喫煙と酸化ストレス：タバコが老化を早める仕組みと禁煙後の変化

かんたんな答え： タバコの煙には、DNA、たんぱく質、細胞膜を傷つけるフリーラジカル、つまり活性酸素種（ROS）が非常に高い濃度で含まれています。喫煙者は酸化ストレスの指標が高く、抗酸化物質の濃度が低くなっており、これが動脈の病気、肺の病気、肌の老化、がんに関わっていると考えられています。ある研究では、主要な指標がタバコなしの2週間で有意に下がりました。

「タバコは老ける」という言い方は気軽に使われますが、その裏には酸化ストレスという正確な生物学的仕組みがあります。これを理解すると、見た目の老化だけでなく、喫煙者が細胞のレベルで速く老化する理由と、禁煙がこのダメージの一部を本当に元に戻す理由がわかります。

酸化ストレスとは

体のすべての細胞は代謝反応でエネルギーをつくっており、その過程で活性酸素種（ROS）が生まれます。対になっていない電子をもつ、不安定な酸素を含む分子です。この「フリーラジカル」は化学的に反応しやすく、自分を安定させるために周りの分子から電子を奪います。

少量のROSには、免疫による防御や細胞間の情報伝達といった生物学的な役割があります。しかし、ROSの産生が細胞の中和する力を上回ると、酸化ストレスが起きます。ROSが、DNA、たんぱく質、脂質（細胞膜）を見境なく攻撃するのです。

体には、ROSを中和する抗酸化防御の仕組みがあります。スーパーオキシドジスムターゼやカタラーゼといった酵素と、ビタミンCやEのような食事からとる抗酸化物質です。健康は、このバランスを保てるかどうかにかかっています。

タバコの煙がこの仕組みを圧倒する仕組み

タバコの煙は、人が体の外から受ける酸化ストレスの源として、最も強力なものの一つです。煙には次のものが含まれています。

煙そのものに含まれるフリーラジカル：

ガス相にある、非常に多くの小さく反応性の高いラジカル。煙の中の一酸化窒素が酸化するにつれて絶えず生まれます
タールに保持された寿命の長いラジカル。スーパーオキシドや過酸化水素をつくり続けることがあります
燃焼で生じる窒素酸化物のラジカル
有機ペルオキシルラジカル

吸い込んだ後にラジカルを生み出す化合物：

タールに含まれるカテコールは、酸化還元サイクルを繰り返してラジカルを生み出し続けます
アクロレインは、体の主要な抗酸化分子であるグルタチオンを直接減らします
燃焼で生じるキノンは、酵素の働きでスーパーオキシドラジカルを生み出します

炎症の連鎖による増幅：

タバコの煙は、肺のマクロファージと好中球を活性化します
これらの免疫細胞は、本来の働きの一部として、さらにROS（NADPHオキシダーゼがつくるスーパーオキシド）を放出します
喫煙による慢性的な炎症は、自ら回り続けるROSのサイクルをつくります

その結果、喫煙者には肺だけでなく、血液、心臓血管系、そして血流が届くあらゆる組織に、全身性の酸化ストレスが生じます。

フリーラジカルが傷つけるもの

DNA： ROSは特定のDNA損傷、特に8-ヒドロキシデオキシグアノシン（8-OHdG）を引き起こします。G→Tの塩基転換を起こす変異したヌクレオチドです。G→Tの変化は喫煙者の肺がんによく見られますが、その多くは酸化だけでなく、タールの発がん物質がDNAに結合することで起きています。修復されない損傷は、がんにつながることがあります。

たんぱく質： カルボニル化やシステイン残基の酸化といった、たんぱく質の酸化による変化は、その働きを変えてしまいます。酵素、構造たんぱく質、情報伝達分子が影響を受けます。酸化したたんぱく質は年齢とともに細胞にたまり、喫煙者ではこうした指標の一部が高くなっています。

脂質（細胞膜）： ROSは脂質過酸化を始めます。細胞膜の多価不飽和脂肪酸を傷つける連鎖反応です。酸化LDLコレステロールは動脈のプラークを進める要因の一つと考えられており、喫煙が心臓に与える影響の背景にあるいくつかの仕組みの一つです。

コラーゲンとエラスチン： 肌のハリと弾力を保つこれらのたんぱく質は、ROSで傷つくことがあります。酸化ストレスは、コラーゲンがつくられにくくなることや血流の低下と並んで、喫煙者の肌が早く老化する仕組みの一つと考えられています。

喫煙者で測定できる酸化ストレスの指標

研究ではいくつかの指標が測られています。

F2-イソプロスタン：脂質の損傷を示す標準的な指標です。ある研究では、血中の遊離F2-イソプロスタンが平均で非喫煙者の約2.3倍でした（242対103 pmol/L）
8-OHdG：DNAの酸化損傷を示す指標で、喫煙者では一般に高くなっています
グルタチオン：体の主要な抗酸化分子です。喫煙によって、血漿中のグルタチオンのうち酸化型の割合が増えます
ビタミンC：喫煙者は血中濃度が低い傾向があり、そのためアメリカの食事指針は喫煙者に非喫煙者より1日35 mg多くとるよう勧めています

