Effetti cardiovascolari dei prodotti del tabacco riscaldati (HTP) (ISMOKE)

L'Organizzazione Mondiale della Sanità stima che il fumo sia una delle principali cause di morte prematura in tutto il mondo, con una stima di 5-8 milioni di vite perse ogni anno a causa dell'uso del tabacco (1).

I prodotti del tabacco riscaldati (HTP) sono una nuova forma di prodotti del tabacco. L'HTP di solito consiste in una capsula con tabacco mescolato con glicerolo che viene inserito in una camera di riscaldamento. L'HTP non viene bruciato ma solo riscaldato (2). Precedenti studi sulla cessazione del fumo con sigarette normali e sigarette elettroniche hanno suggerito un rischio di doppio uso invece della cessazione, aumentando la dipendenza da nicotina (3-5). Esiste il rischio che l'uso di HTP aumenti semplicemente l'uso di nicotina e la dipendenza dal fumo.

Esistono dati limitati sugli effetti sulla salute dell'HTP. La maggior parte degli studi disponibili ha riportato conflitti di interesse per i produttori di HTP (11). È stato dimostrato che gli aerosol di HTP contengono composti tossici e radicali liberi proprio come nel normale fumo di sigaretta, anche se in concentrazioni inferiori (6-8). Inoltre, gli aerosol dell'HTP possono diffondersi in una stanza, consentendo un'esposizione passiva (9). È stato dimostrato che vi è una diminuzione dei biomarcatori dannosi nei fumatori che passano all'HTP dopo 5 giorni di utilizzo, ma anche un consumo di HTP più elevato rispetto al fumo regolare (12). Esistono pochi studi sugli effetti dell'HTP negli esseri umani. Nabavizadeh et al. hanno mostrato una compromissione della funzione endoteliale nei ratti dopo l'esposizione a IQOS (10).

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Materie e criteri:

Saranno inclusi trenta consumatori occasionali di tabacco maschi o femmine (età 18-40, massimo 10 sigarette al mese o 10 bustine di tabacco da fiuto al mese). Devono essere sani, non avere condizioni preesistenti o assumere farmaci. Tutti i soggetti dovranno compilare una normale dichiarazione sanitaria.

Metodi:

In un cross-over randomizzato, i soggetti inaleranno il vapore (1 boccata al minuto per 30 minuti, totale 30 boccate) da un HTP del marchio IQOS (IQOS 3 Multi, Philip Morris AB) o eseguiranno una finta fumata di HTP. Le misurazioni della rigidità arteriosa vengono eseguite prima, durante e 60 minuti dopo l'esposizione. I campioni di sangue saranno raccolti al basale per cotinina, misurazione con T-TAS, cellule progenitrici endoteliali (EPC), NET e vescicole extracellulari (EV). I campioni di sangue verranno prelevati fino a 3 ore dopo l'esposizione (EPC, T-TAS, EV, NET). La microcircolazione viene valutata al basale con capillaroscopia cutanea e imaging con contrasto Laser-Speckle (LSCI) e 1 ora dopo l'esposizione.

Misurazione della funzione vascolare Rigidità arteriosa (Sphygmocor) L'aumento della rigidità arteriosa è riconosciuto come un fattore importante nell'invecchiamento vascolare e un fattore di rischio per le malattie cardiovascolari (13). La rigidità arteriosa sarà valutata mediante l'analisi dell'onda del polso e la velocità dell'onda del polso.

Fotopletismografia (PPG) La fotopletismografia del dito è un altro metodo che fornisce informazioni sul flusso sanguigno arterioso che consente la misurazione del tempo di propagazione dell'impulso (PPT) (14).

Misurazione della microcircolazione La microcircolazione sarà valutata con diversi metodi. La perfusione cutanea viene studiata tramite Laser Speckle contrast Imaging, che è una tecnica ottica per la valutazione del flusso cutaneo, cioè il movimento dei globuli rossi circolanti. Questo metodo misura il flusso cutaneo complessivo nelle arteriole superficiali, nei capillari e nelle venule su ampie aree cutanee e con un'elevata frequenza. La ionoforesi è un metodo non invasivo per l'applicazione di farmaci attraverso la pelle utilizzando una piccola corrente elettrica. L'acetilcolina (ACh, Sigma-Aldrich AB, Stoccolma, Svezia) e il nitroprussiato di sodio (SNP, Hospira, Inc., Lake Forest, IL, USA), entrambi diluiti in soluzioni fisiologiche di cloruro di sodio al 9%, vengono utilizzati per studiare l'endotelio-dipendente e reattività microvascolare indipendente dall'endotelio, rispettivamente. Le camere degli elettrodi (LI611 Drug Delivery Electrode, Perimed, Järfälla, Svezia) sono attaccate al lato volare dell'avambraccio sinistro, evitando capelli, pelle rotta e vene visibili, e riempite con un piccolo volume di ACh (2%) o SNP ( 2%). Un controller per ionoforesi alimentato a batteria (Perilont LI 760; Perimed, Järfälla, Svezia) fornisce una singola dose di 0,02 mA per 200 secondi per la ionoforesi dei farmaci. ACh viene erogato utilizzando una carica anodica e SNP con una carica catodica. LSCI (PeriCam PSI NR; Perimed, Järfälla, Svezia) viene utilizzato per valutare continuamente il flusso microvascolare cutaneo prima, durante e 15 minuti dopo la ionoforesi.

