El estudio de la toxicidad del cigarrillo electrónico en un modelo humano modelo in vivo de inflamación y disfunción vascular (SELECT)

Fondo. Desde su introducción, el uso de cigarrillos electrónicos (EC) ha aumentado sustancialmente. Quizás lo más preocupante es el aumento del uso entre los adolescentes. Muchos usuarios de cigarrillos electrónicos creen que los cigarrillos electrónicos son más seguros que los cigarrillos convencionales [1]. Sin embargo, las toxicidades de los cigarrillos electrónicos, incluidas las pulmonares, están poco estudiadas. En particular, los primeros estudios sugieren que los cigarrillos electrónicos no son inofensivos. Las partículas finas y ultrafinas podrían depositarse en los pulmones y provocar daños. Los estudios en animales de cigarrillos electrónicos se han asociado con una serie de toxicidades pulmonares, incluido el aumento de la inflamación y el estrés oxidativo en los pulmones [2], así como una inmunidad pulmonar alterada [3, 4]. El vapor de EC reduce la calidad del aire interior al aumentar las concentraciones de partículas, las concentraciones del número de partículas, los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), que son carcinógenos conocidos [5]. Los primeros estudios sobre la función cardiovascular también sugieren daños por los componentes del vapor de EC, como los efectos directos de la nicotina, los carbonilos y las partículas finas y ultrafinas [6].

Existe una comprensión limitada de los efectos adversos del vapor de EC en la fisiología pulmonar o cardiovascular y se necesitan estudios adicionales, particularmente en humanos, para caracterizar mejor las toxicidades agudas de los cigarrillos electrónicos.

Hipótesis Nuestra hipótesis es, en comparación con voluntarios sanos sin experiencia previa con cigarrillos o cigarrillos electrónicos;

1. Los usuarios de cigarrillos electrónicos tendrán una inflamación pulmonar inicial más alta
2. Los usuarios de cigarrillos electrónicos tendrán una respuesta inmune exagerada después de la inhalación de LPS
3. Los usuarios de cigarrillos electrónicos tendrán disfunción endotelial medida por la FMD de la arteria braquial

Diseño del ensayo Estudio de cohorte prospectivo de sujetos sanos expuestos a LPS inhalado.

Población Los sujetos sanos, incluidos los usuarios de cigarrillos electrónicos, los fumadores de cigarrillos y los controles, serán reclutados mediante publicidad.

Intervención Broncoscopia y muestreo de sangre para evaluar la inflamación y lesión pulmonar y sistémica basal y en respuesta a LPS 50 mcg inhalados. Dilatación mediada por flujo (FMD) de la arteria braquial para estudiar la disfunción endotelial.

Después del consentimiento informado, se medirá su FMD basal de la arteria braquial, así como la función pulmonar. La fiebre aftosa de la arteria braquial se medirá dentro de los 5 minutos posteriores al uso del cigarrillo electrónico para reflejar los efectos agudos del cigarrillo electrónico en la disfunción endotelial sistémica. Se realizará broncoscopia con BAL, muestras de sangre y orina. Esto nos permitirá medir la inflamación de referencia y los marcadores de lesión celular sin LPS inhalado. A las 24 horas el sujeto regresará y se medirá la función pulmonar y se tomará una muestra de sangre.

Seis semanas después, se repetirá el procedimiento anterior pero con estimulación LPS. El sujeto asistirá nuevamente al hospital y se le medirá la función pulmonar, se le tomará muestra de sangre y orina. Los sujetos inhalarán LPS (de Escherichia coli O26:B6, 50 μg; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) usando un dosímetro. La broncoscopia con BAL se realizará 6 horas después de la inhalación de LPS. Antes de la broncoscopia, se medirá la función pulmonar para garantizar que puedan someterse a la inhalación de LPS de manera segura. A las 24 horas los sujetos regresarán y se medirá la función pulmonar y se realizará un muestreo de sangre. Los puntos de tiempo para el BAL y el muestreo de plasma se eligen para obtener información sobre la liberación de citoquinas/quimioquinas y el reclutamiento de neutrófilos después de la administración pulmonar de LPS.

Consideraciones estadísticas La principal variable de exposición será la exposición al cigarrillo electrónico; la variable de resultado principal serán los biomarcadores plasmáticos y de LBA de lesión e inflamación. Dado que los primeros estudios de los cigarrillos electrónicos sugieren que pueden estar asociados con la inflamación, hemos utilizado el recuento absoluto de neutrófilos BAL, un marcador clave de la inflamación, para informar el tamaño de nuestra muestra. Según los datos de los controles en nuestro estudio anterior, una cohorte de 10 usuarios de cigarrillos electrónicos y 10 controles deberían poder detectar una diferencia mínima de 7,09 x 105 células en el BAL después de la inhalación de LPS entre grupos con un 80 % de potencia usando Wilcoxon Rank Sum pruebas. Es de destacar que esto es similar a la diferencia que observamos entre fumadores y no fumadores después de LPS en nuestro estudio anterior [7]. Además, compararemos biomarcadores de inflamación y lesiones en usuarios de cigarrillos electrónicos con los de fumadores de cigarrillos convencionales que utilizan la prueba Wilcoxon Rank Sum. Todos los datos se analizarán con STATA 13.1 (StataCorp LP, College Station, TX).

Monitoreo del estudio El monitoreo del sitio será dirigido por el patrocinador de acuerdo con la evaluación de riesgos del estudio. Las visitas al sitio se realizarán regularmente según lo requiera el patrocinador para garantizar que se cumplan todos los requisitos reglamentarios y para monitorear la calidad de los datos recopilados. El CRF se utilizará para la verificación de datos de origen.