Studio sulla topografia del fumo 2018

Nel 2005 è stata istituita la Convenzione quadro dell'Organizzazione mondiale della sanità sul controllo del tabacco (WHO FCTC) con l'obiettivo di una strategia di regolamentazione come risposta alla globalizzazione dell'epidemia del tabacco. Una delle loro misure non di prezzo per ridurre la domanda di tabacco include l'articolo 9: Regolamentazione del contenuto dei prodotti del tabacco. Attualmente la regolamentazione delle sigarette si basa sui livelli di catrame, nicotina e monossido di carbonio (TNCO) nel fumo di sigaretta, indicati sulla confezione. Questo non è sufficiente, poiché il fumo di sigaretta contiene più di 7000 sostanze chimiche. Ci sono aldeidi, COV, PAH, nitrosammine, metalli e molto altro misurato nelle sigarette, che causano malattie legate al tabacco.

In futuro, la regolamentazione di questi componenti nocivi delle sigarette dovrebbe essere basata su più classi chimiche, come suggerito dall'OMS. Tuttavia, al fine di introdurre tale regolamentazione basata sulle classi, è necessaria una base scientifica per definire i limiti massimi delle quantità consentite di sostanze chimiche (gruppi) nelle emissioni di fumo di sigaretta e per garantire una riduzione degli effetti dannosi dovuti al fumo di sigaretta. Ad oggi, la causalità tra l'esposizione umana a specifici composti del fumo di sigaretta e gli effetti dannosi è sconosciuta. Il primo passo per colmare il divario nella conoscenza tra l'esposizione al fumo di sigaretta e lo sviluppo di malattie legate al tabacco include una corretta determinazione dell'esposizione umana alle sostanze chimiche del fumo di sigaretta.

Sfortunatamente, manca una metodologia per determinare l'esposizione al fumo di sigaretta negli esseri umani.

In uno studio pilota osservazionale prospettico nel febbraio 2016, è stato caratterizzato il comportamento naturale del fumo umano: Smoking Topography Study 2016 (NL55676.068.15). La topografia del fumo di ogni sigaretta Marlboro fumata è stata monitorata attraverso il dispositivo CRESSmicro, che registra la durata della boccata, l'intervallo della boccata, il flusso della boccata e il volume della boccata. In questo studio, i ricercatori hanno potuto modellare i profili di fumo individuali per partecipante utilizzando i dati di 4 sigarette casuali. Durante la modellazione, sono stati presi in considerazione il volume del soffio, la durata (e quindi anche il flusso) e l'intervallo tra i soffi.

Poiché non vi erano differenze nella topografia del fumo delle sigarette fumate osservate in diversi momenti della giornata, implica che in questo nuovo studio, i ricercatori possono invitare i partecipanti per un tempo più breve perché sono necessari solo i dati di 4 sigarette per modellare adeguatamente il loro profilo di fumo complessivo necessario per le misurazioni dell'esposizione. Questi parametri della topografia del fumo sono necessari per le impostazioni di una macchina per fumare, applicati per imitare l'esatta esposizione alle sostanze tossiche del fumo di sigaretta per ogni individuo.

Nel nostro studio precedente i ricercatori hanno concluso che i fumatori hanno la loro topografia individuale del fumo. Naturalmente il fumo è accompagnato anche dall'inalazione di sostanze chimiche nocive, ma il fumatore non ne è consapevole durante il fumo e quindi non adatta la sua topografia del fumo rispetto a tale esposizione. Tuttavia, non è noto in che modo i singoli parametri della topografia del fumo siano correlati all'esposizione tossica nelle diverse parti dei polmoni. Ad esempio, volumi di boccata più elevati con una diversa composizione di sostanze tossiche portano a un modello di inalazione diverso rispetto a volumi di boccata piccoli, eventualmente seguiti da una diversa esposizione nei polmoni.

In questo nuovo studio i ricercatori vogliono includere anche i parametri respiratori della respirazione e dell'inalazione durante il giorno. Fino ad ora, la valutazione del rischio di inalazione si basava sui modelli di respirazione umana, mentre la respirazione e l'inalazione del fumo non sono la stessa cosa a causa della presenza di composti aggressivi nel fumo. L'attuale studio mira a misurare i parametri respiratori per identificare quali compartimenti polmonari sono esposti in quale misura in relazione alla topografia del fumo osservata. Ciò può essere ottenuto mediante pletismografia induttiva respiratoria (RIP), un dispositivo non invasivo che può essere indossato durante il giorno. Nello studio attuale, l'Hexoskin verrà applicato per queste misurazioni.

La letteratura descrive che il processo di topografia e inalazione del fumo differisce a seconda della sigaretta e della situazione. In altre parole, il fumatore si dosa per ottenere nicotina, con produzione aggiuntiva di monossido di carbonio (CO) e altre sostanze chimiche dannose associate al fumo di sigaretta.

