Kuumennettujen tupakkatuotteiden (HTP) sydän- ja verisuonivaikutukset (ISMOKE)

Maailman terveysjärjestön arvion mukaan tupakointi on yksi johtavista ennenaikaisen kuoleman syistä maailmanlaajuisesti, ja tupakan käytön vuoksi menetetään vuosittain arviolta 5–8 miljoonaa ihmistä (1).

Kuumennettu tupakkatuotteet (HTP) on uusi tupakkatuotteiden muoto. HTP koostuu yleensä tupakasta, joka on sekoitettu glyseroliin ja joka työnnetään lämmityskammioon. HTP:tä ei polteta, vaan vain kuumennetaan (2). Aiemmat tutkimukset tupakoinnin lopettamisesta tavallisilla savukkeilla ja sähkösavukkeilla ovat ehdottaneet kaksinkertaisen käytön riskiä lopettamisen sijaan, mikä lisää nikotiiniriippuvuutta (3-5). On olemassa riski, että HTP:n käyttö vain lisää nikotiinin käyttöä ja tupakointiriippuvuutta.

HTP:n terveysvaikutuksista on vain vähän tietoa. Suurin osa saatavilla olevista tutkimuksista on raportoinut HTP:n valmistajien eturistiriitoja (11). On osoitettu, että HTP:n aerosolit sisältävät myrkyllisiä yhdisteitä ja vapaita radikaaleja aivan kuten tavallisessa tupakansavussa, vaikkakin pienempinä pitoisuuksina (6-8). Lisäksi HTP:n aerosolit voivat levitä huoneessa mahdollistaen passiivisen altistuksen (9). On osoitettu, että tupakoitsijoilla, jotka vaihtavat HTP:hen 5 päivän käytön jälkeen, haitallisten biomarkkerien määrä vähenee, mutta myös HTP:n kulutus on suurempi kuin tavallisen tupakoinnin (12). HTP:n vaikutuksista ihmisiin on vähän tutkimuksia. Nabavizadeh ym. ovat osoittaneet endoteelin toiminnan heikkenemistä rotilla IQOS-altistuksen jälkeen (10).

_____________

Aiheet ja kriteerit:

Kolmekymmentä miestä tai naista satunnaista tupakankäyttäjää (ikä 18-40, enintään 10 savuketta kuukaudessa tai 10 pussia nuuskaa kuukaudessa) lasketaan mukaan. Heidän on oltava terveitä, heillä ei ole olemassa olevia sairauksia tai heidän tulee ottaa lääkkeitä. Kaikkien koehenkilöiden on täytettävä normaali terveysilmoitus.

Menetelmät:

Satunnaistetussa cross-over -muotissa koehenkilöt joko hengittävät höyryä (1 puhallus minuutissa 30 minuutin ajan, yhteensä 30 puhallusta) IQOS-tuotemerkin HTP:stä (IQOS 3 Multi, Philip Morris AB) tai suorittavat HTP:n valetupakointia. Valtimojäykkyyden mittaukset suoritetaan ennen altistusta, sen aikana ja 60 minuuttia sen jälkeen. Verinäytteet kerätään lähtötilanteessa kotiniinin, mittauksen T-TAS:lla, endoteelisolujen (EPC), NET:ien ja ekstrasellulaaristen rakkuloiden (EV) suhteen. Verinäytteet otetaan enintään 3 tuntia altistuksen jälkeen (EPC, T-TAS, EV, NETs). Mikroverenkiertoa arvioidaan lähtötilanteessa ihokapillaroskopialla ja Laser-Speckle-kontrastikuvauksella (LSCI) ja 1 tunti altistuksen jälkeen.

Verisuonten toiminnan mittaaminen Valtimojäykkyys (Sphygmocor) Valtimon jäykkyyden lisääntyminen on tunnustettu päätekijäksi verisuonten ikääntymiseen ja sydän- ja verisuonitautien riskitekijäksi (13). Valtimon jäykkyys arvioidaan pulssiaaltoanalyysillä ja pulssiaallon nopeudella.

Fotopletysmografia (PPG) Sormen fotopletysmografia on toinen menetelmä, joka antaa tietoa valtimon verenkierrosta ja mahdollistaa pulssin leviämisajan (PPT) mittaamisen (14).

