Rauchertopografie-Studie 2018

Im Jahr 2005 wurde das Rahmenübereinkommen der Weltgesundheitsorganisation zur Eindämmung des Tabakkonsums (WHO FCTC) mit dem Ziel einer Regulierungsstrategie als Reaktion auf die Globalisierung der Tabakepidemie ins Leben gerufen. Eine ihrer nichtpreislichen Maßnahmen zur Verringerung der Tabaknachfrage umfasst Artikel 9: Regulierung des Inhalts von Tabakerzeugnissen. Die Regulierung von Zigarettenprodukten basiert derzeit auf dem Gehalt an Teer, Nikotin und Kohlenmonoxid (TNCO) im Zigarettenrauch, die auf der Verpackung angegeben sind. Dies ist nicht ausreichend, da Zigarettenrauch mehr als 7000 Chemikalien enthält. In Zigaretten werden Aldehyde, VOCs, PAKs, Nitrosamine, Metalle und vieles mehr gemessen, die tabakbedingte Krankheiten verursachen.

In Zukunft sollte die Regulierung dieser schädlichen Zigarettenbestandteile auf mehr chemische Klassen basieren, wie die WHO vorgeschlagen hat. Um eine solche klassenbasierte Regulierung einzuführen, ist jedoch eine wissenschaftliche Grundlage erforderlich, um Obergrenzen für zulässige Mengen von Chemikalien (Gruppen) in Zigarettenrauchemissionen festzulegen und eine Verringerung der schädlichen Auswirkungen des Zigarettenrauchens sicherzustellen. Bisher ist die Kausalität zwischen der Exposition des Menschen gegenüber bestimmten Zigarettenrauchverbindungen und den schädlichen Wirkungen unbekannt. Der erste Schritt zur Schließung der Wissenslücke zwischen der Exposition gegenüber Zigarettenrauch und der Entwicklung tabakbedingter Krankheiten umfasst eine ordnungsgemäße Bestimmung der menschlichen Exposition gegenüber Chemikalien im Zigarettenrauch.

Leider fehlt es an Methoden zur Bestimmung der Zigarettenrauchexposition beim Menschen.

In einer prospektiven beobachtenden Pilotstudie im Februar 2016 wurde das natürliche Rauchverhalten des Menschen charakterisiert: Smoking Topography Study 2016 (NL55676.068.15). Die Rauchtopographie jeder gerauchten Marlboro-Zigarette wurde durch das CRESSmicro-Gerät überwacht, das die Zuglänge, das Zugintervall, den Zugfluss und das Zugvolumen aufzeichnet. In dieser Studie konnten die Forscher die individuellen Rauchprofile pro Teilnehmer modellieren, indem sie Daten von 4 zufälligen Zigaretten verwendeten. Bei der Modellierung wurden das Zugvolumen, die Dauer (und damit auch der Fluss) und das Intervall zwischen den Zügen berücksichtigt.

Da zu verschiedenen Tageszeiten keine Unterschiede in der Rauchtopographie von gerauchten Zigaretten beobachtet wurden, bedeutet dies, dass die Forscher in dieser neuen Studie die Teilnehmer für eine kürzere Zeit einladen können, da nur Daten von 4 Zigaretten benötigt werden, um ihr gesamtes Rauchprofil angemessen zu modellieren für Belichtungsmessungen. Diese Parameter der Rauchtopographie werden für die Einstellungen einer Rauchmaschine benötigt, die angewendet werden, um die genaue Exposition gegenüber Giftstoffen im Zigarettenrauch für jede Person nachzuahmen.

In unserer vorherigen Studie kamen die Forscher zu dem Schluss, dass Raucher ihre eigene individuelle Rauchtopographie haben. Natürlich geht das Rauchen auch mit dem Einatmen schädlicher Chemikalien einher, aber der Raucher ist sich dessen während des Rauchens nicht bewusst und passt daher seine Rauchtopographie nicht an diese Belastung an. Es ist jedoch nicht bekannt, auf welche Weise die einzelnen Topographieparameter des Rauchens mit der Schadstoffbelastung in den verschiedenen Teilen der Lunge zusammenhängen. Beispielsweise führen größere Zugvolumina mit einer anderen Zusammensetzung von Giftstoffen zu einem anderen Inhalationsmuster als kleine Zugvolumina, möglicherweise gefolgt von einer anderen Exposition in der Lunge.