Come descritto in precedenza, in futuro le sigarette subiranno modifiche in quanto possono contenere solo un massimo di determinate sostanze tossiche. Una delle opzioni per ridurre la dipendenza dalle sigarette è aggiungere meno nicotina. È noto che i fumatori mostrano comportamenti compensativi quando fumano sigarette diverse da quelle a cui erano abituati, per ottenere la stessa quantità di nicotina. I nostri esperimenti sul fumo in macchina mostrano che quando si fumano sigarette a basso TNCO, la composizione del fumo per mg di nicotina cambia nelle stesse condizioni di fumo. Ciò significa che anche le caratteristiche della sigaretta sono almeno in parte responsabili della composizione del fumo. I ricercatori sono interessati a come cambia il comportamento del fumo e l'inalazione, e quindi l'esposizione, quando si offre a un fumatore un altro tipo di sigaretta.

Pertanto, i ricercatori sono interessati a sapere se il comportamento del fumo cambia quando il fumatore deve fumare una sigaretta a basso contenuto di TNCO, ovvero la Marlboro Prime. I bassi valori di nicotina nel fumo della Marlboro Prime sono in parte raggiunti dai fori di ventilazione nel filtro della sigaretta. Chiudendo queste prese d'aria del filtro con nastro adesivo attorno al filtro, il fumo non viene più diluito con l'aria del flusso laterale e il design della sigaretta è leggermente diverso.

I partecipanti fumeranno la loro "normale" marca Marlboro (giorno 1). Dopo la giornata sperimentale, ricevono la Marlboro Prime da fumare a casa, così si abituano a fumare una sigaretta 'nuova'. Una settimana dopo la giornata sperimentale (giorno 2) viene ripetuta con questa sigaretta. I partecipanti possono pernottare o tornare il giorno successivo (giorno 3) per fumare la sigaretta Prime mentre i fori di ventilazione di questa sigaretta a basso TNCO sono sigillati. Vedere lo schema in Tabella 1.

Come nel STS2016, anche questo studio mira a misurare il ritmo abituale del fumo senza imporlo come è stato fatto finora , , . Con questo, è possibile misurare la topografia naturale del fumo per sigaretta, in combinazione con i parametri respiratori indossando un dispositivo RIP non invasivo. Fornendo ai partecipanti le sigarette Marlboro Prime prima dei giorni sperimentali 2 e 3, possono abituarsi a fumarle a casa per sviluppare un comportamento "naturale".

Come durante l'ultimo studio, il campionamento segue uno schema di campionamento (Figura 1). In sintesi, durante la giornata verranno prelevati campioni di sangue, aria espirata, urina e saliva per misurare la nicotina, il monossido di carbonio, ma anche altri composti del fumo di sigaretta, come le aldeidi ei loro metaboliti.

In futuro, i regimi personali di fumo dei partecipanti, e quindi le loro esposizioni personali, saranno imitati con esperimenti di fumo automatico. Questo sarà collegato ai parametri RIP.

I punti di attenzione emersi dall'STS 2016 includono che i fumatori hanno fumato meno sigarette del previsto. Il motivo è, come hanno detto, che non possono fumare nell'appartamento, mentre fumano dentro casa. Un altro motivo è che devono fumare da soli, mentre a casa o al lavoro spesso c'è un co-fumatore. I partecipanti non hanno riscontrato difficoltà o cambiamenti nel comportamento del fumo a causa dell'uso di CRESS. Tutti si sono "esercitati" a fumare con il CRESS la sera prima della giornata sperimentale. Nel presente studio saranno invitati 2 fumatori contemporaneamente. Ancora una volta, i fumatori devono uscire per fumare per proteggere i ricercatori dall'esposizione al fumo passivo. Questo è mantenuto il più possibile raggiungibile.

Obiettivo primario:

C'è una differenza nella topografia naturale del fumo tra Marlboro, Marlboro Prime e Marlboro Prime registrata che porta a una diversa esposizione per il fumatore?

Obiettivo/i secondario/i:

È possibile mappare i profili di fumo personali con solo 4 sigarette casuali, come mostrato nel precedente Smoking Topography Study 2016?

Un diverso profilo della topografia del fumo per fumatore è correlato all'esposizione deviante del fumo principale nei compartimenti del tratto respiratorio, per le diverse sigarette?

L'aria espirata dai fumatori può essere utilizzata come biomarcatore per l'esposizione a COV/aldeidi?

I livelli di nicotina e sostanze tossiche (metaboliti) nel sangue/nelle urine cambiano nel corso della giornata e sono collegati al comportamento del fumo delle diverse sigarette?

Disegno dello studio Lo studio sulla topografia del fumo 2018 è uno studio incrociato non randomizzato con un singolo gruppo, della durata di 3 mesi. I partecipanti visiteranno il nostro appartamento di ricerca presso l'Apart Hotel Randwyck, per 1 giorno nella prima settimana e 2 giorni nella seconda settimana (Tabella 1).