La capillaroscopia cutanea è un altro metodo per valutare la microcircolazione. Un microscopio USB (CapillaryScope 500 pro, Dino-Lite®) viene utilizzato per visualizzare i capillari della piega ungueale nel dito (preferibilmente il 4° dito della mano sinistra). I capillari con buoni segnali ottici, cioè con movimenti visibili dei globuli rossi e gap plasmatici, vengono scelti per l'esame. Il flusso sanguigno capillare viene registrato continuamente a riposo, durante e dopo un minuto di occlusione arteriosa alla falange prossimale del dito con una pressione della cuffia soprasistolica. Il calcolo della velocità delle cellule del sangue capillare (CBV, mm/s) viene eseguito offline e genererà le seguenti quattro variabili: rCVB (CVB medio a riposo), pCVB (CBV di picco dopo un'occlusione arteriosa di un minuto), tempo al picco (tempo ( s) dal rilascio della pressione della cuffia al picco di flusso e iperemia reattiva post-occlusiva (aumento precentrale del CBV dal riposo al picco di flusso).

Pressione sanguigna:

Verrà utilizzato uno sfigmomanometro oscillometrico semiautomatico per misurare la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca.

Prelievo di sangue I campioni di sangue verranno prelevati in provette contenenti 1/10 di citrato di sodio 0,129 M, EDTA e siero al basale, a 2 ore e 4 ore dopo l'esposizione. Il plasma viene successivamente raccolto dopo centrifugazione a 2 000 g per 20 minuti a temperatura ambiente (RT) e poi congelato a -70°C fino all'analisi.

Misurazione della formazione di trombi (T-TAS) T-TAS® (Total Thrombus-formation Analysis System) è un mezzo per valutare la formazione di trombi in condizioni di flusso variabile utilizzando un piccolo campione di sangue.

Misurazione della cotinina La misurazione viene eseguita per garantire l'aderenza al fatto che i soggetti non abbiano usato tabacco negli ultimi 7 giorni. I livelli di cotinina saranno misurati nel siero utilizzando una tecnica ELISA disponibile in commercio.

Misurazione delle EPC Il numero di EPC sarà misurato nel sangue intero mediante citometria a flusso. Le EPC sono misurate come cellule CD34+ KDR+ (KDR: vascular endothelial growth factor receptor 2) doppie cellule positive. In breve, 20 µl di sangue intero vengono incubati con CD34-FITC (Beckman Coulter, Brea, CA, USA) e CD309 (Becton Dickinson, Franklin Lakes, New Jersey, USA). L'immunoglobulina coniugata isotipica (IgG1-FITC, IgG1-PE) senza reattività contro gli antigeni umani viene utilizzata come controllo negativo. Dopo 30 minuti di incubazione in un ambiente buio, viene aggiunto BD cell-fix per fissare i campioni. Vengono raccolti ventimila eventi di leucociti (sulla base delle classiche caratteristiche di diffusione diretta/laterale (dimensioni/granularità) dei leucociti del sangue) ei risultati saranno presentati come una serie di eventi EPC.

Misurazione delle vescicole extracellulari Il plasma viene scongelato e centrifugato a 2000 g per 20 minuti a temperatura ambiente. Il surnatante viene quindi nuovamente centrifugato, a 13.000 g per 2 minuti a temperatura ambiente. 20 µl di campione vengono incubati per 20 minuti al buio con phalloidin-Alexa-660 (Invitrogen, Paisley, UK), lactadherin-FITC (Haematologic Technologies, Vermont, USA), CD42a-PE (Platelet-MP (PMP), BD, Clone Alma-16), CD45-PC7 (Leukocyte-EV (LEV), Beckman Coulter, Dublino, Irlanda) e CD144-APC (Endothelial-EV (EEV), diagnostica AH, Stoccolma, SWE). I PEV sono anche etichettati con CD154-PE (CD40L, abcam, Cambridge, Regno Unito) e gli EEV con CD62E (E-selectin, Beckman Coulter, Dublino, Irlanda). Gli EV sono misurati mediante citometria a flusso su uno strumento Beckman Gallios (CA, USA). L'EV-gate viene determinato utilizzando sfere Megamix (BioCytex, Marsiglia, Francia), che è una miscela di sfere con diametri rispettivamente di 0,5 µm, 0,9 µm e 3,0 µm. Gli EV sono definiti come particelle di dimensioni inferiori a 1,0 µm, negative alla falloidina (per escludere frammenti di membrana cellulare) e positive alla lattaderina. L'immunoglobulina coniugata isotipica (IgG1-FITC, IgG1-PE, IgG1-APC e IgG1-PC7) senza reattività contro gli antigeni umani viene utilizzata come controllo negativo per definire il rumore di fondo dell'analisi citometrica. Il numero assoluto di EV è calcolato mediante la seguente formula: (EV contato x sferette standard ⁄ L) ⁄ sferette standard contate, (FlowCount, Beckman Coulter).