Mikroverenkierron mittaus Mikroverenkiertoa arvioidaan useilla menetelmillä. Ihon perfuusiota tutkitaan Laser Speckle Contrast Imaging -tekniikalla, joka on optinen tekniikka ihon virtauksen eli kiertävien punasolujen liikkeen arvioimiseksi. Tämä menetelmä mittaa ihon kokonaisvirtausta pinnallisissa valtimoissa, kapillaareissa ja laskimoissa laajoilla ihoalueilla ja suurella taajuudella. Iontoforeesi on ei-invasiivinen menetelmä lääkkeen levittämiseksi iholle pienellä sähkövirralla. Asetyylikoliinia (ACh, Sigma-Aldrich AB, Tukholma, Ruotsi) ja natriumnitroprussidia (SNP, Hospira, Inc., Lake Forest, IL, USA), molempia laimennettuina 9-prosenttisilla fysiologisilla natriumkloridiliuoksilla, käytetään endoteeliriippuvaisten ja endoteelistä riippumaton mikrovaskulaarinen reaktiivisuus, vastaavasti. Elektrodikammiot (LI611 Drug Delivery Electrode, Perimed, Järfälla, Ruotsi) on kiinnitetty vasemman kyynärvarren volaaripuolelle välttäen karvoja, rikkoutunutta ihoa ja näkyviä suonet, ja ne on täytetty pienellä määrällä joko ACh:ta (2 %) tai SNP:tä ( 2 %). Akkukäyttöinen iontoforeesiohjain (Perilont LI 760; Perimed, Järfälla, Ruotsi) tarjoaa kerta-annoksen 0,02 mA 200 sekunnin ajan lääkeiontoforeesia varten. ACh toimitetaan anodivarauksella ja SNP katodivarauksella. LSCI:tä (PeriCam PSI NR; Perimed, Järfälla, Ruotsi) käytetään arvioimaan ihon mikrovaskulaarista virtausta jatkuvasti ennen iontoforeesia, sen aikana ja 15 minuuttia sen jälkeen.

Ihon kapillaroskopia on toinen menetelmä mikroverenkierron arvioimiseksi. USB-mikroskooppia (CapillaryScope 500 pro, Dino-Lite®) käytetään visualisoimaan kynsipoimu kapillaareja sormessa (mieluiten vasemman käden 4. numero). Tutkittavaksi valitaan kapillaarit, joilla on hyvät optiset signaalit, eli punasolujen liikkeet näkyvät ja plasmaraot. Kapillaariverenvirtausta rekisteröidään jatkuvasti levossa, yhden minuutin pituisen valtimotukoksen aikana ja sen jälkeen sormen proksimaalisessa phalanxissa suprasystolisella mansetinpaineella. Kapillaariverisolun nopeuden (CBV, mm/s) laskeminen suoritetaan offline-tilassa ja tuottaa seuraavat neljä muuttujaa: rCVB (keskimääräinen CBV levossa), pCVB (CBV-huippu minuutin valtimotukoksen jälkeen), aika huippuun (aika () s) mansetin paineen vapautumisesta huippuvirtaukseen ja okklusiivisen reaktiivisen hyperemiaan (CBV:n precentraalinen nousu levosta huippuvirtaukseen).

Verenpaine:

Puoliautomaattisella oskillometrisellä sfygmomanometrillä mitataan verenpainetta ja sykettä.

Verinäytteet Verinäytteet otetaan koeputkiin, jotka sisältävät 1/10 0,129 M natriumsitraattia, EDTA:ta ja seerumia lähtötilanteessa, 2 ja 4 tuntia altistuksen jälkeen. Plasma kerätään myöhemmin sen jälkeen, kun sitä on sentrifugoitu 2 000 g:ssä 20 minuutin ajan huoneenlämpötilassa (RT), ja sitten jäädytetään -70 °C:ssa analyysiin asti.

Veritulpan muodostumisen mittaaminen (T-TAS) T-TAS® (Total Thrombus-formation Analysis System) on tapa arvioida trombin muodostumista vaihtelevissa virtausolosuhteissa käyttämällä pientä verinäytettä.

