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Schlagwort: Tierstudie

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Der Konsum von Zigaretten ist eine Hauptursache für chronisch obstruktive Lungenerkrankungen. Elektronische Zigaretten mit Nikotin (E-Zigaretten) werden als weniger schädlich angesehen. Eine Studie an weiblichen Apoe-/- Mäusen untersuchte die Auswirkungen von E-Zigaretten-Aerosolen im Vergleich zu Zigarettenrauch auf die Lungenfunktion und die molekularen Veränderungen im Atmungssystem. Die Ergebnisse zeigten, dass der Konsum von E-Zigaretten-Aerosolen im Vergleich zu Zigarettenrauch signifikant weniger biologische und pathologische Veränderungen im Atmungssystem hervorruft. E-Zigaretten können somit als eine mögliche Alternative für Raucher in Betracht gezogen werden.

Zusammenfassung

Zigarettenrauchen ist die Hauptursache für chronisch obstruktive Lungenkrankheiten. Dem geringeren Schadenspotenzial nikotinhaltiger inhalierbarer Produkte wie elektronischer Zigaretten (E-Zigaretten) wird große Aufmerksamkeit geschenkt. Wir untersuchten die Auswirkungen von herkömmlichem Zigarettenrauch (CS) und E-Dampf-Aerosolen (mit Nikotin und Aromastoffen), die von einem Kapillar-Aerosol-Generator erzeugt wurden, auf emphysematöse Veränderungen, die Lungenfunktion und molekulare Veränderungen im Atmungssystem von weiblichen Apoe-/--Mäusen. Die Mäuse wurden täglich (3 Std./Tag, 5 Tage/Woche) über einen Zeitraum von 6 Monaten den Aerosolen von drei verschiedenen E-Dampf-Formulierungen - (1) Träger (Propylenglykol und pflanzliches Glycerin), (2) Basis (Träger und Nikotin) oder (3) Test (Basis und Aroma) - oder dem CS von 3R4F-Referenzzigaretten ausgesetzt. Die CS- und Basis-/Test-Aerosol-Konzentrationen wurden auf 35 µg Nikotin/L angeglichen. Die CS-Exposition, nicht aber die E-Dampf-Exposition, führte zu einer Beeinträchtigung der Lungenfunktion (Druck-Volumen-Schleifenfläche, A- und K-Parameter, quasistatische Elastizität und Compliance) und verursachte eine deutliche Lungenentzündung und emphysematöse Veränderungen, die histopathologisch und morphometrisch bestätigt wurden. Die CS-Exposition verursachte eine Dysregulation des Lungentranskriptoms (Aktivierung von oxidativem Stress und Entzündungsreaktionen), des Lipidoms und des Proteoms sowie Veränderungen in der DNA-Methylierung; im Gegensatz dazu waren diese Effekte als Reaktion auf die E-Dampf-Aerosol-Exposition deutlich reduziert. Im Vergleich zur Schein-Exposition verursachte die Aerosol-Exposition (Träger, Basis und Test) eine leichte Auswirkung auf die Entzündung der Lunge und die Reizung der Epithelien. Unsere Ergebnisse zeigen, dass E-Dampf-Aerosole im Vergleich zu CS wesentlich geringere biologische und pathologische Veränderungen in den Atemwegen hervorrufen, die mit chronischen Entzündungen und Emphysemen verbunden sind.

https://doi.org/10.1007/s00204-021-03020-4

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33963423/

Wong ET, Szostak J, Titz B, et al. A 6-month inhalation toxicology study in Apoe-/- mice demonstrates substantially lower effects of e-vapor aerosol compared with cigarette smoke in the respiratory tract. Arch Toxicol. 2021;95(5):1805-1829. doi:10.1007/s00204-021-03020-4

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Eine Studie untersuchte die Auswirkungen von E-Zigaretten-Konsum auf ACE-2 Expression und damit auf die Anfälligkeit für SARS-CoV-2. Die Ergebnisse zeigen, dass das Dampfen von E-Zigaretten bei Mäusen zu Entzündungen und Beeinträchtigungen der Lungenfunktion führte und die ACE-2 Expression bei männlichen Mäusen erhöhte, was ein erhöhtes Risiko für SARS-CoV-2 Infektionen bedeutet. Der Einfluss von Nikotin in der Dampfwolke ist jedoch noch unklar. Es gibt auch eine Erhöhung von Entzündungsmarkern in der Lunge von Mäusen, die E-Zigaretten-Dampf ausgesetzt waren, und eine Beeinträchtigung der Lungenfunktion. Die ACE-2 Expression, die durch das Dampfen erhöht wurde, war bei männlichen Mäusen signifikant höher als bei weiblichen Mäusen. Dies kann darauf hindeuten, dass das Dampfen von E-Zigaretten das Risiko einer SARS-CoV-2-Infektion bei Männern erhöht.

