３．喫煙の生理・薬理
（１）たばこおよびたばこ煙の物理化学
１）葉たばこ
喫煙用に栽培される植物は、ナス科植物ニコチアナ属のニコチアナ・タバクム（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ Ｌ．）
で、主アルカロイドとしてニコチン（ｎｉｃｏｔｉｎｅ）、副アルカロイドとしてノルニコチン（ｎｏｒｎｉｃｏｔｉｎｅ）を
含む。通常の栽培たばこ品種は大別して、黄色種（Ｂｒｉｇｈｔ）、オリエント種（Ｔｕｒｋｉｓｈ）、バーレイ種（Ｂｕｒｌ
ｅｙ）および在来種（Ｄｏｍｅｓｔｉｃ）の４種である。
喫煙あるいはたばこ燃焼時に発生する煙中物質の質と量に影響を与える要素には、葉たばこ以外に、保湿、香気あるいは伸軟
性賦与などの目的で添加されるさまざまな香料も大きな役割を有し、大別すると洋酒、乾燥果実、シナモン、チョコレート、ス
パイス、メンソールなどがある。その種類、性質、使用量などは企業秘密として詳細は明らかにされない。
２）たばこの種類
喫煙用のたばこはその形態（ｔｙｐｅ）により、シガレット（紙巻たばこ）、シガー（葉巻たばこ）、パイプたばこ、および
刻みたばこに分けられる。
これらのうち、シガレットの生産・消費が最も大きい（図・・１−１（略））が、シガレットにはフィルター付きとこれのな
い両切たばことがある。それぞれ直径と長さの大小、巻き上げの硬軟などに差はあるが、世界各国における消費の大部分はフィ
ルター付きシガレットによって占められている。
燃焼を伴わないたばこ嗜好では無煙たばこ（ｓｍｏｋｅｌｅｓｓ ｔｏｂａｃｃｏ）が用いられる。これには噛みたばこ（ｃ
ｈｅｗｉｎｇ ｔｏｂａｃｃｏ）と嗅ぎたばこ（ｓｎｕｆｆ；ｐｏｗｄｅｒｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ）の２種類があり、嗅ぎたば
こは主として鼻腔に吸い込む細粉状乾燥型およびもっぱら口内用（ｄｉｐｐｉｎｇ）の湿潤型と細片状乾燥型とがある。わが国
では吸入用嗅ぎたばこが昭和６１年から市販され始めた。
図・・１―１ 国内たばこ総販売高および種類別販売高の推移（略）
３）フィルターの種類
フィルター（Ｆ）はその材質によって、アセテートＦ、パルプＦ、メンソールＦ、チャコールＦ、レイヨンＦなどに分けられ、
また形態によってプレーンＦ、加香Ｆ、多重Ｆ、有孔Ｆなどに分けられる。フィルターはいずれもたばこ煙中物質の吸着を目的
として使用されているが、有孔Ｆはフィルター・チップの周囲に沿って１列あるいは多数列の小孔がうがたれており、吸煙時に
この孔から空気が流入して煙は希釈される。ｐｅｒｆｆｌｒａｔｅｄ Ｆ．、ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ Ｆ．あるいはｖｅｎｔｅ
ｄ Ｆ．などと呼ばれている。
（２）たばこ煙の物理化学的特性と有害成分
たばこ煙は、喫煙時にたばこ自体を通過して口腔内に達する主流煙と、これの吐き出された部分である呼出煙および点火部から
立ち上る副流煙に分けられ、呼出煙と副流煙が大気中で混じったものは剰余煙と呼ばれる。
たばこ煙はいずれも粒子相と気相とから成り、前者は液滴（エアロゾル）の形状をなし、シガレットの主流煙および副流煙の中
における大きさは、それぞれ中央粒径は０．５２μｍおよび０．４３μｍであり，呼出煙中では気道内での滞留時間の延長ととも
に粒径が増大する。標準的な１服当たりの滞留時間２〜２．５秒では中央粒径は０．５７μｍであり、主流煙、副流煙および呼出
煙の粒径分布を示せば図・・１−２（略）のごとくである。
