In dieser Studie hatte die Verwendung von nikotin- und geschmacksstofffreien E-Zigaretten keinen Einfluss auf die Genexpression, einschließlich der Expression, die üblicherweise mit dem Zigarettenrauchen in Verbindung gebracht wird.
Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass durch das Inhalieren von PG und VG zumindest nach einem Monat des Konsums wahrscheinlich keine großflächigen Veränderungen der Genexpression auftreten.
Bei der Gesamtanzahl der weißen Blutkörperchen und der Anzahl der Makrophagen, Lymphozyten, Neutrophilen und Eosinophilen gab es bei der 4-wöchigen Nachuntersuchung keine statistisch signifikanten Veränderungen zwischen den Gruppen der Vaping-Produkt-Nutzer und der Nicht-Nutzer.
Dieselbe RCT lieferte auch weitere Belege dafür, dass das Dampfen von PG/VG-E-Liquid ohne Aromastoffe und Nikotin keine Entzündungen auslöst, die anhand der IL-6-, IL-8- und TNF-α-Werte gemessen wurden. Alle diese Entzündungsmarker änderten sich nach 4 Wochen täglichem Konsum von Vaping-Produkten statistisch nicht signifikant und unterschieden sich bei der letzten Nachuntersuchung nicht von der Gruppe der Nichtnutzer.
Auswirkungen von Inhaltsstoffen elektronischer Zigaretten auf die menschliche Lunge: Ein klinischer Pilotversuch
Der Konsum von elektronischen Zigaretten (E-Zigaretten) nimmt weiter zu, insbesondere unter jugendlichen Nichtrauchern, und wird von einigen Rauchern zur Raucherentwöhnung genutzt. Die akute und chronische Toxizität des E-Zigarettenkonsums ist im Allgemeinen unklar, zumal immer häufiger über entzündliche Lungenentzündungen bei einigen E-Zigarettenkonsumenten berichtet wird. Um die Auswirkungen von E-Zigaretten ohne Nikotin oder Aromastoffe auf die Lunge zu untersuchen, führten wir eine Pilotstudie mit seriellen Bronchoskopien über vier Wochen bei 30 Nichtrauchern durch, die entweder einer vierwöchigen Intervention mit der Verwendung von E-Zigaretten, die nur 50 % Propylenglykol (PG) und 50 % pflanzliches Glyzerin enthielten, oder einer Kontrollgruppe ohne Verwendung zugeteilt wurden. Die Einhaltung der E-Zigaretten-Intervention wurde anhand der täglichen Zählung der Züge der Teilnehmer und der PG-Ausscheidung im Urin bewertet. Die Anzahl der Entzündungszellen und Zytokine wurde in der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit (BAL) bestimmt. Die genomweite Expression, miRNA und mRNA wurden aus bronchialen Epithelzellen bestimmt. Es gab keine signifikanten Unterschiede in den Veränderungen der Anzahl der Entzündungszellen in der BAL oder der Zytokine zwischen dem Ausgangswert und der Nachuntersuchung, wenn man die Kontroll- und die E-Zigarettengruppe vergleicht. In der Interventionsgruppe, nicht aber in der Kontrollgruppe, korrelierte jedoch die Veränderung von PG im Urin als Marker für E-Zigarettenkonsum und Inhalation signifikant mit der Veränderung der Zellzahl (Zellkonzentrationen, Makrophagen und Lymphozyten) und der Zytokine (IL8, IL13 und TNFα), obwohl die absolute Größe der Veränderungen gering war. Es gab keine signifikanten Veränderungen in der mRNA- oder miRNA-Genexpression. Obwohl durch die Größe und Dauer der Studie begrenzt, ist dies der erste experimentelle Nachweis einer Auswirkung des E-Zigarettenkonsums auf die Entzündung in der menschlichen Lunge bei Nie-Rauchern.
In dieser Pilotstudie mit gesunden Nichtrauchern, die nach dem Zufallsprinzip entweder eine nikotin- und geschmacksstofffreie E-Zigarette, die nur PG/VG enthielt, oder eine Kontrollgruppe, die keine E-Zigarette konsumierte, erhielten, stellten wir fest, dass der Konsum von E-Zigaretten eine Lungenentzündung auslöste, die mit der Veränderung der PG-Exposition korrelierte, wenn auch in relativ geringem Ausmaß; die Entzündungsmarker bei den E-Zigarettenkonsumenten lagen nach der Intervention im Bereich derjenigen von Nichtrauchern (17,22,23).
In dieser Studie wurden nur E-Zigaretten mit PG und VG untersucht; mögliche Auswirkungen von Nikotin wurden nicht bewertet. Nikotin ist hochgradig bioaktiv und kann je nach Labormethode sowohl entzündungsfördernde als auch entzündungshemmende Wirkungen haben (8).
In einigen tierexperimentellen Studien verstärkte das Vorhandensein von Nikotin in E-Aerosolen die Entzündung, während PG und VG in diesen Studien weniger Wirkung zeigten (9,14,16,24). Künftige Studien könnten E-Zigaretten mit und ohne Nikotin untersuchen, um die Auswirkungen von Nikotin auf die Lunge zu verstehen.
In dieser Studie hatte die Verwendung von nikotin- und geschmacksstofffreien E-Zigaretten keinen Einfluss auf die Genexpression, einschließlich der Expression, die üblicherweise mit dem Zigarettenrauchen in Verbindung gebracht wird.
Die fehlende Veränderung der Genexpression in unserer Studie war wahrscheinlich nicht auf die kurze Dauer der Exposition zurückzuführen, da Staudt et al. Veränderungen der Expression bei Nie-Rauchern nach nur einer Sitzung von weniger als einer Stunde E-Zigarettenkonsum mit und ohne Nikotin beobachteten (17).