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Riferimenti

1. Organizzazione mondiale della sanità e altri. (2019). Rapporto dell'OMS sull'epidemia globale di tabacco, 2019. Ginevra: Organizzazione Mondiale della Sanità; 2019. Google Scholar.
2. Smith, MR, Clark, B., Lüdicke, F., Schaller, JP, Vanscheeuwijck, P., Hoeng, J., & Peitsch, MC (2016). Valutazione del sistema di riscaldamento del tabacco 2.2. Parte 1: Descrizione del sistema e del programma di valutazione scientifica. Tossicologia normativa e farmacologia: RTP, 81 Suppl 2, S17-S26.
3. Lee, S., RA Grana e SA Glantz, Uso di sigarette elettroniche tra gli adolescenti coreani: uno studio trasversale sulla penetrazione del mercato, il doppio uso e il rapporto con i tentativi di smettere e l'ex fumo. J Adolesc Salute, 2013.
4. Caponnetto, P., et al., Impatto di una sigaretta elettronica sulla riduzione e cessazione del fumo nei fumatori schizofrenici: uno studio pilota prospettico di 12 mesi. Int J Environ Res Salute pubblica, 2013. 10(2): pag. 446-61.
5. Polosa, R., et al., Effetto di un dispositivo elettronico per la somministrazione di nicotina (sigaretta elettronica) sulla riduzione e cessazione del fumo: uno studio pilota prospettico di 6 mesi. BMC Salute pubblica, 2011. 11: pag. 786.
6. Bekki, K., Inaba, Y., Uchiyama, S., & Kunugita, N. (2017). Confronto di sostanze chimiche nel fumo tradizionale nel tabacco non bruciato e nelle sigarette a combustione. Giornale dell'UOEH. https://doi.org/10.7888/juoeh.39.201
7. Shein, M. e Jeschke, G. (2019). Confronto dei livelli di radicali liberi nell'aerosol di sigarette convenzionali, sigarette elettroniche e prodotti del tabacco che non bruciano. Ricerca chimica in tossicologia. 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). Inquinamento ambientale e fattori di emissione delle sigarette elettroniche, dei prodotti del tabacco non bruciati e delle sigarette convenzionali. Scienza e tecnologia dell'aerosol. 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). Confronto dell'impatto del sistema di riscaldamento del tabacco 2.2 e di una sigaretta sulla qualità dell'aria interna. Tossicologia normativa e farmacologia. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2016.06.005
10. Nabavizadeh, P., Liu, J., Havel, CM, Ibrahim, S., Derakhshandeh, R., Jacob, P., & Springer, ML (2018). La funzione endoteliale vascolare è compromessa dall'aerosol di un singolo IQOS HeatStick nella stessa misura del fumo di sigaretta. Controllo del tabacco. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054325
11. Simonavicius, E., McNeill, A., Shahab, L. e Brose, LS (2019). Prodotti del tabacco non bruciati: una revisione sistematica della letteratura. Controllo del tabacco. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054419
12. Yuki, D., Takeshige, Y., Nakaya, K. e Futamura, Y. (2018). Valutazione dell'esposizione a componenti nocivi e potenzialmente dannosi in fumatori giapponesi sani utilizzando un nuovo prodotto a vapore di tabacco rispetto alle sigarette convenzionali e all'astinenza dal fumo. Tossicologia normativa e farmacologia. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.05.001
13. Mahmud, A. e Feely, J. (2003). Effetto del fumo sulla rigidità arteriosa e sull'amplificazione della pressione del polso. Ipertensione. 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). Rilevazione del rischio cardiovascolare da un segnale fotopletismografico utilizzando un algoritmo di inseguimento corrispondente. Ingegneria medica e biologica e informatica. https://doi.org/10.1007/s11517-015-1410-8
15. Mahmud, A. e Feely, J. (2003). Effetto del fumo sulla rigidità arteriosa e sull'amplificazione della pressione del polso. Ipertensione, 41(1), 183-187.