図・・１―２ 副流煙、主流煙および呼出煙中粒子相成分の粒径分布（略）
シガレット煙の物理化学的分析に際しては、以下のような国際的標準人工喫煙条件が適用され、比較の便が図られている。
吸煙容量＝１服について３５ｍ・
吸煙時間＝１服について２秒間
吸煙頻度＝１分ごとに１回
吸殻の長さ＝３０・（フィルターの有無にかかわらず）。
標準両切シガレット（全長７０・）ではその１／３の２３・とする場合もある。
表・・１―６ シガレット煙の粒子相成分に含まれる主要有害物質（新鮮たばこ煙）（略）
標準人工喫煙条件下の分析による新鮮シガレット主流煙中の主要有害物質として、表・・１―６（略）および表・・１―７（略）
のごとき存在が列挙されている。また、シガレット１本当たりの主流煙と副流煙について物理化学的特性、各種発がん性物質収量、
および単純（無孔）フィルターと有孔フィルター付きシガレットの銘柄別タール・ニコチン・一酸化炭素収量についての分析結果
を、それぞれ表・・１−８（略）、表・・１―９および表・・１−１０（略）に示す。
表・・１―７ シガレット煙の気相成分に含まれる主要有害物質（新鮮たばこ煙）（略）
表・・１―８ シガレット主流煙と副流煙の物理化学的特性の比較（略）
各種有害物質発生量は主流煙中より副流煙中において大であり、有孔フィルターではタール・ニコチンのみならず主流煙中の一
酸化炭素収量も減ずるが、副流煙中ではかえって全有害物質収量が無孔フィルターの場合より増加している。また、主流煙のｐＨ
は６前後で酸性であるのに対し、副流煙は９前後のアルカリ性を呈して粘膜刺激性が著しく高く、いずれも受動的喫煙の生体影響
に大きな役割を担う。
表・・１―９ シガレット煙発がん性物質の主流煙と副流煙中の含有量（１本当たりｎｇ）対比（略）
（３）喫煙の生理・薬理
１）たばこ煙中有害物質の吸収、代謝、排泄
たばこ煙中の諸物質の吸収は口腔、気道、胃、腸管などの粘膜でもおこるが、肺胞内において最大である。実際の喫煙では人
工喫煙と異なり、同一人物でも常に同一条件で喫煙するとは限らず、また人によっても条件が違う。深く吸い込む肺喫煙と、ふ
かすだけの口腔喫煙とがあり、両者による煙中物質取り込みは、表・・１−１１のように同一物質についても前者のほうが著し
いことになる。
たばこ煙中の重要有害物質のなかで、主たる薬理作用物質であるニコチン、有毒ガスの代表である一酸化炭素（ＣＯ）および
シアン化水素（ＨＣＮ）について、その吸収、代謝、排泄を記せば以下のごとくである。
主として口腔粘膜および肺胞で吸収されたニコチンは、血液を介してほとんどすべての臓器、組織に分布するが、同じく吸収
されたＣＯは赤血球内のヘモグロビン（Ｈｂ）と結合してＣＯ―Ｈｂ（あるいはＨｂ―ＣＯ）となり血液中に存在し、全身に分
布する。
表・・１−１０ カナダ・シガレット１５銘柄の副流煙、主流煙および全発生煙について得られたタール、ニコチンおよ
び一酸化炭素収量：標準人口喫煙条件による（略）
表・・１−１１ 紙巻たばこ主流煙成分の肺喫煙時残留率および口腔喫煙時吸収率（略）
図・・１―３ 喫煙およびニコチン注射時における血液中のニコチンおよびコチニンの変化と心拍および血圧の変化（同
一被検者について）（略）
喫煙に伴う血液中のニコチン濃度の経時的変化は図・・１−３（略）に示すごとくである。
表・・１−１２ 各種条件下の喫煙者および非喫煙者における血中ＣＯ―Ｈｂ濃度のレベルおよび能動的喫煙あるいは受
動的喫煙の直接的影響（略）
ニコチンは血液中で速やかに代謝されてコチニンとなり（図・・１−３（略））解毒される。コチニンは一部もとのままのニ
