Studien zeigen, dass die kardiovaskulären Wirkungen von Zigaretten und E-Zigaretten auffallend ähnlich sind

Zwei verwandte Studien, eine an Menschen und die andere an Ratten, fanden heraus, dass die kardiovaskulären Wirkungen von Zigaretten und E-Zigaretten auffallend ähnlich sind und diese schädlichen Wirkungen auf die Blutgefäßfunktion wahrscheinlich durch Reizungen der Atemwege aufgrund des Einatmens einer fremden Substanz verursacht werden. eher als ein spezifischer Bestandteil des Zigarettenrauchs oder E-Zigaretten-Dampfes (Aerosol), laut neuen Forschungsergebnissen, die heute in der Peer-Review-Zeitschrift Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology (ATVB) der American Heart Association veröffentlicht wurden.

Sowohl das Rauchen von Zigaretten als auch das Dampfen von E-Zigaretten verursachen bekanntermaßen eine endotheliale Dysfunktion, die Unfähigkeit der großen Blutgefäße, sich ausreichend zu öffnen, um das Herz und andere Gewebe ausreichend mit Blut zu versorgen. Dies kann ein früher Indikator für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sein. Endothelzellen kleiden das Innere aller Blutgefäße aus und regulieren die Öffnung der Blutgefäße, den Stoffaustausch zwischen dem Blutstrom und dem umgebenden Gewebe sowie Immun- und Entzündungsreaktionen.

Ziel dieses Projekts war es herauszufinden, warum eine wachsende Zahl von inhalativen Tabakprodukten, darunter brennbare Zigaretten, erhitzte Tabakprodukte und E-Zigaretten, trotz grundlegender Unterschiede in diesen Produkten alle die Endothelfunktion beeinträchtigen. Tausende von Chemikalien wurden im Tabakrauch identifiziert, von denen einige auch in E-Zigaretten-Aerosolen vorhanden sind, entweder als Originalinhaltsstoff oder als chemisches Reaktionsprodukt des Erhitzungsprozesses. Wir haben versucht herauszufinden, welche spezifische Komponente von Rauch oder E-Zigaretten-Dampf dafür verantwortlich sein könnte, dass die Fähigkeit der Blutgefäße, effizient zu funktionieren, beeinträchtigt wird.“

Matthew L. Springer, Ph.D., leitender Forscher beider Studien, Professor für Medizin, Abteilung für Kardiologie, University of California, San Francisco

Springer und Kollegen führten zwei Studien durch, um die Auswirkungen des Rauchens und Verdampfens auf die Herz-Kreislauf-Funktion sowohl bei Ratten als auch bei Menschen zu untersuchen.

Die Beeinträchtigung der Endothelfunktion durch Zigarettenrauch wird nicht durch einen bestimmten Rauchbestandteil verursacht, sondern durch vagalen Eintrag aus den Atemwegen

In der Rattenstudie wurde die arterielle flussvermittelte Dilatation (FMD), d. h. die Fähigkeit der Blutgefäße, sich zu erweitern, vor und nach der Exposition gegenüber dem Rauch von vier Arten herkömmlicher brennbarer Zigaretten gemessen: herkömmliches Nikotin, reduziertes Nikotin, konventionell Nikotin mit zugesetztem Menthol und reduziertes Nikotin mit zugesetztem Menthol. Menthol wird vielen Tabakprodukten zugesetzt, und es kann die durch das Rauchen verursachte Reizung verringern, insbesondere bei neuen Rauchern, und kann eine wichtige Rolle bei der Erleichterung der Nikotinsucht spielen.

Die Ergebnisse der Studie ergaben, dass die Erweiterung der Blutgefäße nach der Verwendung aller vier Zigarettentypen reduziert wurde, wobei das Ausmaß der Reduzierung je nach Zigarettentyp zwischen 20 und 46 % lag. Nikotin war für die Beeinträchtigung der Gefäßfunktion nicht erforderlich, jedoch waren höhere Nikotinspiegel mit einer stärkeren Abnahme der MKS verbunden als niedrigere Nikotinspiegel und Menthol war mit einer geringeren Abnahme der MKS verbunden als Nicht-Menthol-Produkte.