Darüber hinaus wurden in experimentellen Studien an Mäusen, die über 2 Wochen PG und VG ausgesetzt waren, Veränderungen in der Genexpression festgestellt (25). In kultivierten normalen menschlichen Bronchialepithelzellen, die 2 Stunden lang kommerziellen E-Aerosolen ohne Nikotin, aber mit Aromen ausgesetzt waren, kam es ebenfalls zu Veränderungen in der Genexpression (13). Die Gründe, warum unsere E-Zigaretten-Intervention keine Veränderungen in der Genexpression verursachte, sind unklar, insbesondere angesichts der beobachteten Veränderungen der Entzündung.
Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass durch das Inhalieren von PG und VG zumindest nach einem Monat des Konsums wahrscheinlich keine großflächigen Veränderungen der Genexpression auftreten.
Die Ergebnisse dieser randomisierten Studie weisen mehrere Einschränkungen auf. Angesichts der Gesundheits- und Altersbeschränkungen sind die Ergebnisse dieser Studie möglicherweise nicht auf die allgemeine Bevölkerung der E-Zigarettenkonsumenten übertragbar. Allerdings handelt es sich bei dieser Altersgruppe um die erwachsene Bevölkerung, die am häufigsten E-Zigaretten verwendet, und um eine Gruppe mit hohem Konsum unter den Nie-Rauchern. Darüber hinaus wurden zwar einige Auswirkungen auf die Entzündung und keine auf die Genexpression beobachtet, aber eine einmonatige Konsumdauer ist möglicherweise nicht ausreichend, um die Auswirkungen eines chronischen Konsums vollständig zu charakterisieren. Wie oben und in anderen Studien erörtert, führt eine kurze Expositionsdauer beim Menschen und in Laborstudien (bis zu 2 Stunden) zu einem Anstieg der Zellen und Zytokine, zu DNA-Schäden, Veränderungen der Genexpression und anderen Toxizitäten in Bronchial-Lungen-Zellkulturen (13,14,16,26). In unserer Studie untersuchten wir nur E-Liquids, die sowohl PG als auch VG in gleichen Konzentrationen enthielten. Der relative Beitrag der beiden Stoffe konnte nicht bewertet werden; möglicherweise haben die beiden Stoffe unterschiedliche Auswirkungen auf die Lunge. Die Exposition gegenüber unterschiedlichen relativen Konzentrationen von PG und VG könnte auch unterschiedliche Auswirkungen haben.
Auch diese Studie hat wichtige Stärken, insbesondere das randomisierte Studiendesign einer E-Zigaretten-Intervention unter Nie-Rauchern, das Daten speziell für E-Liquid-Lösungsmittel-Träger liefert. Solche Daten sind entscheidend für das Verständnis der Auswirkungen der Inhaltsstoffe von E-Zigaretten, die von der FDA reguliert werden können. Zukünftige Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen unterschiedlicher Anteile von VG und PG auf die Lungentoxizität zu untersuchen. Da in dieser Studie bronchoskopische Biomarker verwendet wurden, ermöglicht sie eine direkte Untersuchung der Mechanismen von Lungenkrebs und COPD in der Lunge als Zielorgan. Unsere Erkenntnisse über eine Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen Entzündungsmarkern und PG haben wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Auswirkungen des E-Zigarettenkonsums. Darüber hinaus untersuchten wir mehrere Biomarker, um biologische und mechanistische Veränderungen zu verstehen, wobei wir Probenahmeverfahren zur Erfassung von BAL und Brushings verwendeten, um ein umfassendes Bild der Auswirkungen des E-Zigarettenkonsums zu erhalten. Die Veränderungen des PG im Urin, die positiv mit den Veränderungen der Zellzahlen und Zytokine korreliert waren, was auf eine Dosis-Wirkung hindeutet, stärkt die biologische Plausibilität einer tatsächlichen Wirkung.
Das Center for Tobacco Products der FDA ist seit kurzem für die Gestaltung von E-Zigaretten- und E-Liquid-Produkten sowie für das Marketing und die Kommunikation mit den Verbrauchern zuständig.
Um fundierte politische Entscheidungen treffen zu können, benötigen die Regulierungsbehörden Daten über die Toxizität von E-Zigaretten bei Menschen, unabhängig davon, ob es sich um Nie-Raucher (z. B. Jugendliche, die mit E-Zigaretten experimentieren und/oder zu regelmäßigen Nutzern werden) oder um Raucher handelt, die auf E-Zigaretten als Hilfsmittel zur Raucherentwöhnung umsteigen. Die Daten dieser Studie liefern direkte Informationen zur Sicherheit der E-Zigaretten-Lösungsmittelträger PG und VG. Wir fanden geringfügige Veränderungen in der Entzündung, die mit der Veränderung der PG-Exposition korrelierten, aber keinen Unterschied zwischen der Interventions- und der Kontrollgruppe in der Expression. Zukünftige Studien sind erforderlich, um die klinische Bedeutung des Ausmaßes der Wirkung von PG und VG, unterschiedliche Verhältnisse der beiden und eine längere Dauer des Konsums sowie die Auswirkungen von Aromen besser zu verstehen.
https://doi.org/10.1158/1940-6207.capr-19-0400
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31619441/
Song MA, Reisinger SA, Freudenheim JL, et al. Effects of Electronic Cigarette Constituents on the Human Lung: A Pilot Clinical Trial. Cancer Prev Res (Phila). 2020;13(2):145-152. doi:10.1158/1940-6207.CAPR-19-0400