In diese neue Studie wollen die Forscher auch Atemparameter der Atmung und Inhalation über den Tag einbeziehen. Bisher basiert die Risikobewertung beim Einatmen auf dem menschlichen Atemmuster, während das Einatmen und Einatmen von Rauch aufgrund des Vorhandenseins aggressiver Verbindungen im Rauch nicht dasselbe sind. Ziel der aktuellen Studie ist die Messung von Atmungsparametern, um festzustellen, welche Lungenkompartimente in welchem ​​Ausmaß in Bezug auf die beobachtete Rauchertopographie exponiert sind. Dies kann durch respiratorische induktive Plethysmographie (RIP) erreicht werden, ein nicht-invasives Gerät, das den ganzen Tag getragen werden kann. In der aktuellen Studie wird für diese Messungen das Hexoskin verwendet.

Die Literatur beschreibt, dass der Prozess der Rauchtopographie und Inhalation je nach Zigarette und Situation unterschiedlich ist. Mit anderen Worten, der Raucher dosiert sich, um Nikotin zu gewinnen, mit zusätzlicher Produktion von Kohlenmonoxid (CO) und anderen schädlichen, mit Zigarettenrauch verbundenen Chemikalien.

Wie bereits beschrieben, werden künftig Zigaretten umgestellt, da sie nur noch maximal bestimmte Giftstoffe enthalten dürfen. Eine der Möglichkeiten, Zigaretten weniger süchtig zu machen, besteht darin, weniger Nikotin hinzuzufügen. Es ist bekannt, dass Raucher ein kompensierendes Verhalten zeigen, wenn sie andere Zigaretten als gewohnt rauchen, um die gleiche Menge Nikotin zu erhalten. Unsere Experimente zum maschinellen Rauchen zeigen, dass sich beim Rauchen von Zigaretten mit niedrigem TNCO-Gehalt die Zusammensetzung des Rauchs pro mg Nikotin unter den gleichen Rauchbedingungen ändert. Das bedeutet, dass die Zigaretteneigenschaften zumindest teilweise auch für die Rauchzusammensetzung verantwortlich sind. Die Forscher interessieren sich dafür, wie sich das Rauchverhalten und die Inhalation und damit die Belastung verändern, wenn man einem Raucher eine andere Zigarettensorte anbietet.

Daher interessiert die Forscher, ob sich das Rauchverhalten ändert, wenn der Raucher eine TNCO-arme Zigarette, also die Marlboro Prime, rauchen muss. Die niedrigen Nikotinwerte im Rauch der Marlboro Prime werden unter anderem durch Belüftungslöcher im Zigarettenfilter erreicht. Durch das Verschließen dieser Filteröffnungen mit Klebeband um den Filter wird der Rauch nicht länger mit Seitenstromluft verdünnt und das Zigarettendesign ist etwas anders.

Die Teilnehmer rauchen ihre „normale“ Marke Marlboro (Tag 1). Nach dem Experimentiertag erhalten sie die Marlboro Prime zum Rauchen zu Hause, damit sie sich an das Rauchen einer „neuen“ Zigarette gewöhnen. Eine Woche später wird der Versuchstag (Tag 2) mit dieser Zigarette wiederholt. Die Teilnehmer können über Nacht bleiben oder am nächsten Tag (Tag 3) wiederkommen, um die Prime-Zigarette zu rauchen, während die Belüftungslöcher dieser TNCO-armen Zigarette verklebt werden. Siehe das Schema in Tabelle 1.

Wie in der STS2016 zielt auch diese Studie darauf ab, das Rauchen in einem gewohnten Rhythmus zu messen, ohne es wie bisher aufzudrängen , , . Damit kann die natürliche Rauchtopographie pro Zigarette in Kombination mit den respiratorischen Parametern durch das Tragen eines nicht-invasiven RIP-Geräts gemessen werden. Indem den Teilnehmern vor den Versuchstagen 2 und 3 die Marlboro Prime-Zigaretten zur Verfügung gestellt werden, können sie sich daran gewöhnen, diese zu Hause zu rauchen, um ein „natürliches“ Rauchverhalten zu entwickeln.

Wie bei der letzten Studie folgt die Probenahme einem Stichprobenplan (Abbildung 1). Zusammenfassend werden tagsüber Blut, Ausatemluft, Urin und Speichel entnommen, um Nikotin, Kohlenmonoxid, aber auch andere Zigarettenrauchverbindungen wie Aldehyde und deren Metaboliten zu messen.