コチンとともに主に尿中に排泄される。ニコチンの血液中の半減期は３０分前後である。
ＣＯ―Ｈｂとして血液中に存在するＣＯはわずかながら生理的および大気汚染の影響で非喫煙者にも認められ、肺胞から呼気
中に排出される。血液中ＣＯ―Ｈｂの半減期は約３時間ないし４時間とされている。
各種条件下の非喫煙者および常習喫煙者の血中ＣＯ―Ｈｂ濃度の日常水準ならびに能動的あるいは受動的喫煙の直接的影響に
関する諸家の研究成績を表・・１−１２（略）に示す。
吸収されたＨＣＮの一部はそのまま肺から排泄されるが、大部分は主として肝臓できわめて迅速に硫シアン酸塩となって解毒
され、また一部は活性型ビタミンＢ１２のハイドロオキシコバラミンと結合して、シアノコバラミンとなり解毒される。呼気中、
血液中、唾液中、および尿中における各種生化学的指標の非喫煙者ならびに常習喫煙者についての正常値を表・・１−１３（略）
および表・・１−１４（略）に示す。
表・・１−１３ 非喫煙者、喫煙者および虚偽申告者についての生化学的検査平均値（略）
表・・１−１４ 喫煙者（１２人）における血漿ニコチン濃度、血漿コチニン濃度、呼気中ＣＯ濃度および１日喫煙本数
等の喫煙習慣と測定日の状態（略）
２）喫煙と精神神経機能
喫煙が生体機能に及ぼす急性効果は、口腔・気道粘膜に与える物理化学的刺激以外はほとんど吸収されたニコチンの全身作用
によると考えられ、一般にニコチンは中枢神経系を興奮させ、末梢自律神経系の神経節に作用してその支配臓器に刺激効果を現
すが、常習喫煙者では、喫煙は表・・１−１５（略）のように、精神神経機能の促進と抑制という二様の効果をもたらす。
表・・１−１５ 喫煙によってもたらされる常習喫煙者の行動的および自覚的効果（略）
図・・１―４ 喫煙状態による常習喫煙者と非喫煙者の主α波周波数と平均周波数の比較（略）
脳波（脳電図）検査を用いた研究結果によれば、図・・１−４（略）のごとく、常習喫煙者にあっては短時間（１３〜１５時
間）の禁煙時に認められる大脳皮質の覚醒レベル低下状態が、喫煙によって通常の喫煙継続時あるいは非喫煙者と同等のレベル
まで回復する。
同様にフリッカー・テストの結果からも、常習喫煙者における喫煙が非喫煙者に比較して大脳皮質覚醒レベルを高める効果の
あることが示されており、また、数列表示法による研究から喫煙による大脳の情報処理向上が脳波上に認められる覚醒効果で説
明できるとされている。
一方、常習喫煙者における喫煙が常に精神神経機能の向上をもたらすとは限らないことは、色名呼称法および単語想起法を用
いた研究結果が通常量の喫煙によって知的作業能率の低下を示していることからわかっている。さらに、常習喫煙者は非喫煙者
に比較して、未知の人の名前を記憶するテストの得点が低いばかりでなく、想起する場合の所要時間が長いと報告されている。
３）喫煙と循環系機能
喫煙の急性生体影響で最も顕著なものは、吸収されたニコチンによる心臓・血管機能の変化である。一般には、交感神経刺激
効果として図・・１−５（略）のように、心拍数増加、血圧上昇、心仕事量増加、末梢血管収縮などの変化が認められる。
この効果は、喫煙時に吸収されたニコチンと、これによって遊離されたカテコールアミンの血液中濃度とよく対応しており、
ニコチンの心臓・血管機能に対する作用機序は表・・１−１６（略）のようにまとめられている。このほかに、ニコチン作用と
しては血管運動中枢刺激、頸動脈および大動脈の化学受容体刺激による反射や、鼻咽頭反射の効果も加わっているものと考えら
れている。
喫煙の循環系機能に対する影響の大きさはたばこ煙中のニコチン量と吸煙の量・深さ・頻度，換言すれば吸収されるニコチン
