가열식 담배 제품(HTP)의 심혈관 효과 (ISMOKE)

세계보건기구(WHO)는 흡연이 전 세계적으로 조기 사망의 주요 원인 중 하나이며 흡연으로 인해 매년 약 500만~800만 명이 목숨을 잃는다고 추정합니다(1).

가열식 담배 제품(HTP)은 새로운 형태의 담배 제품입니다. HTP는 일반적으로 가열 챔버에 삽입되는 글리세롤과 혼합된 담배 포드로 구성됩니다. HTP는 연소되지 않고 가열만 됩니다(2). 일반담배와 전자담배의 금연에 대한 이전 연구에서는 금연 대신 이중 사용의 위험이 있어 니코틴 중독을 증가시킬 수 있다고 제안했습니다(3-5). HTP 사용이 단순히 니코틴 사용과 흡연 중독을 강화할 위험이 있습니다.

HTP가 건강에 미치는 영향에 대한 데이터는 제한적입니다. 이용 가능한 연구의 대부분은 HTP 제조업체의 이해 상충을 보고했습니다(11). HTP의 에어로졸에는 일반 담배 연기와 마찬가지로 독성 화합물과 자유 라디칼이 포함되어 있지만 농도는 낮습니다(6-8). 또한 HTP의 에어로졸은 실내로 확산되어 수동적 노출을 가능하게 합니다(9). 5일 사용 후 HTP로 전환하는 흡연자의 유해 바이오마커가 감소하지만 일반 흡연에 비해 HTP 소비량이 더 높은 것으로 나타났습니다(12). 인간에 대한 HTP의 영향에 대한 연구는 거의 없습니다. Nabavizadeh 등은 IQOS에 노출된 후 쥐의 내피 기능이 손상된 것으로 나타났습니다(10).

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주제 및 기준:

간헐적으로 담배를 피우는 30명의 남성 또는 여성(18-40세, 월 최대 10개비 또는 월간 스누스 10파우치)이 포함됩니다. 그들은 건강해야 하고 기존 질환이 없거나 약물을 복용해야 합니다. 모든 피험자는 정상적인 건강 신고서를 작성해야 합니다.

행동 양식:

무작위 교차 패션에서 대상자는 IQOS(IQOS 3 Multi, Philip Morris AB) 브랜드의 HTP에서 증기(30분 동안 분당 1회 퍼프, 총 30회 퍼프)를 흡입하거나 HTP의 가짜 흡연을 수행합니다. 동맥 경직도의 측정은 노출 전, 노출 중 및 노출 후 60분 동안 수행됩니다. 혈액 샘플은 코티닌, T-TAS, 내피 전구 세포(EPC), NET 및 세포외 소포(EV)로 측정하기 위한 기준선에서 수집됩니다. 노출 후 최대 3시간 동안 혈액 샘플을 채취합니다(EPC, T-TAS, EV, NETs). 미세순환은 피부 모세혈관경검사 및 LSCI(Laser-Speckle Contrast Imaging)로 기준선에서 그리고 노출 후 1시간에 평가됩니다.

혈관 기능 측정 동맥 경화(Sphygmocor) 증가된 동맥 경화는 혈관 노화의 주요 요인 및 심혈관 질환의 위험 인자로 인식됩니다(13). 동맥 경직도는 맥파 분석 및 맥파 속도에 의해 평가됩니다.

Photopletysmography (PPG) Finger photoplethysmography는 맥박 전파 시간(PPT)을 측정할 수 있는 동맥 혈류에 대한 정보를 제공하는 또 다른 방법입니다(14).

미세순환의 측정 미세순환은 여러 가지 방법으로 평가됩니다. 피부 관류는 피부 플럭스, 즉 순환하는 적혈구의 움직임을 평가하기 위한 광학 기술인 Laser Speckle contrast Imaging을 통해 조사됩니다. 이 방법은 넓은 피부 영역에 걸쳐 높은 빈도로 표면 세동맥, 모세혈관 및 세정맥의 전체 피부 플럭스를 측정합니다. 이온토포레시스는 작은 전류를 사용하여 피부에 약물을 도포하는 비침습적 방법입니다. Acetylcholine (ACh, Sigma-Aldrich AB, Stockholm, Sweden) 및 sodium nitroprusside (SNP, Hospira, Inc., Lake Forest, IL, USA)는 둘 다 9% 생리학적 염화나트륨 용액에 희석되어 내피 의존성 및 내피 독립적인 미세혈관 반응성. 전극 챔버(LI611 Drug Delivery Electrode, Perimed, Järfälla, Sweden)는 머리카락, 부러진 피부 및 눈에 보이는 정맥을 피하면서 왼쪽 팔뚝의 볼라 쪽에 부착되고 소량의 ACh(2%) 또는 SNP( 2%). 배터리 구동식 이온삼투압 컨트롤러(Perilont LI 760, Perimed, Järfälla, Sweden)는 약물 이온삼투압을 위해 200초 동안 0.02mA의 단일 투여량을 제공합니다. ACh는 양극 전하와 음극 전하가 있는 SNP를 사용하여 전달됩니다. LSCI(PeriCam PSI NR; Perimed, Järfälla, Sweden)는 이온영동 전, 도중 및 후 15분 동안 지속적으로 피부 미세혈관 플럭스를 평가하는 데 사용됩니다.

