喫煙者の肺における視覚的、細胞的、分子的および機能的変化
多くの人が、喫煙者の肺と正常な健康な肺の違いについて聞いています。 あなたは、喫煙する人の黒くて醜い見た目の肺を描写したポスターを思い出すかもしれません。 それは本当に起こりますか？ たばこの煙は実際に肺に何をするのですか？
喫煙者の肺と正常な健康な肺の違い
タバコの煙が肺に及ぼす影響を実際に理解するには、解剖学（肺の外観がどのように変化するか）と生理学（喫煙者の肺の機能が健康な肺の機能とどのように異なるか）の両方を調べる必要があります。
しかし、それ以上に深く掘り下げたいと思っています。 喫煙者の肺は、肉眼で見ることができる変化から始めて、顕微鏡下で見るには小さすぎる遺伝的変化までどのように見えますか？
私たちが以前に話したポスターはうそではなかった。 タバコにさらされた肺全体を見ることができれば、あなたが目にするものから始めましょう。
喫煙者の肺はどのように見えますか？
上の写真は、生涯にわたる喫煙者の肺が肉眼による目視検査のようなものであることを正直に示しています。 すべての黒い肺がタバコの煙に関係しているわけではないことを述べることが重要です。 吸入することができる他の刺激物は、石炭鉱夫に時々見られる黒色肺疾患などのこのような外観を引き起こすこともある。 それでも、人が人生で喫煙をしているかどうかにかかわらず、一連の肺を見るときにはとても簡単です。
黒や茶色の色はどこから来ますか？ あなたがたばこの煙を吸うと、数千種類の小さな炭素系粒子が吸入されます。
私たちの体は、あなたが望むならば、これらの粒子を扱う特殊な方法を持っています。
あなたがタバコの煙を吸うとすぐに、あなたの体は有毒な粒子が侵入したという事実に注意を喚起します。 炎症細胞が現場に突入する。 マクロファージと呼ばれる白血球の1つのタイプは、私たちの免疫システムの「ゴミ箱」と考えることができます。マクロファージは、貪食と呼ばれる過程でタバコの煙中の茶褐色の粒子を本質的に「食べます」。
これらの粒子はゴミトラックの細胞にも損傷を与える可能性があるため、小さな小胞に囲まれて有毒廃棄物として保管されます。 そして彼らはそこに座る。 破片を含むマクロファージが胸部の肺およびリンパ節に蓄積するにつれて、より暗い肺が現れる。
喫煙者の肺細胞レベルで
サイズを小さくして肺をより詳細に見ると、ますます多くのタバコ関連の傷害が見られる。 顕微鏡下では、細胞と周辺の組織はよく整備された都市として見えるようになりますが、有毒な煙の雲に襲われた都市はその上に落ちています。
繊毛：繊毛は、気管支を覆う小さな髪のような付属物であり、細い細気管支である。 繊毛の仕事は、気道に進入した異物を捕らえ、それを波のような形で喉の上および喉に推進させることです。 喉から、この物質は胃酸で飲み込まれて破壊されます。
残念なことに、アクロレインやホルムアルデヒドなどのタバコの煙中の毒素は、これらの繊毛を麻痺させるため、機能を果たせません。 この結果、細胞レベルと分子レベルの両方でダメージを受けうる肺の中に他の毒素（70種類を超える発ガン物質）と感染性生物が残され、癌や他の病気につながる変化が起こります。
粘液：気道内の現場に引き込まれた炎症細胞は、たばこの煙中の有害な化学物質に反応して粘液を分泌する。 この粘液は、ガス交換が行われる最小の気道に達する酸素富化空気の量を制限し得る。 粘液はまた、有害な細菌の増殖のための繁栄の場を提供することができます。
エアウェイズ：顕微鏡の下では、気道は伸びているように見えます。これは古いペアの弾性のようです。 タバコ煙の成分によって引き起こされるこの弾性の減少は、重要な機能的影響も有する（後述する）。
肺胞：肺胞は、我々が呼吸する酸素の最終的な肺ベースの気道および肺の中で最も小さい。
これらの肺胞には、エラスチンとコラーゲンが含まれているため、インスピレーションとともに拡張し、有効期限が切れると収縮します。 全体として、あなたの肺胞の表面積はおよそ70平方メートルです。もしあなたがそれらを平らに置いてそれらを終わりに置くと、それらはテニスコートを覆うでしょう。
タバコの毒素は、いくつかの方法でこれらの小さな構造物を傷つける。 毒素が薄い壁を傷つけて破裂させるのは簡単です。 たばこの煙はまた、そのまま残っている肺胞に損傷を与え、伸び縮みする能力を低下させる。
肺胞への損傷は自己永続的な問題である。 より多くの肺胞が損傷すると、より多くの肺胞の膨張および破裂をもたらす肺胞内のより多くの空気閉じ込め（空気を呼吸することができない）がある。 一般に、肺胞の大部分は、交換のために存在する酸素が少ないことによる低酸素症が起こる前に損傷を受けていなければならない。 肺胞と毛細血管との間の酸素交換の問題は、機能の下でさらに議論される。
毛細血管：細胞レベルでは、損傷した肺組織だけではありません。 最小の気道に密接に関連している最も細い血管、毛細血管もタバコの煙によって損傷を受ける。 喫煙は、より大きな血管（最終的には心臓発作につながる可能性があります）への損傷を引き起こすことができるのと同様に、肺壁の毛細管壁の瘢痕化および肥厚を引き起こし、酸素が通過してヘモグロビンと結合する必要があります赤血球は肺から身体の残りの部分に運ばれる。
分子レベルでの喫煙者の肺：遺伝学とエピジェネティクス
喫煙が肺がんなどのいくつかの肺疾患をどのように引き起こすのかを実際に理解するためには、細胞の内部を分子レベルまで深く見る必要があります。 これは顕微鏡で直接見ることができないレベルです。
