Die Untersuchung der Toxizität elektronischer Zigaretten in einem menschlichen Modell im Vivo-Modell von Entzündungen und vaskulärer Dysfunktion (SELECT)

Hintergrund. Seit ihrer Einführung hat die Verwendung elektronischer Zigaretten (EC) erheblich zugenommen. Am besorgniserregendsten ist vielleicht der zunehmende Konsum unter Jugendlichen. Viele Benutzer von E-Zigaretten glauben, dass elektronische Zigaretten sicherer sind als herkömmliche Zigaretten [1]. Allerdings sind die Toxizitäten von elektronischen Zigaretten, einschließlich derjenigen in der Lunge, relativ schlecht untersucht. Insbesondere frühe Studien deuten darauf hin, dass elektronische Zigaretten nicht harmlos sind. Die feinen und ultrafeinen Partikel könnten sich in der Lunge ablagern und zu Schäden führen. Tierversuche mit elektronischen Zigaretten wurden mit einer Reihe von pulmonalen Toxizitäten in Verbindung gebracht, darunter erhöhte Entzündungen und oxidativer Stress in der Lunge [2] sowie eine Beeinträchtigung der pulmonalen Immunität [3, 4]. EC-Dampf verringert die Luftqualität in Innenräumen, indem er die Konzentrationen von Feinstaub, Partikelanzahlkonzentrationen und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK), die als Karzinogene bekannt sind, erhöht [5]. Frühe Studien zur kardiovaskulären Funktion deuten auch auf Schäden durch die Bestandteile von E-Dampf hin, wie die direkten Auswirkungen von Nikotin, Carbonylen sowie feinen und ultrafeinen Partikeln [6].

Es gibt nur ein begrenztes Verständnis der nachteiligen Auswirkungen von EC-Dampf auf die Lungen- oder Herz-Kreislauf-Physiologie und zusätzliche Studien, insbesondere am Menschen, sind erforderlich, um die akuten Toxizitäten von elektronischen Zigaretten besser zu charakterisieren

Hypothese Unsere Hypothese ist, im Vergleich zu zigaretten- oder e-Zigaretten-naiven gesunden Probanden;

1. Benutzer von E-Zigaretten haben eine höhere Grundlinien-Lungenentzündung
2. Benutzer von E-Zigaretten haben nach der Inhalation von LPS eine übertriebene Immunantwort
3. Benutzer von E-Zigaretten haben eine endotheliale Dysfunktion, gemessen durch FMD der Brachialarterie

Studiendesign Prospektive Kohortenstudie mit gesunden Probanden, die inhaliertem LPS ausgesetzt waren.

Population Gesunde Probanden, einschließlich Benutzer elektronischer Zigaretten, Zigarettenraucher und Kontrollpersonen, werden durch Werbung rekrutiert.

Intervention Bronchoskopie und Blutentnahme zur Beurteilung der pulmonalen und systemischen Entzündung und Verletzung zu Beginn und als Reaktion auf inhaliertes LPS 50 mcg. Durchflussvermittelte Dilatation (FMD) der Brachialarterie zur Untersuchung der endothelialen Dysfunktion.

Nach Einverständniserklärung wird ihre Ausgangs-FMD der Brachialarterie sowie die Lungenfunktion gemessen. FMD der Arteria brachialis wird innerhalb von 5 Minuten nach Gebrauch der E-Zigarette gemessen, um die akuten Auswirkungen der E-Zigarette auf die systemische endotheliale Dysfunktion widerzuspiegeln. Bronchoskopie mit BAL, Blut- und Urinentnahme werden durchgeführt. Dies wird uns in die Lage versetzen, die Baseline-Entzündung und Marker für Zellschädigungen ohne inhaliertes LPS zu messen. Nach 24 Stunden kehrt das Subjekt zurück und die Lungenfunktion wird gemessen und es wird eine Blutentnahme durchgeführt.

Sechs Wochen später wird das obige Verfahren wiederholt, jedoch mit LPS-Stimulation. Das Subjekt wird erneut ins Krankenhaus eingeliefert und die Lungenfunktion wird gemessen, Blut- und Urinproben werden entnommen. Die Probanden inhalieren LPS (aus Escherichia coli O26:B6, 50 μg; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) unter Verwendung eines Dosimeters. Eine Bronchoskopie mit BAL wird 6 Stunden nach der LPS-Inhalation durchgeführt. Vor der Bronchoskopie wird die Lungenfunktion gemessen, um sicherzustellen, dass sie sich einer LPS-Inhalation sicher unterziehen können. Nach 24 Stunden kehren die Probanden zurück und es wird die Lungenfunktion gemessen und eine Blutentnahme durchgeführt. Die Zeitpunkte für die BAL- und Plasmaprobenahme werden gewählt, um einen Einblick sowohl in die Freisetzung von Zytokinen/Chemokinen als auch in die Rekrutierung von Neutrophilen nach der pulmonalen Abgabe von LPS zu erhalten.

Statistische Überlegungen Die primäre Expositionsvariable wird die E-Zigaretten-Exposition sein; Die primäre Ergebnisvariable sind Plasma- und BAL-Biomarker für Verletzungen und Entzündungen. Angesichts der Tatsache, dass frühe Studien zu elektronischen Zigaretten darauf hindeuten, dass sie mit Entzündungen in Verbindung gebracht werden könnten, haben wir die absolute Neutrophilenzahl BAL, einen Schlüsselmarker für Entzündungen, verwendet, um unsere Stichprobengröße zu informieren. Basierend auf Daten von Kontrollen in unserer früheren Studie sollte eine Kohorte von 10 E-Zigarettenbenutzern und 10 Kontrollen in der Lage sein, einen minimalen Unterschied von 7,09 x 105 Zellen in der BAL nach LPS-Inhalation zwischen Gruppen mit 80 % Leistung unter Verwendung von Wilcoxon Rank Sum zu erkennen testen. Bemerkenswerterweise ähnelt dies dem Unterschied, den wir in unserer früheren Studie zwischen Rauchern und Nichtrauchern nach LPS beobachtet haben [7]. Darüber hinaus werden wir Biomarker für Entzündungen und Verletzungen bei Benutzern elektronischer Zigaretten mit denen von konventionellen Zigarettenrauchern vergleichen, indem wir den Wilcoxon-Rangsummentest verwenden. Alle Daten werden mit STATA 13.1 (StataCorp LP, College Station, TX) analysiert.

Studienüberwachung Die Standortüberwachung wird vom Sponsor gemäß der Risikobewertung der Studie geleitet. Standortbesuche werden nach Bedarf des Sponsors regelmäßig durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle regulatorischen Anforderungen erfüllt werden, und um die Qualität der gesammelten Daten zu überwachen. Das CRF wird zur Verifizierung der Quelldaten verwendet.