Zukünftig sollen die persönlichen Rauchgewohnheiten der Teilnehmer und damit ihre persönlichen Belastungen mit maschinellen Rauchexperimenten nachgeahmt werden. Dies wird mit den RIP-Parametern verknüpft.

Zu den auffälligen Punkten, die aus dem STS 2016 hervorgingen, gehört, dass Raucher weniger Zigaretten rauchten als erwartet. Grund dafür ist, wie sie erwähnt haben, dass sie in der Wohnung nicht rauchen dürfen, während sie zu Hause drinnen rauchen. Ein weiterer Grund war, dass sie alleine rauchen müssen, während es zu Hause oder auf der Arbeit oft einen Mitraucher gibt. Die Teilnehmer erlebten keine Schwierigkeiten oder Veränderungen im Rauchverhalten aufgrund der Verwendung von CRESS. Sie alle „übten“ am Abend vor dem Versuchstag das Rauchen mit dem CRESS. In der vorliegenden Studie werden 2 Raucher gleichzeitig eingeladen. Auch hier müssen Raucher nach draußen gehen, um zu rauchen, um die Forscher vor Passivrauchen zu schützen. Dies wird so erreichbar wie möglich gehalten.

Hauptziel:

Gibt es einen Unterschied in der natürlichen Rauchtopographie zwischen Marlboro, Marlboro Prime und Marlboro Prime mit Klebeband, was zu einer anderen Exposition für den Raucher führt?

Nebenziel(e):

Ist es möglich, persönliche Raucherprofile mit nur 4 zufälligen Zigaretten abzubilden, wie dies in der vorherigen Smoking Topography Study 2016 gezeigt wurde?

Hängt ein unterschiedliches Topografieprofil des Rauchens pro Raucher mit einer abweichenden Exposition gegenüber Hauptstromrauch in den Atemwegen für die verschiedenen Zigaretten zusammen?

Kann die Ausatemluft von Rauchern als Biomarker für die Belastung mit VOC/Aldehyden verwendet werden?

Verändern sich die Nikotin- und Giftstoff-(Metaboliten-)Spiegel im Blut/Urin über den Tag und hängen sie mit dem Rauchverhalten der verschiedenen Zigaretten zusammen?

Studiendesign Die Smoking Topography Study 2018 ist eine nicht-randomisierte Cross-Over-Studie mit einer einzigen Gruppe mit einer Dauer von 3 Monaten. Die Teilnehmer besuchen unsere Forschungswohnung im Apart Hotel Randwyck für 1 Tag in der ersten Woche und 2 Tage in der zweiten Woche (Tabelle 1).

Ein Versuchstag beginnt um 08.00 Uhr und endet um 19.00 Uhr (Abbildung 1). Die verschiedenen Studientage sind exakt gleich aufgebaut, wobei sich lediglich die tagsüber gerauchte Zigarettenmarke unterscheidet. In dieser Studie ist es wichtig, dass die Teilnehmer Zigaretten „ad libitum“ rauchen können. Da es unmöglich ist, diese Rauchtopographie zu Hause zu überwachen, wird die Rauchtopographie an einem Forschungsstandort gemessen. Daher findet diese Studie in einer Wohnung im Hotel Randwyck in einer heimeligen Atmosphäre statt, wo standardisierte Mahlzeiten serviert werden und Zigaretten geraucht werden können, wann und wie der Teilnehmer es wünscht. Die Rauchtopographie jeder gerauchten Zigarette wird durch das CRESSmicro-Gerät überwacht, das die Zuglänge, das Zugintervall, den Zugfluss und das Zugvolumen aufzeichnet. Außerdem wird der genaue Zeitpunkt des Rauchens (d. h. der Moment, in dem die Zigarette angezündet wird) in der Versuchszeittabelle vermerkt.

Aufgrund dieses Aufbaus finden die Rauchtopographiemessungen nicht zu festgelegten Zeitpunkten statt und daher werden nur 2 Teilnehmer pro Tag gemessen. Die Gesamtdauer der Studie wird 3 Monate betragen, einschließlich 18 rauchender Personen (Tabelle 1).

Die Teilnehmer sind ihre eigenen Kontrollen, indem sie Basislinienproben messen (t = Basislinie). Diese Probenahme findet bei der Ankunft statt, bevor die erste Zigarette geraucht wird. Daher werden die Teilnehmer gebeten, beim Aufwachen nicht zu rauchen, sondern bei ihrer Ankunft am Forschungsort zu warten. Diese Basisproben umfassen die Sammlung von Urin, ausgeatmeter Luft, Blut, einem Mundtausch und Speichel.