Anmerkung: Die Ergebnisse dieser Studie stammen aus einem Tierversuch an Mäusen. Um das Aerosol zu erzeugen wurden veraltete "Kanger" Verdampfer verwendet. Es ist nicht auszuschließen, dass die Verdampfer trockengelaufen sind und die Mäuse unrealistischen Expositionen ausgesetzt wurden. Die Ergebnisse lassen sich daher nicht direkt auf den Menschen übertragen. Die Studie untersuchte die Wirkung von E-Zigaretten auf die ACE-2-Expression in der Lunge, aber es gibt viele andere Faktoren, die die Anfälligkeit für COVID-19 beeinflussen können, wie z.B. Alter, Geschlecht, Vorerkrankungen und Lebensstil. Obwohl die Studie zeigt, dass E-Zigaretten Entzündungen und eine Beeinträchtigung der Lungenfunktion verursachen können, ist unklar, ob diese Effekte allein die Anfälligkeit für COVID-19 erhöhen oder ob andere Faktoren eine Rolle spielen. Die Studie untersuchte nur die kurzfristigen Auswirkungen von E-Zigaretten auf die Lunge und es ist unklar, welche langfristigen Auswirkungen regelmäßiger Konsum auf die Gesundheit haben kann. Es ist unklar, ob die Ergebnisse der Studie auf verschiedene Arten von E-Zigaretten, Aromen und Konzentrationen von Nikotin zutreffen.

Zusammenfassung

Die COVID-19-Pandemie hat bisher mehr als 114 Millionen Menschen betroffen und zu mehr als 2,5 Millionen Todesfällen geführt. Manche Menschen haben eine höhere Anfälligkeit, die sowohl die SARS-CoV-2-Infektiosität als auch den Schweregrad von COVID-19 beeinflusst. Rauchen wird mit einem erhöhten ACE-2-Wert in Verbindung gebracht, dem Rezeptor für SARS-CoV-2, der das Eindringen des Virus in die Lunge erleichtert. Trotz des weit verbreiteten Gebrauchs von E-Zigaretten, auch bekannt als "Vaping", ist jedoch nur wenig über die Auswirkungen des Vapings auf die ACE-2-Expression und deren Einfluss auf die SARS-CoV-2-Infektion bekannt. Darüber hinaus ist auch die zusätzliche Wirkung des Nikotins im Dampf unbekannt. Daher haben wir getestet, ob Dampfen die ACE-2-Expression in der Mauslunge induziert. Bei BALB/c-Mäusen, die E-Zigarettendampf (±Nikotin) ausgesetzt waren, kam es zu einem signifikanten Anstieg der peribronchiolären Entzündung und des Einstroms von Immunzellen in die Atemwege. Dampf erhöhte bei beiden Geschlechtern die Werte von Monozyten-Chemoattractant-Protein-1, Interleukin 1β und KC in der bronchoalveolären Lavage-Flüssigkeit, die durch Nikotin noch verstärkt wurden (während der Anstieg von Interleukin 6 geschlechts- und nikotinunabhängig war). Die Verringerung der basalen Inspirations-Kapazität bei Dampfexposition trat unabhängig von Geschlecht oder Nikotin auf. Der Anstieg der Methacholin-induzierten Hyperreagibilität der Atemwege war unabhängig vom Geschlecht; bei weiblichen Mäusen war er jedoch nur in der Nikotin-exponierten Gruppe signifikant. Die ACE-2-Expression in der Lunge war bei männlichen Mäusen im Vergleich zu weiblichen Mäusen in einer nikotinabhängigen Weise erhöht. Insgesamt führte das Dampfen (±Nikotin) zu einer Entzündung der Atemwege und einer Beeinträchtigung der Lungenfunktion, wobei die Induktion von ACE-2 in der Lunge bei männlichen Mäusen, die nikotinhaltigem Dampf ausgesetzt waren, signifikant stärker ausfiel als bei weiblichen Mäusen. Durch diese Auswirkungen auf die ACE-2-Expression in der Lunge und den Atemwegen kann das Dampfen selbst den Eintritt von SARS-CoV-2 in die Atemwege erleichtern.

https://doi.org/10.1136/jim-2020-001768

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33926967/

Naidu V, Zeki AA, Sharma P. Sex differences in the induction of angiotensin converting enzyme 2 (ACE-2) in mouse lungs after e-cigarette vapor exposure and its relevance to COVID-19. J Investig Med. 2021;69(5):954-961. doi:10.1136/jim-2020-001768

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Die Studie untersucht den Zusammenhang zwischen dem Konsum von E-Zigaretten und der COVID-19-Infektion. Es wurde festgestellt, dass das Einatmen von Nikotin-Dampf durch E-Zigaretten zu einer Erhöhung der ACE2-Protein- und mRNA-Werte in männlichen Lungen führt, was eine erhöhte Anfälligkeit für das Virus bedeuten könnte. Diese Ergebnisse wurden jedoch bei weiblichen Mäusen nicht festgestellt. Die Studie weist darauf hin, dass es eine direkte Verbindung zwischen E-Zigaretten-Konsum und erhöhter ACE2-Expression gibt, was die Anfälligkeit für eine COVID-19-Infektion erhöhen könnte.

Anmerkung: Die Ergebnisse dieser Studie stammen aus einem Tierversuch an Mäusen. Es wurde nicht untersucht warum männliche Mäuse angeblich ein erhöhtes COVID-19 Risiko haben soll, dieses aber bei weiblichen Mäusen nicht der Fall ist. Da die Studie an Mäusen durchgeführt wurde,lassen sich die Ergebnisse nicht vollständig auf den menschlichen Körper übertragbar ist. Es ist möglich, dass die Ergebnisse bei Menschen anders ausfallen. Die Studie untersuchte nur ACE2- und nAChR-Expression in der Lunge und nicht in anderen Geweben, die ebenfalls vom Coronavirus betroffen sein können. Die Studie untersuchte nur die Auswirkungen von E-Zigaretten auf ACE2- und nAChR-Expression, während viele Menschen auch herkömmliche Zigaretten rauchen. Die Auswirkungen von herkömmlichem Tabakrauch auf ACE2- und nAChR-Expression wurden in dieser Studie nicht berücksichtigt. Es wurde keine direkte Verbindung zwischen der erhöhten ACE2-Expression und einem erhöhten Risiko für eine COVID-19-Infektion bei Menschen hergestellt. Die Stichprobengröße in dieser Studie war relativ klein, was die statistische Signifikanz der Ergebnisse beeinflussen könnte.