食事からとる抗酸化物質が減ることは特に注目に値します。喫煙者は抗酸化物質をより多く必要としている一方で、食生活の質が低いことも多いからです（喫煙と食習慣には相関があります）。

全身の老化への影響

研究者が、暦の上で同じ年齢の喫煙者と非喫煙者の生物学的年齢（DNAメチル化時計、テロメアの長さ、炎症の指標で測ったもの）を比べると、次のことがわかります。

喫煙者は、こうした指標のいくつかで生物学的に年をとって見える傾向があり、喫煙は数千か所のDNAにメチル化の変化を残します
テロメア（年齢とともに短くなる、DNAを守る末端の部分）は、喫煙者で短い傾向があります

喫煙で何「年」分老化が進むかは研究や指標によって異なるため、一つの数字は示しません。酸化ストレスは、炎症や直接のDNA損傷と並ぶ、老化への複数の経路の一つです。

抗酸化サプリメントは役に立つか

誰もが思う疑問は、喫煙者は抗酸化サプリメントを飲めば埋め合わせできるのか、ということです。

ランダム化比較試験の答えは「いいえ」です。男性喫煙者29,133人を対象にしたフィンランドのATBC試験では、ベータカロテンを与えられた人のほうが肺がんが少なくなるどころか、多くなりました。アメリカのCARET試験も同じ理由で早期に中止されました。肺がんを防ぐための薬とサプリメントに関するコクランレビューでは、リスクを下げたサプリメントは一つもありませんでした。なぜベータカロテンが害になったのかは、完全にはわかっていません。

果物と野菜の多い食事は誰にとってもよいものですが、煙の害を打ち消す食べ物や錠剤はありません。タバコを吸っている人は、高用量のベータカロテンのサプリメントを飲まないでください。

禁煙すると何が起きるか

すぐに： 煙に含まれるラジカルを吸い込まなくなります。
2週間： 1995年の研究では、喫煙者は脂質の酸化損傷の標準的な指標であるF2-イソプロスタンの血中濃度が非喫煙者より高く、2週間タバコを断つとその濃度が有意に下がりました。
長期的に： ほかの指標や炎症がどのくらいの速さで落ち着くかはあまり研究されておらず、信頼できる時間の目安は見つかりませんでした。

肌の酸化ダメージについて：コラーゲンとエラスチンの産生は再開できます。すでに受けたダメージが完全に元に戻るわけではありませんが、新しいコラーゲンがつくられ、続いていた酸化による攻撃が減ることで、数か月から数年かけて肌の状態は少しずつよくなります。詳しくは禁煙後の肌の変化をご覧ください。

参考文献

Church DF, Pryor WA. "Free-radical chemistry of cigarette smoke and its toxicological implications." Environ Health Perspect, 1985. PubMed
Pryor WA, Stone K. "Oxidants in cigarette smoke." Ann N Y Acad Sci, 1993. PubMed
Rahman I, Biswas SK, Kode A. "Oxidant and antioxidant balance in the airways and airway diseases." Eur J Pharmacol, 2006. PubMed
Moriarty SE et al. "Oxidation of glutathione and cysteine in human plasma associated with smoking." Free Radic Biol Med, 2003. PubMed
Morrow JD et al. "Increase in circulating products of lipid peroxidation (F2-isoprostanes) in smokers." N Engl J Med, 1995. PubMed
ATBC Cancer Prevention Study Group. "The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers." N Engl J Med, 1994. PubMed

よくある質問

酸化ストレスは、喫煙者の見た目の老化の原因になりますか？

原因の一つである可能性が高いと考えられます。喫煙者の肌はコラーゲンをつくる量が少なく、分解される量が多くなっており、血流の低下と並んで酸化ストレスも関わっていると考えられています。双子の研究では、喫煙者の顔は目に見えて速く老けていました。喫煙と肌の老化をご覧ください。

禁煙すると、酸化ストレスはどのくらいの速さでよくなりますか？

ある研究では、酸化ダメージの主要な指標であるF2-イソプロスタンの血中濃度が、タバコなしの2週間で有意に下がりました。ほかの指標はあまり研究されていないため、全体についての信頼できる時間の目安はありません。

ビタミンEやCで、喫煙者を酸化ダメージから守れますか？

喫煙者を守ると示されたサプリメントはありません。大規模な試験では、ベータカロテンのサプリメントで喫煙者の肺がんが増え、コクランレビューでも肺がんのリスクを下げたサプリメントは見つかりませんでした。効果があるのは、タバコをやめることです。

電子タバコは、タバコより酸化ストレスが少ないですか？

電子タバコのエアロゾルに含まれるフリーラジカルは、タバコの煙よりはるかに少ないと測定されていますが、ゼロではありません。リキッドを加熱すると反応性の高い化合物ができることがあり、一部の香料もそれを増やします。イギリスの2022年のエビデンスレビューでは、電子タバコを吸う人の有害化学物質の指標はタバコを吸う人よりずっと低くなっていました。害が少ないことは、無害ということではありません。タバコを吸っていない人は、電子タバコを始めないでください。