Kotiniinin mittaus Mittaus tehdään sen varmistamiseksi, että koehenkilöt eivät ole käyttäneet tupakkaa viimeisen 7 päivän aikana. Kotiniinitasot mitataan seerumista käyttämällä kaupallisesti saatavilla olevaa ELISA-tekniikkaa.

EPC-arvojen mittaaminen EPC-arvojen määrä mitataan kokoverestä virtaussytometrialla. EPC:t mitataan CD34+ KDR+ (KDR: verisuonten endoteelin kasvutekijäreseptori 2) kaksoispositiivisina soluina. Lyhyesti, 20 ui kokoverta inkuboidaan CD34-FITC:n (Beckman Coulter, Brea, CA, USA) ja CD309:n (Becton Dickinson, Franklin Lakes, New Jersey, USA) kanssa. Negatiivisena kontrollina käytetään konjugoitua isotyyppiä vastaavaa immunoglobuliinia (IgG1-FITC, IgG1-PE), joka ei reagoi ihmisen antigeeneihin. 30 minuutin pimeässä ympäristössä inkuboinnin jälkeen BD-solufixiä lisätään näytteiden kiinnittämiseksi. Kaksikymmentätuhatta leukosyyttitapahtumaa kerätään (perustuu veren leukosyyttien klassisiin eteenpäinsironta/sivusironnan (koko/rakeisuus) ominaisuuksiin) ja tulokset esitetään useina EPC-tapahtumina.

Solunulkoisten rakkuloiden mittaus Plasma sulatetaan ja sentrifugoidaan 2000 g:ssä 20 minuuttia huoneenlämpötilassa. Supernatantti sentrifugoidaan sitten uudelleen 13 000 g:ssä 2 minuuttia huoneenlämpötilassa. 20 µl näytettä inkuboidaan 20 minuuttia pimeässä phalloidin-Alexa-660:n (Invitrogen, Paisley, UK), laktadheriini-FITC:n (Haematologic Technologies, Vermont, USA), CD42a-PE:n (Platelet-MP (PMP), BD, Klooni Alma-16), CD45-PC7 (Leukocyte-EV (LEV), Beckman Coulter, Dublin, Irlanti) ja CD144-APC (Endothelial-EV (EEV), AH-diagnostiikka, Tukholma, SWE). PEV:t on myös merkitty CD154-PE:llä (CD40L, abcam, Cambridge, UK) ja EEV:t CD62E:llä (E-selectin, Beckman Coulter, Dublin, Irlanti). EV:t mitataan virtaussytometrialla Beckman Gallios -laitteella (CA, USA). EV-portti määritetään käyttämällä Megamix-helmiä (BioCytex, Marseille, Ranska), joka on sekoitus helmiä, joiden halkaisija on vastaavasti 0,5 um, 0,9 um ja 3,0 um. EV:t määritellään partikkeleiksi, joiden koko on alle 1,0 µm, jotka ovat negatiivisia falloidiinille (solukalvofragmenttien poissulkemiseksi) ja positiivisiksi laktadheriinille. Konjugaatti-isotyyppisovitettua immunoglobuliinia (IgG1-FITC, IgG1-PE, IgG1-APC ja IgG1-PC7), joka ei ole reaktiivinen ihmisen antigeenejä vastaan, käytetään negatiivisena kontrollina sytometrisen analyysin taustamelun määrittämiseksi. EV:n absoluuttinen lukumäärä lasketaan seuraavan kaavan avulla: (EV laskettu x standardihelmiä ⁄ L) ⁄ standardihelmiä laskettu, (FlowCount, Beckman Coulter).