の血液中濃度に依存しており、無ニコチンたばこ喫煙の影響は著しく小さい。心筋酸素需要度ないし心収縮仕事量を示すカッツ
指数に及ぼす、種々の条件下における能動的および受動的喫煙の影響を表・・１−１７（略）に示す。
喫煙時の末梢血管収縮は特に四肢末端の皮膚で顕著に現れ、通常量のシガレット喫煙により感受性の高い常習喫煙者では５℃
以上もの指先皮膚温度下降をみることがある。手指および足指への血流量は４５〜５０％の減少、手への血流量は１６〜２７％
の減少が喫煙によって生じ、手指動脈血流速度は４２％の減少をきたしたと報告されている。
図・・１―５ シガレット喫煙の心臓血管系機能に及ほす影響（健康青年男子常習喫煙者６人の平均）（略）
上腕皮膚の微小循環系血管の生体顕微鏡的観察結果は、喫煙量に応じて毛細血管血流の途絶を含む血行阻害の生ずることを示
しており、喫煙による皮膚末梢血管収縮にはカテコールアミン遊離を介する効果のほかに、バゾプレッシン遊離を介する効果の
あることが示唆されている。
表・・１−１６ ニコチンの心臓・血管系機能に対する作用（略）
特異的な局所循環に及ぼす喫煙の影響としては、冠状動脈の血管抵抗が減じて血流量の増加することが調べられているが、心
電図上にＳＴ下降あるいはＱ−Ｔ√Ｒ―Ｒ増加が認められ、軽度の心筋虚血および心筋代償不全などが喫煙によってひき起こさ
れ得ることが指摘されている。また、脳血管拡張および肺末梢血管収縮が喫煙によって生ずることが報告されているが、脳血管
拡張が生体にとって有益な喫煙の効果であるとする考えのある反面、生理的に無意味であるとする研究者も存在する。
妊娠末期（３４週以降）の女性における喫煙時には、本人の心臓・血管機能変化に加えて胎児にも心拍数増加が生ずるのと同
時に、子宮血管の収縮と子宮胎盤間の血液潅流量減少が起こると考えられている。
４）喫煙と呼吸器系機能
通常量のシガレット喫煙時においては、肺活量、１回換気量、呼吸頻度、分時換気量などには認むべき変化は認められず、一
般に肺容量測定法では急性影響を検出することができないとされている。しかし、本法によって得られた成績を詳細に分析して
シガレット１本の喫煙でも、気道閉塞の生じ得ることが確かめられた。
表・・１−１７ 種々の喫煙条件下における紙巻たばこ肺喫煙、ニコチン・トローチ適用および受動的喫煙のＫａｔｚ指
数に及ほす影響（％変化分）（略）
体プレチスモグラフィーの応用により、気道抵抗上昇および気道コンダクタンス下降が見出され、喫煙によって気道痙攣の発
生することが示唆されており、また、動肺コンプライアンスの周波数依存性増大と呼吸抵抗上昇が認められ、末梢および中心気
道の両方に機能障害の生ずることが推測されている。
５）喫煙と消化器系機能
消化器系機能に対する喫煙の影響は循環器系の場合と異なり、特に感受性の高い常習喫煙者にあっては副交感神経系刺激効果
として現れるとされるが、空腹時の喫煙は胃・食道括約筋部の圧低下をもたらし、胸焼けの自覚症状を常時有する常習喫煙者で
はこの場合に、胃内容の逆流による食道内ｐＨの低下とともに胸焼けの訴えを増すと報告されている。
ニコチンのコリン作動性調節機構遮断作用によると考えられているが、作用機序は確立していない。
空腹時のやや過量（１時間に４本）のシガレット喫煙は一過性の胃酸分泌増加とこれに続く軽度の分泌減少をきたすが、血液
中ガストリン濃度上昇と膵臓からの膵液および重炭酸塩分泌の抑制が血中ニコチン濃度変化と対応して生じ、十二指腸のｐＨ低
下をまねくことが調べられている。
空腹時の喫煙はシガレット１本でも幽門括約筋部の圧を低下させ、食後の喫煙は胃運動亢進とともに食事中水分のみの十二指
