Die Studie untersucht die Auswirkungen von Tabakrauch, E-Zigaretten und Wasserpfeifen auf die Lungenzellen. Hierzu wurden menschliche Bronchialepithelzellen in vitro über einen Zeitraum von zehn Tagen mit den Produkten behandelt und anschließend auf ihre Zellstruktur und -funktion getestet. Dabei wurde festgestellt, dass insbesondere E-Zigaretten mit einer Nikotinkonzentration von 1,2% die Funktion der Luftwegsepithelzellen stark beeinträchtigen können. Die Studie zeigt damit eindeutige Hinweise auf die schädlichen Auswirkungen von E-Zigaretten auf die Lunge.
Anmerkung: In-vitro-Studien sind im Allgemeinen aufgrund ihrer künstlichen Umgebung und der begrenzten Aussagekraft für komplexe biologische Systeme wie den menschlichen Körper limitiert. Daher können die Ergebnisse nicht direkt auf den menschlichen Körper übertragen werden. Darüber hinaus kann die Exposition von Zellen in einer Schale nicht alle Aspekte der tatsächlichen Exposition von Menschen gegenüber E-Zigaretten Aerosolen im täglichen Leben vollständig widerspiegeln. Da die E-Zigaretten unter Laborbedingungen getestet wurde und nicht unter realen Bedingungen, ist die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Alltag einschränkt.
Zusammenfassung
Hintergrund: In Anbetracht des jüngsten Anstiegs von Lungenverletzungen im Zusammenhang mit dem Gebrauch von elektronischen Zigaretten haben wir ein in vitro-Modell für die subchronische Exposition menschlicher Bronchialepithelzellen (HBECs) an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche entwickelt, um die Verschlechterung der Epithelzellbarriere durch die subchronische Exposition gegenüber Zigarettenrauch (CS), E-Zigaretten-Aerosol (EC) und Tabak-Wasserpfeifen-Exposition (TW) zu bestimmen.
Methoden: Zu den analysierten Produkten gehören handelsübliche E-Liquids mit 0 % oder 1,2 % Nikotinkonzentration, Tabakmischungen (Shisha) und Zigaretten der Referenzklasse (3R4F). In einer Reihe von Experimenten wurden HBECs 10 Tage lang EC (0 und 1,2%), CS oder Kontrollluft ausgesetzt, wobei eine Zigarette pro Tag verwendet wurde. In der zweiten Versuchsreihe wurde pseudostratifiziertes primäres Epithelgewebe jeden zweiten Tag 1 Stunde/Tag mit TW oder Kontrollluft exponiert, bis drei Expositionen durchgeführt wurden. Nach 16-18 Stunden der letzten Exposition untersuchten wir die Barrierefunktion/strukturelle Integrität der Epithel-Monolayer mit dem Fluorescein-Isothiocyanat-Dextran-Flux-Assay (FITC-Dextran), Messungen des trans-elektrischen Epithel-Widerstands (TEER), Bewertung des Prozentsatzes der sich bewegenden Zilien, der Zilien-Schlagfrequenz (CBF), der Zell-Bewegung und Quantifizierung der E-Cadherin-Genexpression durch quantitative Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) in Rückwärts-Transkription.
Ergebnisse: Im Vergleich zur Luftkontrolle erhöhte CS die Fluoreszenz (FITC-Dextran-Assay) um das 5,6-fache, wobei CS und EC (1,2%) die TEER auf 49 bzw. 60% reduzierten. Die CS- und EC (1,2%)-Exposition reduzierte die CBF auf 62 bzw. 59% und die Zilienbewegung auf 47 bzw. 52% im Vergleich zur Kontrollluft. CS und EC (1,2%) erhöhten die Zellgeschwindigkeit im Vergleich zur Luftkontrolle um das 2,5- bzw. 2,6-fache. Die durch die CS-Exposition auf 39 % der Kontrollluft reduzierte Expression von E-Cadherin zeigt einen Einblick in einen plausiblen molekularen Mechanismus. Insgesamt führten EC- (0%) und TW-Expositionen zu einer moderateren Abnahme der epithelialen Integrität, während EC (1,2%) die epitheliale Barrierefunktion der Atemwege vergleichbar mit der CS-Exposition erheblich verringerte.
Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse unterstützen eine toxische Wirkung der subchronischen Exposition gegenüber EG (1,2%), die sich in einer Störung der Integrität der bronchialen Epithelzellenbarriere zeigt, während weitere Forschung erforderlich ist, um den molekularen Mechanismus dieser Beobachtung sowie die Toxizität von TW und EG (0%) bei chronischer Exposition zu untersuchen.
https://doi.org/10.1186/s12890-020-01255-y
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32787821/
Ghosh B, Reyes-Caballero H, Akgün-Ölmez SG, et al. Effect of sub-chronic exposure to cigarette smoke, electronic cigarette and waterpipe on human lung epithelial barrier function. BMC Pulm Med. 2020;20(1):216. Published 2020 Aug 12. doi:10.1186/s12890-020-01255-y