Zusammenfassung

Beim Menschen gibt es Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Nikotinrauchen und schweren Atemwegssymptomen bei einer COVID-19-Infektion. Im Lungengewebe scheint das Angiotensin-konvertierende Enzym 2 (ACE2) mechanistisch für den Eintritt des Virus verantwortlich zu sein. Wir untersuchten, ob die Inhalation von E-Zigaretten-Dampf die Expression von ACE2 und nAChR (nicotinic acetylcholine receptor) bei männlichen und weiblichen Mäusen verändert. In der männlichen Lunge führte die Inhalation von Nikotindampf zu einem signifikanten Anstieg der ACE2-mRNA und des Proteins, aber überraschenderweise wurden diese Unterschiede bei weiblichen Tieren nicht gefunden. Darüber hinaus wurden sowohl bei der Inhalation von Vehikeln als auch von Nikotindämpfen die α5 nAChR-Untereinheiten bei beiden Geschlechtern herunterreguliert, während bei der Expression der α7 nAChR-Untereinheiten keine Unterschiede festgestellt wurden. Schließlich unterschieden sich die ACE2-Konzentrationen im Blut nicht in Abhängigkeit von der Exposition, was darauf hindeutet, dass Blutproben kein ausreichender Indikator für ACE2-Veränderungen in der Lunge sind. Zusammengenommen deuten diese Daten auf einen direkten Zusammenhang zwischen dem Dampfen von E-Zigaretten und einer erhöhten ACE2-Expression im männlichen Lungengewebe hin, wodurch ein zugrunde liegender Mechanismus der erhöhten Anfälligkeit für Coronavirus-Infektionen bei Personen, die Nikotin konsumieren, aufgedeckt wird.

https://doi.org/10.1016/j.etap.2021.103656

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33838329/

Lallai V, Manca L, Fowler CD. E-cigarette vape and lung ACE2 expression: Implications for coronavirus vulnerability. Environ Toxicol Pharmacol. 2021;86:103656. doi:10.1016/j.etap.2021.103656

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Studie zeigt, dass Propylenglykol und Glycerin, zwei gängige Lösungsmittel in E-Zigaretten, bei Mäusen oxidative Schäden in Lunge und Plasma verursachen. Hinzufügen von Nikotin scheint diesen Effekt zu verringern. Die Studie zeigt auch, dass sowohl E-Zigaretten als auch Tabakrauch zu Gewebeschäden führen können. Die Ergebnisse legen nahe, dass der Konsum von E-Zigaretten zu Lungenschäden führen kann, auch wenn weitere Untersuchungen erforderlich sind.

Anmerkung: Die Ergebnisse dieser Studie stammen aus einem Tierversuch an Mäusen. Diese wurden Aerosol aus verdampften PG bzw. VG ausgesetzt. Bei beiden Stoffen ist eine langfristige Schädlichkeit nicht bekannt, sie werden u.a. in Disko/Theaternebel eingesetzt. Es ist vielmehr davon auszugehen, dass die Mäuse unrealistischen Expositionen ausgesetzt wurden. Die Ergebnisse lassen sich daher nicht direkt auf den Menschen übertragen.

Zusammenfassung

Um Einblicke in die Ursache der mit E-Zigaretten verbundenen Lungenschäden zu erhalten, untersuchten wir die Auswirkungen von Propylenglykol (PG) und Glycerin (G), zwei gängigen Lösungsmittelträgern, die zur Abgabe von Nikotin/Aroma verwendet werden, auf Marker für oxidativen Stress und Entzündungen bei weiblichen B6C3F1-Mäusen, die erfolgreich in der durch Tabakrauch (TS) induzierten Lungenkarzinogenese eingesetzt worden waren. Mäuse, die Luft und TS ausgesetzt waren, wurden als Negativ- bzw. Positivkontrollen verwendet. Mithilfe von LC-MS/MS konnten wir zeigen, dass PG/G allein, in Abwesenheit von Nikotin, die Werte von 8-Hydroxy-2'-desoxyguanosin (8-OHdG oder sein Tautomer 8-oxodG), einem Biomarker für oxidative DNA-Schäden, in der Lunge und im Plasma von Mäusen signifikant erhöht; darüber hinaus scheint die Zugabe von Nikotin (12 und 24 mg/mL) in E-Zigarettenflüssigkeit die Werte von 8-oxodG zu unterdrücken. Die Exposition gegenüber E-Zigaretten-Aerosolen oder TS führte zu einem nicht signifikanten Anstieg des C-reaktiven Proteins (CRP) im Plasma, einem Biomarker für Entzündungen; nichtsdestotrotz wurden die Werte von Fibronektin (FN), einem Biomarker für Gewebeschäden, durch E-Zigaretten-Aerosole oder TS signifikant erhöht. Obwohl es sich um vorläufige Ergebnisse handelt, zeigten unsere Daten, dass die Exposition gegenüber E-Zigaretten-Aerosolen einen höheren Grad an Lungenschädigung auslöste als die Exposition gegenüber Kontrollluft oder TS. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das B6C3F1-Mausmodell für eine eingehende Untersuchung der Auswirkungen von E-Zigaretten auf Lungenschäden im Zusammenhang mit oxidativem Stress und Entzündungen geeignet sein könnte, und diese Studie trägt zu den zunehmenden Beweisen bei, dass der Konsum von E-Zigaretten zu Lungenschäden führen kann.