Una giornata sperimentale inizia alle 08:00 e termina alle 19:00 (Figura 1). I diversi giorni di studio hanno esattamente la stessa impostazione con la marca di sigaretta fumata durante il giorno come unica differenza. In questo studio è importante che i partecipanti siano in grado di fumare sigarette 'ad libitum'. Poiché è impossibile monitorare questa topografia del fumo a casa, la topografia del fumo viene misurata in un luogo di ricerca. Pertanto, questo studio si svolge in un appartamento dell'Hotel Randwyck in un'atmosfera familiare dove vengono serviti pasti standardizzati e le sigarette possono essere fumate quando e come desidera il partecipante. La topografia del fumo di ogni sigaretta fumata sarà monitorata attraverso il dispositivo CRESSmicro, che registra la durata della boccata, l'intervallo della boccata, il flusso della boccata e il volume della boccata. Inoltre, il momento esatto in cui si fuma (cioè il momento in cui la sigaretta viene accesa) è annotato nella tabella oraria dell'esperimento.

A causa di questa configurazione, le misurazioni della topografia del fumo non avvengono nei momenti programmati e pertanto verranno misurati solo 2 partecipanti al giorno. La durata totale dello studio sarà di 3 mesi, inclusi 18 soggetti fumatori (Tabella 1).

I partecipanti sono i propri controlli misurando i campioni di base (t = baseline). Questo campionamento avviene all'arrivo, prima che venga fumata la prima sigaretta. Di conseguenza, ai partecipanti viene chiesto di non fumare al risveglio, ma di attendere il loro arrivo nel luogo della ricerca. Questi campionamenti di base includono la raccolta di urina, aria espirata, sangue, scambio di bocca e saliva.

Obiettivo di una giornata di studio è quello di seguire il fumatore nella sua personale quotidianità del tabagismo. Possono fumare quando vogliono o sentono il bisogno di fumare. Pertanto, i punti temporali di campionamento e la quantità di sigarette fumate sono sconosciuti per partecipante (Figura 1). Nonostante i punti temporali sconosciuti sul dritto, viene misurata la topografia del fumo di ogni singola sigaretta all'interno della loro presenza nell'appartamento di ricerca. Durante l'intero esperimento, viene utilizzato il tempo sperimentale. L'inizio dell'esperimento (previsto intorno alle 09:00) è l'inizio della giornata sperimentale, indicato come timepoint 0. Questo è probabilmente poco dopo le misurazioni della linea di base.

Tutti i mozziconi di sigaretta usati vengono raccolti in tubi di plastica separati per partecipante con il tempo di fumo sperimentale annotato. Poiché è molto importante non interferire con il programma quotidiano del fumo, la giornata dell'esperimento è suddivisa in fasce orarie per l'urina e un punto temporale fisso per il campionamento della saliva.

L'urina verrà raccolta al basale e durante 2 periodi di tempo. Il primo punto temporale include la misurazione della linea di base prima che venga fumata la prima sigaretta. Successivamente, tutta l'urina tra t=0 e t=5 ore viene raccolta in 1 bicchiere e l'urina tra t=5 e t=10 viene raccolta in un altro bicchiere. Al partecipante viene chiesto di svuotare la vescica appena prima della fine delle fasce orarie. Ciò si traduce in 3 campioni di urina per partecipante.

La saliva e uno scambio di bocca vengono raccolti a t=baseline, t=0 (immediatamente dopo la prima sigaretta), t=5 e t=10. Ciò si traduce in 4 campioni di saliva e scambi di bocca per partecipante.

I campioni di aria e sangue espirati vengono raccolti prima e immediatamente dopo aver fumato una sigaretta per avere la misura più accurata associata al fumo di sigaretta. Tuttavia, i punti temporali del fumo sono incerti a causa della configurazione scelta di questo studio. Tuttavia, poiché tutti i fumatori inclusi fumano circa 20 sigarette al giorno, fumeranno almeno ogni 2-2,5 ore. Pertanto, periodi di tempo di 2,5 ore in cui la prima sigaretta fumata viene utilizzata per prelevare il sangue e l'aria espirata, subito dopo aver finito di fumare.

Al basale, al partecipante viene chiesto di espirare attraverso il tappo nasale dell'Owlstone (un dispositivo di respirazione) per cui l'aria espirata passa attraverso i tubi di adsorbimento. Viene raccolta l'aria espirata appena prima e dopo aver finito di fumare la prima sigaretta (t=0). Lo stesso si fa per le sigarette fumate tra t=2.5 e t=5, tra t=5 e t=7.5, tra t=7.5 e t=10 e l'ultimo campionamento a T=10. Ciò si traduce in 7 campioni di aria espirata per partecipante.

Per evitare punture multiple, i partecipanti ricevono una cannula venosa periferica al basale, dopodiché viene prelevato il campione di sangue basale. Il campione di sangue successivo viene prelevato appena prima e dopo aver finito di fumare la prima sigaretta (t=0). Quindi, i punti di campionamento sono appena prima e immediatamente dopo la prima sigaretta tra t=0 e t=2.5, tra t=2.5 e t=5, tra t=5 e t=7.5, tra t=7.5 e t=10 e l'ultimo campionamento è a T=10. Per l'analisi delle aldeidi del sangue verrà prelevato un campione di sangue extra dalla cannula al basale e immediatamente dopo la prima sigaretta così come immediatamente prima e dopo la prima sigaretta dopo t=5 e t=7.5. Ciò si traduce in 13 punti di prelievo di sangue per partecipante.