피부 모세혈관경 검사는 미세순환을 평가하는 또 다른 방법입니다. USB 현미경(CapillaryScope 500 pro, Dino-Lite®)을 사용하여 손가락(가급적 왼손 4번째 손가락)의 손발톱 주름 모세관을 시각화합니다. 광학 신호가 좋은 모세혈관, 즉 가시적인 적혈구 이동과 혈장 간극이 있는 모세혈관이 검사를 위해 선택됩니다. 모세혈관 혈류는 수축기 커프 압력이 있는 손가락의 근위 지골에서 1분 동맥 폐색 동안과 그 후에 휴식 상태에서 지속적으로 기록됩니다. 모세혈관 혈구 속도(CBV, mm/s)의 계산은 오프라인으로 수행되며 rCVB(휴지 시 평균 CBV), pCVB(1분 동맥 폐색 후 최대 CBV), 최대 시간(시간( s) 커프 압력의 방출에서 최대 흐름까지, 폐쇄 후 반응성 충혈(휴식에서 최대 흐름까지 CBV의 중심전 증가).

혈압:

반자동 오실로메트릭 혈압계를 사용하여 혈압과 심박수를 측정합니다.

혈액 샘플링 혈액 샘플은 노출 후 2시간 및 4시간에 베이스라인에서 1/10 0.129M 구연산나트륨, EDTA 및 혈청을 포함하는 시험관으로 채취됩니다. 혈장은 나중에 실온(RT)에서 20분 동안 2000g에서 원심분리한 후 수집한 다음 분석할 때까지 -70°C에서 동결합니다.

혈전 형성 측정(T-TAS) T-TAS®(총 혈전 형성 분석 시스템)는 소량의 혈액 샘플을 사용하여 가변 흐름 조건에서 혈전 형성을 평가하는 수단입니다.

코티닌의 측정 피험자가 지난 7일 동안 담배를 사용하지 않았음을 확인하기 위해 측정을 수행합니다. 상업적으로 이용 가능한 ELISA 기술을 사용하여 혈청에서 코티닌 수준을 측정합니다.

EPC의 측정 EPC의 수는 유세포 분석법에 의해 전혈에서 측정됩니다. EPC는 CD34+ KDR+(KDR: 혈관 내피 성장 인자 수용체 2) 이중 양성 세포로 측정됩니다. 간략하게, 전혈 20μl를 CD34-FITC(Beckman Coulter, Brea, CA, USA) 및 CD309(Becton Dickinson, Franklin Lakes, New Jersey, USA)와 함께 배양합니다. 인간 항원에 대한 반응성이 없는 컨쥬게이트 아이소타입-매칭 면역글로불린(IgG1-FITC, IgG1-PE)을 음성 대조군으로 사용하였다. 어두운 환경에서 30분간 배양한 후 BD cell-fix를 첨가하여 샘플을 고정합니다. 20,000개의 백혈구 이벤트를 수집하고(혈액 백혈구의 고전적인 전방 산란/측방 산란(크기/입도) 특성을 기반으로 함) 결과를 다수의 EPC 이벤트로 표시합니다.