https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.1c00033

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33761748/

Sun YW, Chen KM, Atkins H, et al. Effects of E-Cigarette Aerosols with Varying Levels of Nicotine on Biomarkers of Oxidative Stress and Inflammation in Mice. Chem Res Toxicol. 2021;34(4):1161-1168. doi:10.1021/acs.chemrestox.1c00033

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Die Verwendung von E-Zigaretten steigt weiter an, aber die Sicherheit von E-Zigaretten-Aerosolen wird in Frage gestellt. Eine Studie mit Mäusen und menschlichen Darmorganoiden zeigt, dass chronischer, nikotinfreier Gebrauch von E-Zigaretten die Entzündung erhöht und die Expression von Tight Junction-Markern reduziert. Dies führt zu einer Barriere-Störung und einer erhöhten Entzündung in Reaktion auf Infektionen. Diese Ergebnisse zeigen, dass auch "nikotinfreie" Komponenten von E-Zigaretten die Darmbarriere schädigen können. Eine intakte Darmbarriere ist jedoch wichtig für die Gesundheit und diese Ergebnisse haben Auswirkungen auf die Medizin und die öffentliche Gesundheit.

Anmerkung: Die Ergebnisse dieser Studie stammen aus einem Tierversuch an Mäusen. Diese wurden automatisch erzeugtem Aerosol ausgesetzt. Generell sind Tierversuche bei denen die Tiere E-Zigaretten-Aerosol ausgesetzt werden kritisch zu betrachten. Während ein menschlicher Konsument sofort mit dem Konsum aufhört, wenn der Verdampfer trockenläuft (Liquidmangel/Nachflussmangel) oder Überhitzt (falsche Einstellung), bleibt ein Tier weiterhin den potenziell schadstoffbelasteten Expositionen ausgesetzt. 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.

Zusammenfassung

Der Konsum von E-Zigaretten nimmt weiter zu, doch die Sicherheit von E-Zigaretten-Aerosolen wird in Frage gestellt. Anhand von Mäusemodellen mit akuter und chronischer Inhalation von E-Zigaretten-Aerosolen, Transkriptomik des Mäusedarms und murinen und menschlichen Darmorganoiden in Co-Kulturmodellen haben wir die Auswirkungen des E-Zigarettenkonsums auf die Darmbarriere untersucht. Histologische und Transkriptomanalysen ergaben, dass chronischer, aber nicht akuter, nikotinfreier E-Zigarettenkonsum die Entzündung erhöht und die Expression von Tight Junction (TJ)-Markern verringert. Die Exposition von enteroid-derived monolayers (EDMs) von Mäusen und Menschen gegenüber nikotinfreien E-Zigaretten-Aerosolen allein oder in Co-Kultur mit Bakterien führt ebenfalls zu einer Störung der Barriere, einer Herabregulierung des TJ-Proteins und einer verstärkten Entzündung als Reaktion auf eine Infektion. Diese Daten unterstreichen die schädlichen Auswirkungen der "nikotinfreien" Komponente von E-Zigaretten auf die Darmbarriere. In Anbetracht der Bedeutung einer intakten Darmbarriere für die Fitness des Wirts und der Auswirkungen von Entzündungen der Darmschleimhaut auf eine Vielzahl chronischer Krankheiten sind diese Ergebnisse sowohl für die Medizin als auch für das öffentliche Gesundheitswesen von großer Bedeutung.

https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102035

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33537654/

Sharma A, Lee J, Fonseca AG, et al. E-cigarettes compromise the gut barrier and trigger inflammation. iScience. 2021;24(2):102035. Published 2021 Jan 6. doi:10.1016/j.isci.2021.102035

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Eine Studie zeigt, dass der Konsum von E-Zigaretten die Entstehung von Arterienverkalkung fördern kann. Mäuse, die regelmäßig für 16 Wochen E-Zigaretten-Dampf ausgesetzt wurden, entwickelten atherosklerotische Läsionen und eine erhöhte Expression des TLR9-Gens in klassischen Monozyten und den Plaques. Das TLR9-Gen ist ein Teil des Immunsystems und spielt eine Rolle bei der Erkennung von Krankheitserregern. Die Plaqueakkumulation von Lipiden und Makrophagen und die Entzündung im Zusammenhang mit E-Zigaretten können möglicherweise durch die Blockierung von TLR9 verringert werden. Der Konsum von E-Zigaretten kann zu Arterienverkalkung führen, was auf das erhöhte Niveau beschädigter mitochondrialer DNA im Blut und der Expression von TLR9 zurückzuführen ist.

Anmerkung: Die Ergebnisse dieser Studie stammen aus einem Tierversuch an Mäusen. Diese wurden automatisch erzeugtem Aerosol ausgesetzt. Generell sind Tierversuche bei denen die Tiere E-Zigaretten-Aerosol ausgesetzt werden kritisch zu betrachten. Während ein menschlicher Konsument sofort mit dem Konsum aufhört, wenn der Verdampfer trockenläuft (Liquidmangel/Nachflussmangel) oder Überhitzt (falsche Einstellung), bleibt ein Tier weiterhin den potenziell schadstoffbelasteten Expositionen ausgesetzt.

