卷烟烟气中有害成分

为选择性降低卷烟烟气中的有害成分,以纤维素纸为载体涂布功能材料OPTI(含氨基聚合物),制备OPTI纤维素纸功能滤嘴,考察其对卷烟烟气焦油和有害成分释放量的影响,并进行了卷烟烟气体外毒理学检测。结果表明:(1)功能滤嘴能够高效选择性降低卷烟烟气中有害成分巴豆醛和氰化氢(HCN)的释放量,材料OPTI上墨量为(13.0±0.5)g/m~2时,焦油增加0.3%,巴豆醛降低35.8%,HCN降低57.2%;随着纤维素纸上材料OPTI上墨量的增加,烟气中巴豆醛和HCN的释放量降低;滤嘴具有良好的减害稳定性,存放10周后仍对烟气有害成分有高效降低作用。(2)与对照卷烟相比,对于纤维素纸上涂布OPTI材料的试验卷烟,细胞存活率略有提高,细菌致突变性和诱发微核率无明显差异。(3)将材料PEG6(聚乙二醇600)与OPTI复配后制备滤嘴,卷烟烟气焦油降低3.1%,苯酚、巴豆醛和HCN分别降低23.7%、24.6%和46.3%,烟气危害性评价指数下降0.91,而卷烟内在抽吸品质未受到明显影响。PEG6与OPTI复配材料是一种比较理想的减害纤维素纸涂料。