Lo studio della tossicità della sigaretta elettronica in un modello umano Modello in vivo di infiammazione e disfunzione vascolare (SELECT)

Sfondo. Dalla loro introduzione, l'uso di sigarette elettroniche (EC) è aumentato notevolmente. Forse la cosa più preoccupante è l'aumento dell'uso tra gli adolescenti. Molti consumatori di sigarette elettroniche credono che le sigarette elettroniche siano più sicure delle sigarette convenzionali [1]. Tuttavia, le tossicità delle sigarette elettroniche, comprese quelle polmonari, sono relativamente poco studiate. In particolare, i primi studi suggeriscono che le sigarette elettroniche non sono innocue. Le particelle fini e ultrafini potrebbero depositarsi nei polmoni e causare danni. Gli studi sugli animali sulle sigarette elettroniche sono stati associati a una serie di tossicità polmonari, tra cui un aumento dell'infiammazione e dello stress ossidativo nei polmoni [2] e una compromissione dell'immunità polmonare [3, 4]. Il vapore EC riduce la qualità dell'aria interna aumentando le concentrazioni di particolato, le concentrazioni del numero di particelle, gli idrocarburi policiclici aromatici (PAH) che sono noti agenti cancerogeni [5]. I primi studi sulla funzione cardiovascolare suggeriscono anche danni dai costituenti del vapore EC come gli effetti diretti della nicotina, dei carbonili e delle particelle fini e ultrafini [6].

Vi è una comprensione limitata degli effetti avversi del vapore EC sulla fisiologia polmonare o cardiovascolare e sono necessari ulteriori studi, in particolare negli esseri umani, per caratterizzare meglio la tossicità acuta delle sigarette elettroniche

Ipotesi La nostra ipotesi è, rispetto a volontari sani naïve alla sigaretta o alla sigaretta elettronica;

1. Gli utenti di sigarette elettroniche avranno un'infiammazione polmonare basale più elevata
2. Gli utenti di sigarette elettroniche avranno una risposta immunitaria esagerata dopo l'inalazione di LPS
3. Gli utenti di sigarette elettroniche avranno una disfunzione endoteliale misurata dall'afta epizootica dell'arteria brachiale

Disegno dello studio Studio prospettico di coorte su soggetti sani esposti a LPS inalato.

Popolazione I soggetti sani, compresi i consumatori di sigarette elettroniche, i fumatori di sigarette ei controlli saranno reclutati mediante la pubblicità.

Intervento Broncoscopia e prelievo di sangue per valutare l'infiammazione e le lesioni polmonari e sistemiche al basale e in risposta all'inalazione di LPS 50 mcg. Dilatazione mediata dal flusso (FMD) dell'arteria brachiale per studiare la disfunzione endoteliale.

Dopo il consenso informato, verrà misurata la loro afta epizootica basale dell'arteria brachiale e la funzione polmonare. L'afta epizootica dell'arteria brachiale sarà misurata entro 5 minuti dall'uso della sigaretta elettronica per riflettere gli effetti acuti della sigaretta elettronica sulla disfunzione endoteliale sistemica. Verranno eseguite broncoscopia con BAL, prelievo di sangue e urine. Questo ci consentirà di misurare l'infiammazione di base e i marcatori di danno cellulare senza LPS inalato. A 24 ore il soggetto tornerà e verrà misurata la funzionalità polmonare e verrà eseguito il prelievo di sangue.

Sei settimane dopo, la procedura di cui sopra verrà ripetuta ma con stimolazione LPS. Il soggetto si recherà nuovamente in ospedale e verrà misurata la funzionalità polmonare, verranno eseguiti prelievi di sangue e urine. I soggetti inaleranno LPS (da Escherichia coli O26: B6, 50 μg; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) utilizzando un dosimetro. La broncoscopia con BAL verrà eseguita 6 ore dopo l'inalazione di LPS. Prima della broncoscopia, verrà misurata la funzionalità polmonare per garantire che possano essere sottoposti in sicurezza all'inalazione di LPS. A 24 ore i soggetti torneranno e verrà misurata la funzionalità polmonare e verrà eseguito il prelievo di sangue. I punti temporali per il BAL e il campionamento del plasma sono scelti per ottenere informazioni sul rilascio di citochine/chemochine e sul reclutamento dei neutrofili dopo il rilascio polmonare di LPS.

Considerazioni statistiche La variabile di esposizione primaria sarà l'esposizione alle sigarette elettroniche; la variabile di esito primaria sarà costituita dai biomarcatori plasmatici e BAL di lesione e infiammazione. Dato che i primi studi sulle sigarette elettroniche suggeriscono che potrebbero essere associate all'infiammazione, abbiamo utilizzato la conta assoluta dei neutrofili BAL, un indicatore chiave dell'infiammazione, per informare la dimensione del nostro campione. Sulla base dei dati dei controlli nel nostro studio precedente, una coorte di 10 utilizzatori di sigarette elettroniche e 10 controlli dovrebbe essere in grado di rilevare una differenza minima di 7,09 x 105 cellule nel BAL dopo l'inalazione di LPS tra i gruppi con l'80% di potenza utilizzando Wilcoxon Rank Sum test. Da notare, questo è simile alla differenza che abbiamo osservato tra fumatori e non fumatori dopo LPS nel nostro studio precedente [7]. Inoltre, confronteremo i biomarcatori di infiammazione e lesioni nei consumatori di sigarette elettroniche con quelli dei fumatori di sigarette convenzionali utilizzando il test Wilcoxon Rank Sum. Tutti i dati verranno analizzati utilizzando STATA 13.1 (StataCorp LP, College Station, TX).

Monitoraggio dello studio Il monitoraggio del sito sarà diretto dallo sponsor in base alla valutazione del rischio dello studio. Le visite in loco verranno effettuate regolarmente come richiesto dallo sponsor per garantire che tutti i requisiti normativi siano soddisfatti e per monitorare la qualità dei dati raccolti. Il CRF sarà utilizzato per la verifica dei dati di origine.