세포외 소포의 측정 혈장을 해동하고 실온에서 20분 동안 2000g에서 원심분리합니다. 이어서, 상청액을 실온에서 2분 동안 13,000g에서 재원심분리한다. 20 μl의 샘플을 phalloidin-Alexa-660(Invitrogen, Paisley, UK), lactadherin-FITC(Haematologic Technologies, Vermont, USA), CD42a-PE(Platelet-MP(PMP), BD, 클론 Alma-16), CD45-PC7(백혈구-EV(LEV), Beckman Coulter, 아일랜드 더블린) 및 CD144-APC(내피-EV(EEV), AH 진단, 스톡홀름, SWE). PEV는 또한 CD154-PE(CD40L, abcam, Cambridge, UK)로 표시되고 EEV는 CD62E(E-selectin, Beckman Coulter, Dublin, Ireland)로 표시됩니다. EV는 Beckman Gallios 기기(CA, USA)의 유세포 분석기로 측정됩니다. EV-게이트는 직경이 각각 0.5μm, 0.9μm 및 3.0μm인 비드를 혼합한 Megamix 비드(BioCytex, Marseille, France)를 사용하여 결정됩니다. EV는 크기가 1.0 μm 미만인 입자로 정의되며, (세포막 조각을 배제하기 위해) phalloidin에 음성이고 lactadherin에 양성입니다. 인간 항원에 대한 반응성이 없는 컨쥬게이트 이소형 일치 면역글로불린(IgG1-FITC, IgG1-PE, IgG1-APC 및 IgG1-PC7)은 세포측정 분석의 배경 노이즈를 정의하기 위한 음성 대조군으로 사용됩니다. EV의 절대 수는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다. (EV 카운트 x 표준 비드 ⁄ L) ⁄ 카운트된 표준 비드, (FlowCount, Beckman Coulter).

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참조

1. 세계보건기구 및 기타. (2019). 세계 담배 전염병에 관한 WHO 보고서, 2019. 제네바: 세계보건기구; 2019. 구글 학자.
2. Smith, M. R., Clark, B., Lüdicke, F., Schaller, J.-P., Vanscheeuwijck, P., Hoeng, J., & Peitsch, M. C. (2016). 담배 가열 시스템의 평가 2.2. 파트 1: 시스템 및 과학적 평가 프로그램에 대한 설명. 규제 독성학 및 약리학: RTP, 81 Suppl 2, S17-S26.
3. Lee, S., R.A. Grana, S.A. Glantz, 한국 청소년의 전자담배 사용: 시장 침투, 이중 사용 및 금연 시도와 이전 흡연과의 관계에 관한 횡단면 연구. J 청소년 건강, 2013.
4. Caponnetto, P., et al., 정신분열증 흡연자의 흡연 감소 및 중단에 대한 전자 담배의 영향: 전향적 12개월 파일럿 연구. Int J Environ Res 공중 보건, 2013. 10(2): p. 446-61.
5. Polosa, R., et al., 흡연 감소 및 중단에 대한 전자 니코틴 전달 장치(전자 담배)의 효과: 전향적 6개월 파일럿 연구. BMC 공중 보건, 2011. 11: p. 786.
6. Bekki, K., Inaba, Y., Uchiyama, S., & Kunugita, N. (2017). 궐련형 담배와 내연 담배의 주류연 화학물질 비교. UOEH 저널. https://doi.org/10.7888/juoeh.39.201
7. Shein, M., & Jeschke, G. (2019). 기존 담배, 전자담배 및 궐련형 담배 제품의 에어로졸 내 자유 라디칼 수치 비교. 독성학의 화학 연구. 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). 전자담배, 궐련형 담배 제품 및 재래식 담배의 환경오염 및 배출계수. 에어로졸 과학 및 기술. 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). 담배 난방 시스템 2.2와 담배가 실내 공기질에 미치는 영향 비교. 규제 독성학 및 약리학. 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). 혈관 내피 기능은 단일 IQOS HeatStick의 에어로졸에 의해 담배 연기와 같은 정도로 손상됩니다. 담배 통제. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054325
11. Simonavicius, E., McNeill, A., Shahab, L., & Brose, L. S. (2019). 궐련형 담배 제품: 체계적인 문헌 검토. 담배 통제. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054419
12. 유키, D., 다케시게, Y., 나카야, K., & 후타무라, Y. (2018). 기존 담배 및 금연과 비교하여 새로운 담배 증기 제품을 사용하는 건강한 일본 흡연자의 유해하고 잠재적으로 유해한 성분에 대한 노출 평가. 규제 독성학 및 약리학. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.05.001
13. 마흐무드, A., & 필리, J. (2003). 흡연이 동맥 경화 및 맥압 증폭에 미치는 영향. 고혈압. 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). 매칭 추적 알고리즘을 사용하여 광용적맥파 신호에서 심혈관 위험도를 감지합니다. 의료 및 생물 공학 및 컴퓨팅. https://doi.org/10.1007/s11517-015-1410-8
15. 마흐무드, A., & 필리, J. (2003). 흡연이 동맥 경화 및 맥압 증폭에 미치는 영향. 고혈압, 41(1), 183-187.