Zusammenfassung

Zielsetzung: Der Konsum von elektronischen Zigaretten (E-Zigaretten) wurde kürzlich mit der Förderung von Atherosklerose in Verbindung gebracht. In dieser Studie wollten wir den Mechanismus der E-Zigaretten-Exposition untersuchen, der die Entwicklung atherosklerotischer Läsionen beschleunigt. Ansatz und Ergebnisse: Acht Wochen alte ApoE-/- Mäuse, die mit normaler Labordiät gefüttert wurden, wurden 16 Wochen lang 2 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche lang E-Zigarettendampf (ECV) ausgesetzt. Wir fanden heraus, dass die ECV-Exposition signifikant atherosklerotische Läsionen induzierte, wie durch Öl-Rot-O-Färbung untersucht wurde, und die TLR9-Expression (Toll-like-Rezeptor 9) in klassischen Monozyten und in den atherosklerotischen Plaques stark hochregulierte, was durch die erhöhte TLR9-Expression in atherosklerotischen Plaques der menschlichen Oberschenkelarterie von E-Zigaretten-Rauchern bestätigt wurde. Interessanterweise fanden wir eine signifikante Zunahme der oxidativen Mitochondrien-DNA-Läsion im Plasma von ECV-exponierten Mäusen. Die Verabreichung eines TLR9-Antagonisten vor der ECV-Exposition verringerte nicht nur die Atherosklerose und die Hochregulierung von TLR9 in den Plaques, sondern dämpfte auch den Anstieg der Plasmaspiegel entzündlicher Zytokine, reduzierte die Plaque-Ansammlung von Lipiden und Makrophagen und verringerte die Häufigkeit klassischer CCR2+-Monozyten (C-C-Chemokinrezeptor Typ 2) im Blut. Überraschenderweise stellten wir fest, dass zytoplasmatische mitochondriale DNA, die aus mit ECV-Extrakt behandelten Makrophagen isoliert wurde, die TLR9-Aktivierung in Reporterzellen verstärken kann, und dass die Induktion von Entzündungszytokinen durch TLR9-Inhibitoren in Makrophagen unterdrückt werden konnte.

Schlussfolgerungen: E-Zig erhöht den Gehalt an geschädigter mitochondrialer DNA im Blutkreislauf und induziert die Expression von TLR9, was die Expression von proinflammatorischen Zytokinen in Monozyten/Makrophagen erhöht und folglich zu Atherosklerose führt. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass ein Eingriff in die TLR9-Aktivierung ein potenzielles pharmakologisches Ziel für ECV-bedingte Entzündungen und kardiovaskuläre Erkrankungen darstellt.

https://doi.org/10.1161/atvbaha.120.315556

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33380174/

Li J, Huynh L, Cornwell WD, et al. Electronic Cigarettes Induce Mitochondrial DNA Damage and Trigger TLR9 (Toll-Like Receptor 9)-Mediated Atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2021;41(2):839-853. doi:10.1161/ATVBAHA.120.315556

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Elektronische Zigaretten (E-Zigaretten) werden derzeit weltweit von Millionen Erwachsenen und Jugendlichen verwendet. E-Zigaretten können jedoch zu Atemwegsbeschwerden wie Husten führen, was auf eine Reizung der Atemwegsschleimhaut zurückzuführen sein kann. In dieser Studie wurden die Auswirkungen von E-Zigaretten auf die Reizung der Atemwege sowie auf neuronale Aktivitäten im Gehirn untersucht. Es wurde festgestellt, dass E-Liquids und Nikotin den chemosensorischen Bereich der Atemwege stimulieren, insbesondere die Rezeptoren in der Nase sind besonders empfindlich gegenüber Nikotin und Aromen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass E-Zigaretten ein Gesundheitsrisiko für die Atemwege darstellen können und weitere Untersuchungen erforderlich sind.

Anmerkung: Die Studie hat einige Mängel. Die Studie wurde nur an Mäusen durchgeführt, daher können die Ergebnisse nicht direkt auf den Menschen übertragen werden. Außerdem wurden nur einige E-Liquid-Bestandteile untersucht, sodass keine allgemeingültigen Aussagen gemacht werden können. Auch die Exposition gegenüber den E-Liquids erfolgte bei den Mäusen auf eine andere Weise als bei menschlichen E-Zigarettennutzern. Die Mäusen wurden automatisch erzeugtem Aerosol ausgesetzt, was generell kritisch zu betrachten ist. Während ein menschlicher Konsument sofort mit dem Konsum aufhört, wenn der Verdampfer trockenläuft (Liquidmangel/Nachflussmangel) oder Überhitzt (falsche Einstellung), bleibt ein Tier weiterhin den potenziell schadstoffbelasteten Expositionen ausgesetzt.