私たちの肺細胞のそれぞれの核には、細胞の青写真であるDNAがあります。 このDNAには、細胞が成長し、機能し、修復するために必要なすべてのタンパク質を作成するための説明書が含まれています。
細胞の一連の突然変異が肺癌と喫煙との関連を担っていると聞いているかもしれませんが、多くの突然変異は細胞が癌化する前に通常起こります。 事実、タバコに曝露された単一の肺細胞には、通常数千もの突然変異が存在する。
肺細胞のいくつかの遺伝子は、細胞の増殖および分裂の原因となるタンパク質をコードする。 癌遺伝子と呼ばれる遺伝子の1つのタイプは、細胞を増殖させ、分裂させる（たとえそうであってはならないときでも）。 腫瘍サプレッサー遺伝子と呼ばれる他の遺伝子は、損傷したDNAを修復するタンパク質をコードし、修復できない損傷細胞を排除する。
たばこの煙中のいくつかの成分が突然変異を引き起こすことが判明しているが（発癌性である）、研究はたばこが特に癌を引き起こす可能性のある損傷を引き起こす方法を示している。 例えば、いくつかのタバコ発癌物質は、損傷細胞を修復するタンパク質をコードする腫瘍抑制遺伝子であるp53遺伝子に突然変異を生じさせ、癌細胞が生まれないように排除する。
最後に、タバコは喫煙によって引き起こされる遺伝的変化に加えて、肺細胞においても「エピジェネティック」変化を引き起こす可能性がある。 エピジェネティックな変化とは、細胞のDNAの実際の変化を指すのではなく、遺伝子が発現する方法を指します。
喫煙者の肺と健康な肺の機能に関する事実：生理学
喫煙者の肺には構造的に多くの変化が起こるのと同様に、機能レベルでもいくつかの変化があります。 喫煙者と喫煙していない人とを比較する肺機能検査は、喫煙している十代の若者であっても非常に早い段階で変化を示すことが多く、症状が出現するずっと前です。
喫煙者の肺と健康な肺の肺容量
可能な限り最も深い呼吸を可能にするために呼吸できる総肺容量または総空気量は、いくつかの方法で喫煙することによって減少します。 喫煙は胸の筋肉を損傷させ、深呼吸に必要な拡大を減らすことができます。 気道における平滑筋の弾力性も同様に影響され、弾性の喪失と相まって、呼吸する空気の量も制限することができる。 また、微視的なレベルでは、肺胞の数が少なくなったり、肺胞に到達できない場合には、息の摂取も影響を受けます。 これらの力はすべて一緒に働いて肺の能力を低下させる。
肺容量に加えて、喫煙は、肺の毛細血管から肺胞に移される二酸化炭素を吐き出すことが困難になる。 上記のように、大気道の弾力性の低下および肺胞の反跳の減少は、空気の捕捉をもたらす。 これにより強制呼気量が減少する。
ありがたいことに、研究者は、 2週間後に起こる喫煙をやめることの利点の 1つは、肺容量と呼気量の両方の増加であることに気づいた。
喫煙者の肺と健康な肺の酸素交換
これは、肺胞に入り込む酸素の能力だけでなく、存在する健康な肺胞の数さえも伝えます。 その肺胞に到達する酸素は、肺胞の単一の細胞のライニングを通過し、次に毛細血管の二重細胞層を通過して、赤血球のヘモグロビンに到達して体の残りの部分に送達されなければならない。
上記のように、たばこの煙は肺胞と毛細血管の内面の両方に影響を及ぼし、2つの間の酸素と二酸化炭素の通過をより困難にする。 ガス交換のために利用できる表面積が小さいだけでなく、交換が妥協される。 肺胞と毛細血管の傷跡の壁を酸素が通り抜けるのは難しい。 拡散能力は、肺機能試験であり、肺胞から血流への移行を可能にするこのガスの能力を測定する。
喫煙者の肺の他の生理学的変化
喫煙者の肺にはさらに多くの変化があり、ここで言及されたものは表面に触れるだけです。 これらの変化のいくつかは可逆的ではありませんが、被害を最小限に抑え、身体を修復して修復することができるようにすることは、あまりにも遅すぎることはありません。
ボトムライン：喫煙者と非喫煙者の肺
喫煙者の肺の構造的および機能的変化をすべて見てみると、禁煙の重要性が強調されていますが、肺だけではありません。 タバコはほぼすべての体のシステムで役割を果たすため、喫煙によって引き起こされる多数の病気があります。 それはまた、懸念される肺癌だけではありません。 あなたがまだ今日止まるのをやめようと思えば、喫煙によって引き起こされるこの癌のリストを見てください。
喫煙をやめる：ヘルプは利用可能です！
ありがたいことに、いつでも喫煙をやめることは、肺へのダメージを止めることができ、習慣に関連する病気や癌を発症するリスクを減らすことができます。 それは簡単ではないことが分かっています。それは可能です。 今日から喫煙のレッスンをやめて、習慣を蹴る最後の試みを成功させましょう。
ソース：
Baglietto、L.、Ponzi、E.、Haycock、P。 診断前の末梢血サンプルで測定されたDNAメチル化の変化は、喫煙および肺癌リスクと関連している。 国際がんのジャーナル 。 2016年9月15日（印刷前にEpub）
疾病管理と予防センター。 タバコの煙が病気を引き起こす方法：喫煙の原因となる病気の生物学と行動基準：外科医の一般的な報告。 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons、D.、Byers、L.、およびJ. Kurie。 喫煙、p53突然変異、および肺癌。 分子癌研究 。 2014. 12（1）：3-13。