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Take Home Message
• 懸浮微粒會對人體造成威脅，小於2.5 微米的懸浮微粒可深入肺部，更小的顆粒可進入血液並影響各個器官，包含大腦。
• 研究發現香菸氣膠可能導致神經細胞氧化壓力上升，引發細胞死亡機制，對神經系統造成不利影響。
• 芸香苷被發現可減輕香菸氣膠引起的氧化壓力損傷，這些研究結果有助於更了解香菸氣膠對細胞的影響和保護策略。

懸浮微粒（particulate matter, PM）是一種懸浮在空氣中、以固體顆粒或液滴形式存在的複雜混合物。它的來源可能是自然形成，例如森林火災或風化的岩石；也可能由人類活動造成，例如駕駛車輛、工業燃燒排放、香菸的煙霧等。許多流行病學研究已證實，若人體長久暴露於懸浮微粒的環境下，將會對健康造成嚴重影響，並導致呼吸道疾病（氣喘、慢性阻塞性肺病、肺癌)、心血管疾病（心律不整、血栓、動脈粥狀硬化)、腦部相關（阿茲海默症、帕金森氏症、腎臟相關（第二型糖尿病、慢性腎臟病）等疾病的發病率上升與惡化。

懸浮微粒的粒徑尺寸影響

懸浮微粒的形式多樣，科學家為了確認懸浮微粒和疾病的關聯，進一步將懸浮微粒依照大小分類和研究。目前已知懸浮微粒的大小會對健康造成不同程度的威脅：

• 較大的懸浮微粒會沉積在上呼吸道（口腔、咽喉）。
• 小於1 微米（μm）的懸浮微粒將有極高的機率會到達肺泡的表面。
• 比微米等級更小的懸浮微粒則可能通過血液循環到達全身，進而影響各個器官。

此外，已經有流行病學研究顯示，小粒徑懸浮微粒對人體健康的危害可能比大粒徑懸浮微粒更加嚴重。

香菸的危害

香菸煙霧是全球最大的公共衛生威脅之一，每年造成超過800 萬人死亡，其中有700 多萬人因直接使用香菸，約有120 萬人是因接觸到環境香菸煙霧。而環境香菸煙霧（environmental tobacco smoke, ETS），也就是俗稱的二手菸，正是室內懸浮微粒的主要來源之一。流行病學研究指出，二手菸造成的被動吸菸會顯著增加許多疾病和健康問題的發生風險，尤其在兒童相關疾病和癌症上更為顯著。因此，無論是主動抽菸還是被動吸菸，都會對人體健康造成巨大的影響。

香菸在燃燒過程中產生的香菸煙霧可分為主流煙與側流煙，這兩種煙霧都會對室內空氣汙染產生重大影響。主流煙的懸浮微粒大小介於0.35 ～0.4 μm； 側流煙的顆粒較小， 約0.15 ～ 0.25μm，這兩種煙霧中的化學成分都容易深入肺部、被細胞吸收。可怕的是，這些香菸煙霧中的化學成分含有多種有毒化學物質，其中都包含大量的多環芳香烴（polycyclic aromatic hydrocarbons, PAH）。PAH 對人體健康有許多不利的影響，例如短期暴露於高濃度的PAH，會產生眼睛和皮膚刺激、噁心、嘔吐、發炎等症狀；長期暴露則會導致腎臟和肝臟受損及誘發黃疸與白內障。此外，PAH 還可能干擾內分泌系統，並對生殖和免疫功能產生有害影響，甚至導致DNA 損傷或基因突變。

找出香菸氣膠的致病原因

在中山大學氣膠科學研究中心的推動下，筆者團隊著手針對市售香菸在燃燒過程中所產生的煙霧，觀察香菸氣膠樣品〔註〕對於來自三種不同組織的細胞株造成的影響，分別為神經細胞SH–SY5Y、肺泡上皮細胞A549、腎臟細胞HEK293T。團隊利用微孔均勻沉積衝擊器將香菸氣膠依粒徑大小分成11 種階層（表一），讓香菸氣膠被蒐集在濾紙上，再進行後續實驗分析。初步觀察發現香菸氣膠粒徑大部分都小於1 μm 且集中分布於0.56 ～ 0.10μm 間。在各階層中皆有含量不一的PAH，而在粒徑小於1 μm 的香菸氣膠則發現較多種類的PAH化合物，其中又以菲（phenanthrene）的含量最高。此外，分子量大且結構複雜的PAH，例如一級致癌化合物苯芘（Benzo[a]pyrene, BaP）就較容易分布於小粒徑的氣膠內，更加凸顯出香菸氣膠對人體健康的威脅性。

〔註〕香菸燃燒過程中會產生氣體分子（gas phase）與懸浮粒子（particular matter），在我們的實驗中將香菸氣膠定義為香菸燃燒過程中產生的懸浮微粒，後續的實驗也是僅針對懸浮粒子進行成分分析，並未包含氣相中的化學分子。

實驗結果也進一步顯示，香菸氣膠中的有機化合物表現出比水溶性化合物更大的細胞毒性。而在三種不同的測試細胞株中，神經細胞SH–SY5Y 對於香菸氣膠呈現較低的耐受性，香菸氣膠會導致細胞內及粒線體內的氧化壓力明顯上升，並造成粒線體的膜電位顯著下降、製造三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）的能力也下降，導致粒線體功能失常。此外，實驗中以Caspase–1、Caspase–3 和LC3–II 活性定量， 觀察到暴露於香菸氣膠後會造成三種細胞內對應的三種活性皆上升……【更多內容請閱讀科學月刊第661期】