Zusammenfassung

Einleitung: Elektronische Zigaretten (E-Zigaretten) werden derzeit weltweit von Millionen von Erwachsenen und Jugendlichen verwendet. Schwere Atemwegssymptome wie Husten, die von E-Zigaretten-Benutzern, einschließlich Patienten mit E-Zigaretten- oder Vaping-assoziierten Lungenschäden (EVALI), berichtet werden, deuten auf eine durch E-Zigarettenbestandteile verursachte sensorische Reizung hin. Die durch E-Zigarettenbestandteile ausgelöste nozizeptive Aktivität in den nasalen und trachealen respiratorischen Epithelien (RE) und die neuronale Aktivierung in den Trigeminalganglien und Hirnstammkernen, die chemosensorische Eingänge in die Atemwege erhalten, wurden jedoch nicht untersucht und verglichen. Es fehlen auch Vergleiche der physiologischen Reaktionen zwischen Nikotin in freier Form und Nikotinsalzen.

Ziele und Methoden: Es wurden ereigniskorrelierte Potenziale (ERP) elektrophysiologisch aufgezeichnet, um die chemosensorischen Reaktionen von Mäusen in der Nase und der Luftröhre auf verschiedene Aromen, Nikotin, einschließlich Freebase und Nikotinsalze, E-Liquid-Mischungen und tussigene Reize zu bewerten. Außerdem wurden Mäuse einer Inhalationsexposition mit einem Aerosol eines E-Liquids mit Vanillegeschmack oder Luft (Kontrolle) unterzogen, und die aktivierten trigeminalen nozizeptiven Neuronen und Hirnstammneuronen wurden mittels Immunhistochemie untersucht.

Ergebnisse: Einzelne Bestandteile und Mischungen von E-Liquids, Capsaicin sowie Zitronen- und Essigsäure riefen in der Nase signifikant größere ERP hervor als in der Luftröhre, mit Ausnahme von Menthol. Die ERP-Antworten auf Nikotin in freier Form waren signifikant größer als die auf protoniertes Nikotin. Vier Nikotinsalze (Benzoat, Laktat, Levulinat und Salicylat) lösten ähnliche Reaktionen aus. Im Vergleich zu Mäusen, die der Luft ausgesetzt waren, zeigten E-Liquid-Aerosol-exponierte Mäuse einen signifikanten Anstieg der Anzahl aktivierter trigeminaler nozizeptiver Neuronen und Hirnstammneuronen im Nucleus trigeminus spinalis, Nucleus paratrigeminus und Nucleus tractus solitarius.

Schlussfolgerungen: Die Bestandteile von E-Liquid stimulieren die nozizeptiven chemosensorischen Systeme der Atemwege regionsabhängig, und Nikotin in freier Form ist wirksamer als protoniertes Nikotin.

Auswirkungen: Neuronale Anomalien werden mit der Entwicklung von Nasen- und Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht. Die höhere Empfindlichkeit des nasalen nozizeptiven chemosensorischen Systems gegenüber Nikotin und Aromastoffen könnte auf ein Gesundheitsrisiko für durch E-Liquid-Aerosole induzierte Erkrankungen der oberen Atemwege durch neurogene Veränderungen hinweisen und bedarf weiterer Untersuchungen.

https://doi.org/10.1093/ntr/ntaa174

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33320249/

Ni F, Ogura T, Lin W. Electronic Cigarette Liquid Constituents Induce Nasal and Tracheal Sensory Irritation in Mice in Regionally Dependent Fashion. Nicotine Tob Res. 2020;22(Suppl 1):S35-S44. doi:10.1093/ntr/ntaa174

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Eine Studie hat gezeigt, dass die Inhalation von E-Zigaretten Aerosolen, die Nikotin enthalten, dazu führt, dass die Freisetzung von Glutamat im Gehirn erhöht wird. Dies geschieht unter anderem durch stimulierende Effekte auf bestimmte Nikotinrezeptoren im Gehirn. Die Studie wurde an Mäusen durchgeführt, die drei Monate lang täglich einem der folgenden drei Inhalate ausgesetzt waren: E-Zigaretten Aerosol mit Nikotin, E-Zigaretten Aerosol ohne Nikotin und reine Luft. Die Ergebnisse zeigten, dass die chronische Inhalation von E-Zigaretten Aerosolen mit Nikotin die Expression bestimmter Nikotinrezeptoren und Transportproteine im Gehirn veränderte. Die Ergebnisse weisen auf mögliche schädliche Auswirkungen des Konsums von E-Zigaretten hin.

Anmerkung: Die Studie wurde nur an Mäusen durchgeführt, daher können die Ergebnisse nicht direkt auf den Menschen übertragen werden. Die Exposition gegenüber den E-Liquids erfolgte bei den Mäusen auf eine andere Weise als bei menschlichen E-Zigarettennutzern. Die Mäusen wurden automatisch erzeugtem Aerosol ausgesetzt, was generell kritisch zu betrachten ist. Während ein menschlicher Konsument sofort mit dem Konsum aufhört, wenn der Verdampfer trockenläuft (Liquidmangel/Nachflussmangel) oder Überhitzt (falsche Einstellung), bleibt ein Tier weiterhin den potenziell schadstoffbelasteten Expositionen ausgesetzt.