Springer betonte, dass die Feststellung, dass die Zugabe von Menthol zu einer geringeren Schwere der strömungsbedingten Dilatationsbeeinträchtigung führte, nicht überinterpretiert werden sollte, um darauf hinzuweisen, dass Menthol ein vorteilhafter Zusatzstoff in Rauch- und Vape-Produkten ist, da die Beeinträchtigung immer noch erheblich war und Menthol andere schädliche Wirkungen hat Auswirkungen.

Die Ratten wurden auch zwei der Hauptgase ausgesetzt, die sowohl in Rauch als auch in E-Zigaretten-Aerosolen vorkommen, sowie sauberen Kohlenstoff-Nanopartikeln, um die Auswirkungen dieser Arten von Komponenten auf die Erweiterung der Blutgefäße zu bewerten. Die Gase und Kohlenstoffpartikel hatten ähnliche Beeinträchtigungswirkungen wie ganzer Tabakrauch, obwohl sie völlig unterschiedliche chemische und physikalische Bestandteile des Rauchs darstellten.

„Da die strömungsvermittelte Dilatation durch Rauch, Gasphasenkomponenten des Rauchs und einfache Kohlenstoffpartikel beeinträchtigt wurde, wobei kein einzelner Bestandteil allein dafür verantwortlich war, untersuchten wir dann, ob der Mechanismus eine gemeinsame Reizreaktion der Atemwege beinhaltete, an der der Vagusnerv beteiligt war.“ sagte Springer.

Der Vagusnerv ist ein Hauptbestandteil des parasympathischen Nervensystems, das unwillkürliche innere Organfunktionen steuert. Es ist verantwortlich für die Regulierung von Verdauung, Herzfrequenz, Atemfrequenz, Gefäßerweiterung, Entzündungsreaktionen und Lungenfunktionen, wie dem Hustenreflex und der Schleimproduktion.

Um diese Hypothese zu testen, setzten die Forscher anästhesierte Ratten Rauch aus, nachdem sie die Vagusnerven durchtrennt hatten. Sie fanden heraus, dass das Verhindern, dass Nervensignale in der Lunge der Ratten den Rest des Körpers erreichen, eine Beeinträchtigung der Gefäßfunktion durch Rauch vollständig verhindert. Diese Befunde legen nahe, dass eine endotheliale Dysfunktion durch einen vom Vagusnerv abhängigen Mechanismus verursacht werden kann, der aus einer Reizung der Atemwege und sensorischen Nerven der Lunge resultiert.

„Wir waren überrascht zu entdecken, dass es nicht ein bestimmtes eingeatmetes Fremdmaterial ist, das schädliche kardiovaskuläre Auswirkungen verursacht – es ist die Tatsache, dass überhaupt eine Art Reizstoff eingeatmet wird, unabhängig davon, was es war“, sagte Springer. „Alle inhalierten Produkte haben wahrscheinlich ähnliche schädliche Auswirkungen auf die Gefäßfunktion.“

Springer wies darauf hin, dass das Fehlen eines bestimmten Toxins, das für Gefäßschäden verantwortlich ist, bedeutet, dass sich die Aufsichtsbehörden nicht darauf verlassen können, bestimmte Inhaltsstoffe zu verbieten, um nachteilige Auswirkungen inhalierter Produkte zu vermeiden.

Co-Autoren sind Pooneh Nabavizadeh, MD; Jiangtao Liu, MD; Poonam Rao, MD; Sharina Ibrahim, M.Sc.; Daniel D. Han, BA; Ronak Derakhshandeh, M.Sc.; Huiliang Qiu, MD; Xiaoyin Wang, MD; Stanton A. Glantz, Ph.D.; und Suzaynn F. Schick, Ph.D. Die Angaben der Autoren sind im Manuskript aufgeführt.

Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse des National Heart, Lung, and Blood Institute, einer Abteilung der National Institutes of Health (NIH), und des US Food and Drug Administration Center for Tobacco Products unterstützt; dem National Cancer Institute am NIH und mit Unterstützung der Elfenworks Foundation (in Erinnerung an Deb O’Keefe) und der Roy E Thomas Medical Foundation.