腸への移行速度を高めることが報告されている。
喫煙による胃および膵機能の変化は十二指腸潰瘍の形成と治癒遅延に関連を有すると考えられているが、喫煙時に吸収された
ニコチンの作用機序については不明な点が多い。シガレット吸煙およびニコチン注射が実験動物で胃粘膜微小循環系血管収縮を
きたして胃潰瘍の治癒を遅延させ、シガレット喫煙が非常習喫煙者および常習喫煙者のいずれにおいても胃粘膜血液量の著減を
もたらすので、吸収されたニコチンの微小循環系血管収縮作用による血行阻害が胃粘膜の防御機能低下をきたし、胃潰瘍の発生
と治癒遅延に関与すると考えられている。
（４）喫煙の中毒学
初心者の喫煙時、あるいは非常習喫煙者が短時間内に過量の喫煙をした場合には、いわゆる急性たばこ中毒あるいは急性ニコチ
ン中毒に陥ることがある。常習喫煙者でも自己の常用量を著しく超過する大量の喫煙をした際も同様で、急性ニコチン中毒の症状
として、脱力感、発汗、呼吸困難、流涎、悪心、嘔吐、便意頻数（下痢を伴うこともある）などがあげられ、しばしば頭痛、不安
感、振戦、尿意頻数、顔面蒼白、視力減退、散瞳と縮瞳の交替なども認められる。
このような主観的および客観的症状のほかに、自覚の有無にかかわらず、心拍数増加、血圧上昇、分時拍出量増加、１回拍出量
増加、心収縮速度上昇、心筋収縮力増高、冠血流量増加、心筋酸素消費量増加、不整脈発生、心電図上の変化などの、顕著な心臓
・血管系機能変化がカテコールアミン遊離を介して生ずるが、禁煙療法に応用される意図的な過量喫煙、すなわち急速喫煙（ｒａ
ｐｉｄ ｓｍｏｋｉｎｇ）時における諸指標の変化は表・・１−１８（略）のごとくである。
表・・１−１８ 生理的諸示標変化の安全範囲と通常喫煙および急速喫煙後変化値の範囲の比較（略）
標準的急速喫煙の様式は、所定シガレットを６秒間隔で耐えられる限り反復喫煙を続け、５分間の休息の後に再びこれを繰り返
し、もはや１服の喫煙もできなくなるまでシガレットを吸い続けることで１日の加療を終了するものであり、急性ニコチン中毒の
危険がしばしば表明されている。
その生理的指標に表れる効果（表・・１−１８（略））は臨床的に問題とならぬ範囲にあり、心臓・血管系あるいは呼吸器系に
異常を有しない限り危険はないとする研究者も少なくないが、急速喫煙のシガレット３本喫煙終了時に、血中のＣＯ―Ｈｂ濃度上
昇分が１１．７％ないし２２．２％（被検者６人）にも及び、その上昇程度と並行して、ふらつき、悪心、めまい、脱力感、頭痛、
嘔吐などの急性ニコチン中毒症状の数が増えることが見出され、ＣＯ―Ｈｂ濃度上昇に伴う脳および心筋の酸素供給障害に起因す
る危険が指摘されている。
図・・１―６ シガレット通常喫煙時（３０秒間隔，１１服：ロングピース２本）に観察された過剰な心血管反応例（略）
短期間でも禁煙実施直後は、健康青年男子常習喫煙者における通常量シガレット喫煙（１〜２本）で血漿中ニコチン濃度がわず
か１２ｎｇ／ｍ・までの上昇にすぎないにもかかわらず、図・・１−６（略）に示されているような血圧および心拍数のショック
・レベルまでの低下を伴う、激しい心臓・血管系機能変化と、多様な急性ニコチン中毒症状を呈した例が記載されている。
ニコチンの経口致死量は６０・前後とされるが、非喫煙者では４・でも重篤な症状が現れるともいわれ、また、血中ＣＯ―Ｈｂ
濃度上昇に対する急性生体反応は表・・１−１９に示されているようなものであるが、慢性肺疾患患者でシガーの常習喫煙者にあ
って血中ＣＯ―Ｈｂ濃度が３８％にも達していた例が報告されている。
表・・１−１９ 血中ＣＯ―Ｈｂレベル上昇に対する急性の生体反応（略）