Zusammenfassung

Nikotin-Exposition erhöht die Freisetzung von Glutamat zum Teil durch stimulierende Effekte auf präsynaptische nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren (nAChRs). Um die Auswirkungen des chronischen Gebrauchs von elektronischen (E-)Zigaretten auf diese Suchtwege zu bewerten, setzten wir C57BL/6-Mäuse drei Monate lang drei Arten von Inhalationsexpositionen aus: 1) E-Zigaretten-Aerosol, das aus nikotinhaltigen Flüssigkeiten erzeugt wurde (ECN), 2) E-Zigaretten-Aerosol, das aus Flüssigkeiten erzeugt wurde, die Fahrzeugchemikalien ohne Nikotin enthielten (Veh), und 3) nur Luft (AC). Wir untersuchten die Auswirkungen einer täglichen E-Zigaretten-Exposition auf die Proteingehalte von α7 nAChR und α4/β2 nAChR, die Genexpression und die Proteingehalte von astroglialen Glutamat-Transportern, einschließlich Glutamat-Transporter-1 (GLT-1) und Cystin/Glutamat-Antiporter (xCT), im frontalen Kortex (FC), Striatum (STR) und Hippocampus (HIP). Wir fanden heraus, dass die chronische Inhalation von ECN die Expression von α4/β2 nAChR in allen Hirnregionen und die Expression von α7 nAChR im FC und STR erhöhte. Die gesamte relative mRNA- und Proteinexpression von GLT-1 war in der STR verringert. Darüber hinaus wurden die GLT-1-Isoformen (GLT-1a und GLT-1b) in der STR in der ECN-Gruppe herunterreguliert. Die Inhalation von E-Zigaretten-Aerosol führte jedoch zu einer Herabregulierung der xCT-Expression in STR und HIP im Vergleich zu den Gruppen AC und Veh. Die ECN-Gruppe wies im Vergleich zu den Kontrollgruppen einen erhöhten neurotrophen Faktor des Gehirns in der STR auf. Schließlich wurden durch Massenspektrometrie hohe Konzentrationen des Nikotinmetaboliten Cotinin im FC und STR der ECN-Gruppe nachgewiesen. Diese Arbeit zeigt, dass die chronische Inhalation von Nikotin in E-Zigaretten-Aerosolen die Expression von nAChRs und astroglialen Glutamattransportern in bestimmten mesokortikolimbischen Gehirnregionen signifikant verändert.

https://doi.org/10.1016/j.cbi.2020.109308

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33242460/

Alasmari F, Crotty Alexander LE, Hammad AM, et al. E-cigarette aerosols containing nicotine modulate nicotinic acetylcholine receptors and astroglial glutamate transporters in mesocorticolimbic brain regions of chronically exposed mice. Chem Biol Interact. 2021;333:109308. doi:10.1016/j.cbi.2020.109308

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Die Studie untersuchte die Auswirkungen von E-Zigaretten-Dampf auf das Kurzzeitgedächtnis und die Hirnfunktion von Mäusen, die entweder eine fettreiche Diät erhielten oder nicht. Die Forscher fanden heraus, dass E-Zigaretten-Dampf das Kurzzeitgedächtnis beeinträchtigte und in beiden Gruppen zu einer Entzündungsreaktion im Gehirn führte. Dies geschah unabhängig von der enthaltenen Nikotinmenge. Die Studie weist darauf hin, dass der Konsum von E-Zigaretten auch bei einem gesunden Gehirn schädlich sein kann.

Anmerkung: Die Studie wurde nur an Mäusen durchgeführt, daher können die Ergebnisse nicht direkt auf den Menschen übertragen werden. Die Exposition gegenüber den E-Liquids erfolgte bei den Mäusen auf eine andere Weise als bei menschlichen E-Zigarettennutzern. Die Expositionsdosen für Mäuse waren möglicherweise höher als für Menschen üblich. Die Mäusen wurden automatisch erzeugtem Aerosol ausgesetzt, was generell kritisch zu betrachten ist. Während ein menschlicher Konsument sofort mit dem Konsum aufhört, wenn der Verdampfer trockenläuft (Liquidmangel/Nachflussmangel) oder Überhitzt (falsche Einstellung), bleibt ein Tier weiterhin den potenziell schadstoffbelasteten Expositionen ausgesetzt. Es ist auch unklar, ob das, was in Mäusen beobachtet wurde, für den menschlichen Körper tatsächlich relevant ist.

Zusammenfassung

Tabakrauchen und fettreiche Ernährung (HFD) beeinträchtigen unabhängig voneinander das Kurzzeitgedächtnis. E-Zigaretten erzeugen E-Dampf, der Aromastoffe und Nikotin enthält. Wir untersuchten, ob die Inhalation von E-Dampf mit HFD interagiert und das Kurzzeitgedächtnis und die neuronale Integrität beeinträchtigt. Balb/c-Mäuse (7 Wochen, männlich) wurden 16 Wochen lang mit einer HFD (43 % Fett, 20 kJ/g) gefüttert. In den letzten 6 Wochen wurde die Hälfte der Mäuse zweimal täglich E-Dampf mit Tabakgeschmack aus nikotinhaltigen (18 mg/L) oder nikotinfreien (0 mg/L) E-Flüssigkeiten ausgesetzt. Die Funktion des Kurzzeitgedächtnisses wurde in Woche 15 gemessen. HFD allein beeinträchtigte die Gedächtnisfunktion nicht, erhöhte aber das phosphorylierte (p)-Tau im Gehirn und den Astroglia-Marker, während die Werte von Neuronen und Mikroglia sanken. Die E-Dampf-Exposition beeinträchtigte die Funktion des Kurzzeitgedächtnisses signifikant, unabhängig von Ernährung und Nikotin. Nikotinfreier E-Dampf induzierte größere Veränderungen im Vergleich zum Nikotin-E-Dampf und beinhaltete erhöhte systemische Zytokine, erhöhtes p-Tau im Gehirn und verringerte Werte des postsynaptischen Dichteproteins (PSD)-95 bei chow-gefütterten Mäusen und verringerte Astrogliose-Marker, erhöhte Mikroglia und erhöhte Glykogen-Synthase-Kinase-Werte bei HFD-gefütterten Mäusen. Eine erhöhte Apoptose im Hippocampus wurde ebenfalls bei Mäusen, die mit Futter gefüttert wurden, und HFD-Mäusen beobachtet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die E-Dampf-Exposition das Kurzzeitgedächtnis unabhängig von Ernährung und Nikotin beeinträchtigte und mit einer erhöhten systemischen Entzündung, einem verringerten PSD-95-Spiegel und einer erhöhten Astrogliose bei chow-gefütterten Mäusen korreliert war, aber mit einer verringerten Gliose und einer erhöhten Mikroglia bei HFD-gefütterten Mäusen, was auf den entzündlichen Charakter von E-Dampf hinweist, der zu einer Beeinträchtigung des Kurzzeitgedächtnisses führt.

