De studie van de toxiciteit van elektronische sigaretten in een menselijk model in vivo model van ontsteking en vasculaire disfunctie (SELECT)

Achtergrond. Sinds hun introductie is het gebruik van elektronische sigaretten (EC) aanzienlijk toegenomen. Misschien wel het meest zorgwekkend is het toegenomen gebruik onder adolescenten. Veel gebruikers van e-sigaretten zijn van mening dat elektronische sigaretten veiliger zijn dan conventionele sigaretten [1]. De toxiciteit van elektronische sigaretten, inclusief die in de longen, is echter relatief slecht bestudeerd. Met name vroege studies suggereren dat elektronische sigaretten niet onschadelijk zijn. De fijne en ultrafijne deeltjes kunnen zich in de longen afzetten en tot schade leiden. Dierstudies van elektronische sigaretten zijn in verband gebracht met een aantal pulmonale toxiciteiten, waaronder verhoogde ontsteking en oxidatieve stress in de longen [2] en verminderde pulmonale immuniteit [3, 4]. EC-damp vermindert de luchtkwaliteit binnenshuis door verhoging van de concentraties van fijnstof, deeltjesaantalconcentraties, polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK), die bekende kankerverwekkende stoffen zijn [5]. Vroege onderzoeken naar de cardiovasculaire functie suggereren ook schade door de bestanddelen van EC-damp, zoals de directe effecten van nicotine, carbonylen en fijne en ultrafijne deeltjes [6].

Er is beperkt inzicht in de nadelige effecten van EC-damp op de pulmonale of cardiovasculaire fysiologie en er zijn aanvullende onderzoeken nodig, met name bij mensen, om de acute toxiciteit van elektronische sigaretten beter te karakteriseren

Hypothese Onze hypothese is, in vergelijking met sigaret- of e-sigaret-naïeve gezonde vrijwilligers;

1. Gebruikers van e-sigaretten zullen een hogere basislijn longontsteking hebben
2. Gebruikers van e-sigaretten zullen een overdreven immuunrespons hebben na LPS-inhalatie
3. Gebruikers van e-sigaretten zullen endotheliale disfunctie hebben, gemeten aan de hand van FMD van de arteria brachialis

Proefopzet Prospectieve cohortstudie van gezonde proefpersonen die werden blootgesteld aan geïnhaleerde LPS.

Bevolking Gezonde proefpersonen, waaronder gebruikers van elektronische sigaretten, sigarettenrokers en controlepersonen, zullen via advertenties worden geworven.

Interventie Bronchoscopie en bloedafname om basislijn pulmonale en systemische ontsteking en letsel te beoordelen en als reactie op geïnhaleerde LPS 50 mcg. Flow-gemedieerde dilatatie (FMD) van de arteria brachialis om endotheliale disfunctie te bestuderen.

Na geïnformeerde toestemming zal hun baseline FMD van de arteria brachialis worden gemeten, evenals de longfunctie. FMD van de arteria brachialis wordt binnen 5 minuten na gebruik van de e-sigaret gemeten om de acute effecten van de e-sigaret op systemische endotheliale disfunctie weer te geven. Bronchoscopie met BAL, bloed- en urinemonsters worden uitgevoerd. Dit stelt ons in staat om de basislijnontsteking en markers van cellulair letsel te meten zonder geïnhaleerde LPS. Na 24 uur komt de proefpersoon terug en wordt de longfunctie gemeten en wordt bloed afgenomen.

Zes weken later wordt bovenstaande procedure herhaald, maar dan met LPS-stimulatie. De proefpersoon zal opnieuw naar het ziekenhuis gaan en de longfunctie zal worden gemeten, bloed- en urinemonsters zullen worden genomen. Onderwerpen inhaleren LPS (van Escherichia coli O26:B6, 50 μg; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) met behulp van een dosimeter. Bronchoscopie met BAL zal 6 uur na LPS-inhalatie worden uitgevoerd. Voorafgaand aan bronchoscopie wordt de longfunctie gemeten om er zeker van te zijn dat ze veilig LPS-inhalatie kunnen ondergaan. Na 24 uur komen de proefpersonen terug en wordt de longfunctie gemeten en wordt bloed afgenomen. De tijdstippen voor BAL- en plasmabemonstering worden gekozen om inzicht te krijgen in zowel cytokine/chemokine-afgifte als rekrutering van neutrofielen na pulmonale afgifte van LPS.

Statistische overwegingen De primaire blootstellingsvariabele is blootstelling aan e-sigaretten; de primaire uitkomstvariabele zijn plasma- en BAL-biomarkers van letsel en ontsteking. Aangezien vroege onderzoeken naar elektronische sigaretten suggereren dat ze mogelijk verband houden met ontstekingen, hebben we het absolute aantal neutrofielen van BAL, een belangrijke marker van ontsteking, gebruikt om onze steekproefomvang te informeren. Op basis van gegevens van controles in onze eerdere studie, zou een cohort van 10 gebruikers van e-sigaretten en 10 controles een minimaal verschil van 7,09 x 105 cellen in de BAL moeten kunnen detecteren na LPS-inhalatie tussen groepen met 80% vermogen met behulp van Wilcoxon Rank Sum testen. Merk op dat dit vergelijkbaar is met het verschil dat we hebben waargenomen tussen rokers en niet-rokers na LPS in onze eerdere studie [7]. Daarnaast zullen we biomarkers van ontsteking en letsel bij gebruikers van elektronische sigaretten vergelijken met die van conventionele sigarettenrokers met behulp van Wilcoxon Rank Sum-testen. Alle gegevens worden geanalyseerd met behulp van STATA 13.1 (StataCorp LP, College Station, TX).

Onderzoeksmonitoring Het monitoren van de locatie wordt geleid door de sponsor volgens de risicobeoordeling van het onderzoek. Sitebezoeken zullen op regelmatige basis worden uitgevoerd zoals vereist door de sponsor om ervoor te zorgen dat aan alle wettelijke vereisten wordt voldaan en om de kwaliteit van de verzamelde gegevens te bewaken. De CRF zal worden gebruikt voor verificatie van brongegevens.