Ziel eines Studientages ist es, den Raucher in seinem persönlichen Raucheralltag zu begleiten. Sie können rauchen, wann sie wollen oder den Drang verspüren, zu rauchen. Daher sind die Zeitpunkte der Probenahme und die Menge der gerauchten Zigaretten pro Teilnehmer unbekannt (Abbildung 1). Trotz der unbekannten Zeitpunkte im Voraus wird die Rauchtopographie jeder einzelnen Zigarette in ihrer Anwesenheit in der Forschungswohnung gemessen. Während des gesamten Experiments wird Experimentierzeit verwendet. Der Beginn des Experiments (voraussichtlich gegen 09:00 Uhr) ist der Beginn des Experimenttages, notiert als Zeitpunkt 0. Dies ist wahrscheinlich kurz nach den Grundlinienmessungen.

Alle verbrauchten Zigarettenkippen werden in getrennten Plastikröhrchen pro Teilnehmer gesammelt, wobei die experimentelle Rauchzeit notiert wird. Da es sehr wichtig ist, den Raucheralltag nicht zu stören, wird der Experimenttag in Zeitfenster für Urin und einen festen Zeitpunkt für Speichelproben eingeteilt.

Urin wird zu Studienbeginn und während 2 Zeiträumen gesammelt. Der erste Zeitpunkt umfasst die Grundlinienmessung vor dem Rauchen der ersten Zigarette. Als nächstes wird der gesamte Urin zwischen t = 0 und t = 5 Stunden in 1 Becher gesammelt und der Urin zwischen t = 5 und t = 10 wird in einem anderen Becher gesammelt. Der Teilnehmer wird gebeten, kurz vor Ende der Zeitfenster seine Blase zu entleeren. Daraus ergeben sich 3 Urinproben pro Teilnehmer.

Speichel und ein Mundtausch werden bei t = Ausgangswert, t = 0 (unmittelbar nach der ersten Zigarette), t = 5 und t = 10 gesammelt. Daraus ergeben sich 4 Speichelproben und Mundtausche pro Teilnehmer.

Die Proben der ausgeatmeten Luft und des Blutes werden vor und unmittelbar nach dem Rauchen einer Zigarette gesammelt, um die genaueste Messung im Zusammenhang mit dem Zigarettenrauchen zu haben. Allerdings sind die Zeitpunkte des Rauchens aufgrund des gewählten Studienaufbaus unsicher. Da jedoch alle Raucher etwa 20 Zigaretten am Tag rauchen, rauchen sie mindestens alle 2 bis 2,5 Stunden. Daher sind Zeiträume von 2,5 Stunden, in denen die erste gerauchte Zigarette zur Entnahme von Blut und Ausatemluft verwendet wird, unmittelbar nach Beendigung des Rauchens.

Zu Beginn wird der Teilnehmer gebeten, über die Nasen-Mund-Kappe des Owlstone (ein Atemgerät) auszuatmen, wobei die ausgeatmete Luft die Adsorptionsröhrchen passiert. Die ausgeatmete Luft unmittelbar vor und nach Beendigung des Rauchens der ersten Zigarette wird gesammelt (t = 0). Dasselbe wird für Zigaretten durchgeführt, die zwischen t = 2,5 und t = 5, zwischen t = 5 und t = 7,5, zwischen t = 7,5 und t = 10 und der letzten Probenahme bei T = 10 geraucht wurden. Daraus ergeben sich 7 Ausatemluftproben pro Teilnehmer.

Um Mehrfachpunktionen zu vermeiden, erhalten die Teilnehmer zu Studienbeginn eine periphere Venenkanüle, nach der die Ausgangsblutprobe entnommen wird. Die nächste Blutprobe wird unmittelbar vor und nach Beendigung des Rauchens der ersten Zigarette entnommen (t = 0). Dann liegen die Abtastpunkte kurz vor und unmittelbar nach der ersten Zigarette zwischen t = 0 und t = 2,5, zwischen t = 2,5 und t = 5, zwischen t = 5 und t = 7,5, zwischen t = 7,5 und t = 10 und die letzte Abtastung ist bei T=10. Zur Analyse von Blutaldehyden wird zu Beginn und unmittelbar nach der ersten Zigarette sowie unmittelbar vor und nach der ersten Zigarette nach t = 5 und t = 7,5 eine zusätzliche Blutprobe aus der Kanüle entnommen. Daraus ergeben sich 13 Blutentnahmestellen pro Teilnehmer.