Waterpijp roken, koolmonoxide en coronaire endotheliale functie

Waterpijp roken is een nieuwe wereldwijde epidemie. De Wereldgezondheidsorganisatie wil alle beweringen verbieden dat waterpijp minder schadelijk is dan sigaretten en wil dat waterpijpproducten dezelfde waarschuwingslabels dragen als sigaretten. Maar er is weinig wetenschappelijk bewijs om dit voorstel te onderbouwen. Sigaretten, sigaren, medicinale nicotine en e-sigaretten verminderen allemaal acuut de endotheliale functie van de arteria brachialis (flow-gemedieerde dilatatie, FMD). Ook veroorzaken sigaretten zowel acute als chronische verslechtering van de coronaire endotheliale functie, maar de vergelijkende effecten van waterpijp zijn onbekend. Waterpijptabak wordt verhit met brandende houtskool. De rook bevat dus "teer" en nicotine plus houtskoolverbrandingsproducten. Deze omvatten koolmonoxide (CO) en proatherogene oxidanten (vooral koolstofrijke nanodeeltjes) waarvan het onderzoeksteam verwachtte dat ze de endotheliale functie zouden aantasten. Verrassend genoeg ontdekte het onderzoeksteam bij jonge waterpijprokers dat het roken van waterpijpen een krachtige acute stimulans is om MKZ te vergroten en niet te verminderen. En de verbeterde MKZ wordt veroorzaakt door een of meer houtskoolverbrandingsproducten: toen het onderzoeksteam houtskool in de waterpijp verving door een zogenaamd gezondere elektronische warmtebron ("e-coal"), werd MKZ acuut aangetast, net als bij sigaretten. Maar armslagader FMD is een slechte index van coronaire endotheliale functie. Met waterpijp verlaagt de CO-boost (10 keer groter dan sigaretten) de hemoglobine (Hb) O2-dragende capaciteit, wat de myocardiale O2-afgifte zal verminderen, tenzij gecompenseerd door een verhoogde myocardiale bloedstroom (MBF). Dienovereenkomstig richt het onderzoeksteam nu onze aandacht op de acute en chronische effecten van het roken van waterpijpen op de coronaire endotheliale functie.

ACHTERGROND/BETEKENIS Koolmonoxide (CO) is een endogeen geproduceerd gas dat een belangrijke fysiologische rol speelt in de circulatie. Traditioneel beschouwd als een giftig gas dat weefselhypoxie veroorzaakt, functioneert CO geproduceerd door vasculaire cellen als een bijproduct van heemkatabolisme ook om de bloedstroom te reguleren door vasomotorische tonus, proliferatie van gladde spiercellen en aggregatie van bloedplaatjes te remmen. Aangenomen wordt dat deze vasculaire effecten worden gemedieerd door cyclisch guanosinemonofosfaat (cGMP), omdat zowel klinische observaties als experimentele gegevens een precedent verschaffen dat CO, net als stikstofmonoxide, een cGMP-afhankelijke vasodilatator vormt. Geneesmiddelen die de endogene productie van CO door heem-oxygenase reguleren, zoals CO-vrijmakende moleculen (CORM's), worden ontwikkeld om verschillende vaatziekten te behandelen.

De toxiciteit van CO is afhankelijk van: (1) gasconcentratie; (2) duur van de blootstelling; en (3) of blootstellingen intermitterend of continu zijn. Nadat CO door de longen is ingeademd, bereikt het de bloedbaan waar het wordt gebonden door hemoglobine, waarbij carboxyhemoglobine wordt gevormd. Aldus is het serumcarboxyhemoglobinegehalte, als percentage van het totale hemoglobine, een bepalende factor die correleert met de mate van CO-intoxicatie en de ernst van de symptomen. Continu inademen van CO is dodelijk giftig bij concentraties van 800 delen per miljoen (ppm) of 0,08% in de lucht. Gebaseerd op milieuwetenschappelijke literatuur (geen gecontroleerde klinische onderzoeksstudies), treedt de dood op door continue CO-inademing gedurende 2-3 uur, net als bij gasgestookte keukenfornuizen. Studies uitgevoerd in een gecontroleerde onderzoeksomgeving hebben aangetoond dat intermitterende inademing van CO gedurende 1 uur bij lage doses (

Eerste studies door onze groep stelden ons in staat om te ontdekken dat, bij jonge, gezonde waterpijprokers, het roken van waterpijp een krachtige acute stimulans is om de endotheliale functie te vergroten, niet te verslechteren, gemeten door brachiale arteriestroom gemedieerde dilatatie (FMD). De gegevens impliceren een centrale mechanistische rol van een of meer houtskoolverbrandingsproducten in de verbeterde endotheliale functie: toen het verbranden van houtskool werd vervangen door een gezondere elektronische warmtebron ("e-coal"), werd MKZ acuut aangetast, net als bij sigaretten en bijna alle andere bekende tabaksproducten, waaronder elektronische sigaretten. Interessant is dat de CO2-boost na het roken van met houtskool verwarmde waterpijptabak ongeveer 10 keer hoger was dan na het roken van een sigaret (25+11 vs. 3+2 ppm). Tabaksliteratuur levert bewijs dat de herhaalde blootstelling aan CO door het roken van sigaretten gepaard gaat met een verminderd risico op pre-eclampsie (geassocieerd met pathologische vasoconstrictie) bij zwangere vrouwen in vergelijking met zowel niet-rokers als gebruikers van rookloze tabak (snuiftabak) die geen CO.

Recent gepubliceerde onderzoeken door onze studieadviseurs toonden aan dat met tussenpozen 0,12-0,15% CO ingeademd door gezonde rokers, om gemiddeld carboxyhemoglobine 5+1% te bereiken (wat overeenkomt met uitgeademde CO niveaus van 30 ppm), had geen significant effect op bloeddruk, hartslag, plasma catecholamines, bloedplaatjesaggregatie of C-reactief proteïne, een marker van ontsteking. Evenzo blijkt uit klinische onderzoeksliteratuur over acute CO-inhalatie bij gezonde proefpersonen dat niveaus van 0,05-1,2% CO is veilig en veroorzaakt geen symptomen, geen nadelige effecten en geen verandering in standaard fysiologische metingen zoals bloeddruk en hartslag (Tabel 1). De effecten van lage niveaus van CO op de menselijke endotheelfunctie moeten nog worden bepaald.