Chronischer Gebrauch von E-Zigaretten beeinträchtigt die Endothelfunktion auf physiologischer und zellulärer Ebene

Die zweite Studie wurde an mehreren Zentren durchgeführt und umfasste Personen, die angaben, regelmäßig brennbare Zigaretten zu rauchen, Personen, die angaben, regelmäßig E-Zigarettenprodukte zu verwenden, und Personen, die angaben, keine Nikotinprodukte zu verwenden. Die kardiovaskuläre Gesundheit aller Teilnehmer wurde zu einem einzigen Zeitpunkt bewertet, wobei die Forscher die Endothelfunktion maßen und Zellkulturexperimente durchführten, um den Zusammenhang zwischen chronischem E-Zigarettenkonsum und dem Grad der Gefäßbeeinträchtigung zu bewerten. Zu den Maßnahmen gehörten die Produktion von Stickstoffmonoxid, einem Schlüsselmolekül für gut funktionierende Blutgefäße, und die Durchlässigkeit von Endothelzellen, die widerspiegelt, wie leicht Substanzen aus Blutgefäßen austreten können. Eine erhöhte Gefäßdurchlässigkeit führt zum Austreten größerer Moleküle und kann zu Ödemen oder Schwellungen beitragen, die durch überschüssige Flüssigkeit im Gewebe, Entzündungen, Herzerkrankungen und anderen Krankheiten wie Krebs verursacht werden.

„Da der brennbare Zigarettenrauch und das E-Zigaretten-Aerosol, das die Menschen einatmen, keinen direkten Kontakt mit den Blutgefäßen haben, haben wir Blutserum (die klare Flüssigkeit im Blut, die nach der Gerinnung zurückbleibt) von jedem Teilnehmer genommen und brachte es in einer Kulturschale mit Endothelzellen in Kontakt, um zu bewerten, wie die verschiedenen Serumproben das funktionelle Verhalten dieser Zellen beeinflussten.“ sagte Springer. „Auf diese Weise konnten wir die Wirkung von Substanzen in Rauch/Aerosol, die über die Lunge aufgenommen werden und in den Blutkreislauf gelangen, sowie von anderen zirkulierenden Molekülen, die der Körper möglicherweise als Reaktion auf das Einatmen von Rauch und/oder Aerosol produziert, auf Endothelzellen untersuchen. einschließlich Proteinen, die an der Entzündungsreaktion beteiligt sind.“

An der Studie nahmen 120 Erwachsene im Alter von 21 bis 50 Jahren ohne Herz-Kreislauf-Erkrankungen teil. Zu den Teilnehmern gehörten Personen, die ein Jahr oder länger mehr als 5 brennbare Zigaretten pro Tag geraucht hatten; Personen, die 3 Monate oder länger mindestens 5 Mal pro Woche elektronische Zigaretten benutzt haben; und Personen, die derzeit nicht geraucht oder gedampft haben.

Die Analyse ergab, dass längeres Dampfen und Zigarettenrauchen beide Veränderungen im Blut verursachen, die die Endothelfunktion beeinflussen, wenn auch auf unterschiedliche Weise.