https://doi.org/10.1016/j.bbi.2020.11.028

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33221488/

Chen H, Wang B, Li G, et al. Brain health is independently impaired by E-vaping and high-fat diet. Brain Behav Immun. 2021;92:57-66. doi:10.1016/j.bbi.2020.11.028

Veröffentlicht am

Rauchen ist ein wichtiger Risikofaktor für die Entwicklung von chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die vorliegende Studie untersuchte die Rolle von Ceramiden, einer Lipidklasse, die bei Krankheiten eine Schlüsselrolle spielt. Die Forscher entwickelten und validierten eine Methode zur absoluten Quantifizierung von vier Ceramiden in Apolipoprotein E-defizienten Mäusen, die verschiedenen Tabakprodukten ausgesetzt wurden. Dabei stellten sie fest, dass das Rauchen von herkömmlichen Zigaretten zu einer Erhöhung der Konzentration von bestimmten Ceramiden führte, was auch in anderen Studien bestätigt wurde. Im Gegensatz dazu zeigten HnB-Tabakprodukte und E-Zigaretten keine signifikanten Auswirkungen auf die Ceramidspiegel. Die Studie zeigt somit, dass Ceramide als wichtige Marker für Atemwegserkrankungen dienen können und dass das Rauchen von herkömmlichen Zigaretten diese Marker erhöht.

Anmerkung: Die Studie wurde an Mäusen durchgeführt und es ist unklar, ob diese Ergebnisse auf den Menschen übertragbar sind.

Zusammenfassung

Ziele: Rauchen ist ein wichtiger Risikofaktor für die Entwicklung von chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Ziel dieser Studie war es, die Rolle von Ceramiden als einer wichtigen Lipidklasse, die bei Krankheiten gestört ist, näher zu beleuchten.

Wichtigste Methoden: In diesem Artikel haben wir eine LC-MS/MS-Methode für Ceramide (Cer(d18:1/16:0), Cer(d18:1/18:0), Cer(d18:1/24:0) und Cer(d18:1/24:1(15Z)) für die absolute Quantifizierung entwickelt und validiert. Wir setzten sie zusammen mit Proteomik- und Transkriptomanalysen ein, um die Auswirkungen von Zigarettenrauch (CS) aus der Referenzzigarette sowie von Aerosolen aus Heat-not-Burn (HnB)-Tabak und E-Vapor-Produkten in Apolipoprotein E-defizienten (ApoE-/-)-Mäusen über mehrere Zeitpunkte zu bewerten.

Wichtigste Ergebnisse: In der Lunge erhöhte die CS-Exposition die Verhältnisse von Cer(d18:1/24:0) und Cer(d18:1/24:1) zu Cer(d18:1/18:0) in zwei unabhängigen ApoE-/--Maus-Inhalationsstudien erheblich. Daten aus früheren Studien, sowohl mit ApoE-/- als auch mit Wildtyp-Mäusen, bestätigten die Reproduzierbarkeit dieses Ergebnisses. Eine Erhöhung dieser Ceramid-Verhältnisse wurde auch im Plasma/Serum, in der Leber und - für das Verhältnis Cer(d18:1/24:1(15Z)) zu Cer(d18:1/18:0) - in der Bauchaorta beobachtet. Auch die Konzentrationen von saurer Ceramidase (Asah1) und Glukozerebrosidase (Gba) -lysosomale Enzyme, die an der Hydrolyse von Glucosylceramiden beteiligt sind- waren in der Lunge nach CS-Exposition durchweg erhöht. Im Gegensatz dazu führte die Exposition mit HnB-Tabakprodukten und E-Dampf-Aerosolen nicht zu signifikanten Veränderungen in den Ceramid-Profilen oder den damit verbundenen Enzymen.

Bedeutung: Unsere Arbeit an Mäusen trägt zu den sich häufenden Hinweisen auf die Bedeutung der Ceramid-Verhältnisse als biologisch relevante Marker für Atemwegserkrankungen bei und ergänzt deren bereits nachgewiesene Rolle bei der Risikobewertung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beim Menschen.

https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.118753

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33189821/

Lavrynenko O, Titz B, Dijon S, et al. Ceramide ratios are affected by cigarette smoke but not heat-not-burn or e-vapor aerosols across four independent mouse studies. Life Sci. 2020;263:118753. doi:10.1016/j.lfs.2020.118753