__________________

Viitteet

1. Maailman terveysjärjestö ja muut. (2019). WHO:n raportti maailmanlaajuisesta tupakkaepidemiasta, 2019. Geneve: Maailman terveysjärjestö; 2019 Google tutkija.
2. Smith, M. R., Clark, B., Lüdicke, F., Schaller, J.-P., Vanscheeuwijck, P., Hoeng, J. ja Peitsch, M. C. (2016). Tupakan lämmitysjärjestelmän arviointi 2.2. Osa 1: Järjestelmän ja tieteellisen arviointiohjelman kuvaus. Regulatory Toxicology and Pharmacology: RTP, 81 Suppl 2, S17-S26.
3. Lee, S., R.A. Grana ja S.A. Glantz, Elektronisten savukkeiden käyttö korealaisten nuorten keskuudessa: Poikkileikkaustutkimus markkinoille pääsystä, kaksoiskäytöstä ja suhteesta lopettaa yrityksiä ja entinen tupakointi. J Adolesc Health, 2013.
4. Caponnetto, P., et ai., Sähkösavukkeen vaikutus tupakoinnin vähentämiseen ja lopettamiseen skitsofreniasta kärsivillä tupakoitsijoilla: tuleva 12 kuukauden pilottitutkimus. Int J Environ Res Public Health, 2013. 10(2): s. 446-61.
5. Polosa, R., et ai., Elektronisen nikotiinin annostelulaitteen (e-Cigarette) vaikutus tupakoinnin vähentämiseen ja lopettamiseen: tuleva 6 kuukauden pilottitutkimus. BMC Public Health, 2011. 11: s. 786.
6. Bekki, K., Inaba, Y., Uchiyama, S., & Kunugita, N. (2017). Kemikaalien vertailu valtavirran savussa lämpö-ei-polttavassa tupakassa ja polttosavukkeissa. UOEH:n lehti. https://doi.org/10.7888/juoeh.39.201
7. Shein, M. ja Jeschke, G. (2019). Perinteisten savukkeiden, elektronisten savukkeiden ja lämpöä palamattomien tupakkatuotteiden aerosolien vapaiden radikaalien pitoisuuksien vertailu. Toksikologian kemiallinen tutkimus. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.9b00085
8. Ruprecht, A. A., De Marco, C., Saffari, A., Pozzi, P., Mazza, R., Veronese, C., … Boffi, R. (2017). Sähkösavukkeiden, lämmittämättömien tupakkatuotteiden ja tavanomaisten savukkeiden ympäristön saastuminen ja päästökertoimet. Aerosolitiede ja teknologia. https://doi.org/10.1080/02786826.2017.1300231
9. Mitova, M. I., Campelos, P. B., Goujon-Ginglinger, C. G., Maeder, S., Mottier, N., Rouget, E. G. R. Tricker, A. R. (2016). Tobacco Heating System 2.2:n ja savukkeen vaikutuksen vertailu sisäilman laatuun. Sääntelytoksikologia ja farmakologia. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2016.06.005
10. Nabavizadeh, P., Liu, J., Havel, C. M., Ibrahim, S., Derakhshandeh, R., Jacob, P., & Springer, M. L. (2018). Yksittäisen IQOS HeatStickin aerosoli heikentää verisuonten endoteelin toimintaa yhtä paljon kuin tupakansavu. Tupakantorjunta. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054325
11. Simonavicius, E., McNeill, A., Shahab, L., & Brose, L. S. (2019). Lämpöä polttamattomat tupakkatuotteet: systemaattinen kirjallisuuskatsaus. Tupakantorjunta. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054419
12. Yuki, D., Takeshige, Y., Nakaya, K. ja Futamura, Y. (2018). Arvio terveiden japanilaisten tupakoitsijoiden altistumisesta haitallisille ja mahdollisesti haitallisille aineosille käyttämällä uutta tupakkahöyrytuotetta verrattuna tavanomaisiin savukkeisiin ja tupakoinnin pidättäytymiseen. Sääntelytoksikologia ja farmakologia. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.05.001
13. Mahmud, A., & Feely, J. (2003). Tupakoinnin vaikutus valtimoiden jäykkyyteen ja pulssin paineen vahvistumiseen. Hypertensio. https://doi.org/10.1161/01.HYP.0000047464.66901.60
14. Sommermeyer, D., Zou, D., Ficker, J. H., Randerath, W., Fischer, C., Penzel, T., … Grote, L. (2016). Kardiovaskulaarisen riskin havaitseminen fotopletysmografisesta signaalista käyttämällä täsmäytysalgoritmia. Lääketieteellinen ja biologinen tekniikka ja tietojenkäsittely. https://doi.org/10.1007/s11517-015-1410-8
15. Mahmud, A., & Feely, J. (2003). Tupakoinnin vaikutus valtimoiden jäykkyyteen ja pulssin paineen vahvistumiseen. Hypertension, 41(1), 183-187.