• In Blutserum getauchte Endothelzellen sowohl von Menschen, die regelmäßig geraucht hatten, als auch von denen, die regelmäßig dampften, setzten weniger Stickoxid frei, was bedeutet, dass die Endothelzellen funktionell beeinträchtigt waren.
• Kondensiertes E-Zigaretten-Aerosol reduzierte die Stickoxidproduktion nicht direkt, was darauf hinweist, dass die Substanzen im Blut, die die Stickoxidproduktion beeinträchtigten, nicht direkt aus dem Aerosol stammten, sondern vom Körper als Reaktion auf die Inhalation produziert wurden.
• Das Blutserum von Menschen, die regelmäßig dampften, aber nicht von denen, die regelmäßig rauchten, erhöhte die Durchlässigkeit der Endothelzellen, wodurch mehr Substanzen durch die Zellen dringen konnten und sie sich eher wie in undichten Blutgefäßen verhalten, was zu Gewebeödemen führen kann.
• Das Blutserum der Teilnehmer, die regelmäßig dampften, veranlasste auch Endothelzellen, Moleküle zu produzieren, die oxidativen Stress verursachen, der das Ungleichgewicht von freien Radikalen und Antioxidantien im Körper darstellt und zu Zell- und Gewebeschäden führen kann.
• Menschen, die regelmäßig E-Zigaretten benutzten, und solche, die brennbare Zigaretten rauchten, zeigten Veränderungen bei zirkulierenden Biomarkern für Entzündungen, Blutgerinnungsfaktoren und Zelladhäsion im Vergleich zu Menschen, die nicht regelmäßig rauchten oder dampften.
• Bestimmte entzündliche Biomarker waren im Blutserum von Menschen erhöht, die regelmäßig brennbare Zigaretten rauchten, jedoch nicht bei denen, die E-Zigaretten verwendeten. Andere entzündliche Biomarker waren jedoch im Blutserum der Menschen erhöht, die regelmäßig dampften, nicht jedoch bei denen, die regelmäßig brennbare Zigaretten rauchten.

„Die unterschiedlichen Muster dieser Biomarker für das Risiko von Herzerkrankungen im Blutserum von häufigen Nutzern von brennbaren Zigaretten und E-Zigarettenprodukten weisen darauf hin, dass der Gebrauch von E-Zigaretten und das Rauchen trotz der ähnlichen physiologischen Wirkungen grundlegend unterschiedliche molekulare Reaktionen auslösen. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Dampfen , obwohl keine brennbaren Zigaretten geraucht werden, Veränderungen im Blut verursacht, die das Potenzial für Leckagen in den Blutgefäßen erhöhen, und dass sowohl das Rauchen als auch das Dampfen Veränderungen im Blut verursachen, die zu einer endothelialen Dysfunktion und einem erhöhten Risiko zukünftiger kardiovaskulärer Ereignisse bei ansonsten gesunden Menschen führen “, sagte Springer.

Die Studie ergab auch, dass die flussvermittelte Dilatation bei den Teilnehmern, die regelmäßig E-Zigaretten verwendeten, und denjenigen, die regelmäßig brennbare Zigaretten rauchten, signifikant geringer war (um mehr als 5 %) als bei Personen, die weder rauchten noch dampften. In früheren Untersuchungen wurde eine Verringerung der Gefäßerweiterung um 2 % mit einem Anstieg des Risikos für Herzerkrankungen um 15 % in Verbindung gebracht, was darauf hindeutet, dass die Auswirkungen des Rauchens und Dampfens klinisch signifikant sind.

„Es ist wichtig, dass Aufsichtsbehörden, Ärzte und die Öffentlichkeit erkennen, dass Dampfen nicht harmlos ist“, sagte Springer. „Rauchen und Dampfen können ähnliche schädliche kardiovaskuläre Auswirkungen haben, aber jeder Zustand verursacht einige potenziell schädliche Auswirkungen, die der andere nicht hat. Diese Unterschiede deuten darauf hin, dass die Verwendung von zwei Produkten, dh das Rauchen von brennbaren Zigaretten und auch die Verwendung von E-Zigarettenprodukten, tatsächlich schlechter für die Gefäße sein kann Gesundheit, als entweder nur zu rauchen oder zu dampfen.“

Quelle:

American Heart Association

Referenzen:

Nabavizadeh, P., et al. (2022) Beeinträchtigung der Endothelfunktion durch Zigarettenrauch wird nicht durch einen bestimmten Rauchbestandteil verursacht, sondern durch vagalen Input aus den Atemwegen. Arteriosklerose Thrombose und Gefäßbiologie. doi.org/10.1161/ATVBAHA.122.318051.

Mohammadi, L., et al. (2022) Chronischer Gebrauch von E-Zigaretten beeinträchtigt die Endothelfunktion auf physiologischer und zellulärer Ebene. Arteriosklerose Thrombose und Gefäßbiologie. doi.org/10.1161/ATVBAHA.121.317749.

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