Cardiovasculaire effecten van verwarmde tabaksproducten (HTP) (ISMOKE)

De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat roken wereldwijd een van de belangrijkste oorzaken van vroegtijdig overlijden is, met naar schatting 5-8 miljoen levens die jaarlijks verloren gaan door tabaksgebruik (1).

Heated tobacco products (HTP) is een nieuwe vorm van tabaksproducten. HTP bestaat meestal uit een pod met tabak die wordt gemengd met glycerol en die in een verwarmingskamer wordt gestoken. HTP wordt niet verbrand maar alleen verwarmd (2). Eerdere onderzoeken naar stoppen met roken met gewone sigaretten en elektronische sigaretten hebben een risico gesuggereerd voor dubbel gebruik in plaats van stoppen, waardoor een nicotineverslaving wordt versterkt (3-5). Het risico bestaat dat HTP-gebruik het nicotinegebruik en de rookverslaving alleen maar vergroot.

Er zijn beperkte gegevens over de gezondheidseffecten van HTP. Een meerderheid van de beschikbare onderzoeken heeft melding gemaakt van belangenconflicten bij fabrikanten van HTP (11). Het is aangetoond dat aërosolen van HTP toxische verbindingen en vrije radicalen bevatten net als gewone sigarettenrook, zij het in lagere concentraties (6-8). Bovendien kunnen aërosolen van HTP zich in een ruimte verspreiden, waardoor passieve blootstelling mogelijk wordt (9). Er is aangetoond dat er een afname is van schadelijke biomarkers bij rokers die na 5 dagen gebruik overstappen op HTP, maar ook van een hogere HTP-consumptie in vergelijking met gewoon roken (12). Er zijn weinig studies over de effecten van HTP bij mensen. Nabavizadeh et al. hebben een verminderde endotheliale functie bij ratten aangetoond na blootstelling aan IQOS (10).

_____________

Onderwerpen en criteria:

Dertig mannelijke of vrouwelijke occasionele tabaksgebruikers (leeftijd 18-40, maximaal 10 sigaretten per maand of 10 zakjes snus per maand) worden opgenomen. Ze moeten gezond zijn, geen bestaande aandoeningen hebben of medicijnen gebruiken. Alle proefpersonen zullen een normale gezondheidsverklaring moeten invullen.

methoden:

In gerandomiseerde cross-over mode inhaleren proefpersonen damp (1 trekje per minuut gedurende 30 minuten, totaal 30 trekjes) van een HTP van het merk IQOS (IQOS 3 Multi, Philip Morris AB) of doen alsof ze HTP roken. Metingen van arteriële stijfheid worden voorafgaand aan, tijdens en 60 minuten na blootstellingen uitgevoerd. Bloedmonsters zullen bij aanvang worden verzameld voor cotinine, meting met T-TAS, endotheliale voorlopercellen (EPC), NET's en extracellulaire blaasjes (EV). Bloedmonsters worden tot 3 uur na blootstelling afgenomen (EPC, T-TAS, EV, NET's). De microcirculatie wordt bij baseline geëvalueerd met huidcapillaroscopie en Laser-Speckle-contrastbeeldvorming (LSCI) en 1 uur na blootstelling.

Meting van de vasculaire functie Arteriële stijfheid (Sphygmocor) Verhoogde arteriële stijfheid wordt erkend als een belangrijke factor bij vasculaire veroudering en een risicofactor voor hart- en vaatziekten (13). Arteriële stijfheid zal worden beoordeeld door middel van pulsgolfanalyse en pulsgolfsnelheid.

Fotopletysmografie (PPG) Vingerfotoplethysmografie is een andere methode die informatie geeft over de arteriële bloedstroom waarmee de pulsvoortplantingstijd (PPT) kan worden gemeten (14).

Meting van de microcirculatie De microcirculatie wordt op verschillende manieren beoordeeld. Huidperfusie wordt onderzocht door middel van Laser Speckle-contrastbeeldvorming, een optische techniek voor het beoordelen van huidflux, d.w.z. beweging van circulerende rode bloedcellen. Deze methode meet de algehele huidflux in oppervlakkige arteriolen, capillairen en venulen over brede huidgebieden en met een hoge frequentie. Iontoforese is een niet-invasieve methode voor het aanbrengen van medicijnen over de huid met behulp van een kleine elektrische stroom. Acetylcholine (ACh, Sigma-Aldrich AB, Stockholm, Zweden) en natriumnitroprusside (SNP, Hospira, Inc., Lake Forest, IL, VS), beide verdund in 9% fysiologische natriumchlorideoplossingen, worden gebruikt om endotheelafhankelijke en respectievelijk endotheel-onafhankelijke microvasculaire reactiviteit. Elektrodekamers (LI611 Drug Delivery Electrode, Perimed, Järfälla, Zweden) zijn bevestigd aan de handpalmzijde van de linker onderarm, waarbij haar, beschadigde huid en zichtbare aderen worden vermeden, en gevuld met een klein volume ACh (2%) of SNP ( 2%). Een iontoforesecontroller op batterijen (Perilont LI 760; Perimed, Järfälla, Zweden) levert een enkele dosis van 0,02 mA gedurende 200 seconden voor iontoforese met geneesmiddelen. ACh wordt geleverd met een anodische lading en SNP met een kathodische lading. LSCI (PeriCam PSI NR; Perimed, Järfälla, Zweden) wordt gebruikt om de microvasculaire flux van de huid continu te beoordelen vóór, tijdens en 15 minuten na iontoforese.

Huidcapillaroscopie is een andere methode om de microcirculatie te evalueren. Een USB-microscoop (CapillaryScope 500 pro, Dino-Lite®) wordt gebruikt om nagelplooicapillairen in de vinger te visualiseren (bij voorkeur 4e cijfer van linkerhand). Capillairen met goede optische signalen, d.w.z. met zichtbare bewegingen van rode bloedcellen en plasmaopeningen, worden gekozen voor onderzoek. De capillaire bloedstroom wordt continu geregistreerd in rust, tijdens en na één minuut arteriële occlusie bij de proximale falanx van de vinger met een suprasystolische manchetdruk. Berekening van de capillaire bloedcelsnelheid (CBV, mm/s) wordt offline gedaan en genereert de volgende vier variabelen: rCVB (gemiddelde CBV in rust), pCVB (piek CBV na één minuut arteriële occlusie), tijd tot piek (tijd ( s) van het loslaten van de manchetdruk tot piekstroom, en post-occlusieve reactieve hyperemie (precentrale toename van CBV van rust tot piekstroom).

Bloeddruk:

Een semi-automatische oscillometrische bloeddrukmeter zal worden gebruikt om de bloeddruk en hartslag te meten.

Bloedafname Bloedmonsters worden afgenomen in reageerbuizen die 1/10 0,129 M natriumcitraat, EDTA en serum bevatten bij baseline, 2 uur en 4 uur na blootstelling. Plasma wordt later verzameld na centrifugatie bij 2000 g gedurende 20 minuten bij kamertemperatuur (KT) en vervolgens ingevroren bij -70°C tot analyse.

Meting van trombusvorming (T-TAS) T-TAS® (Total Thrombus-formation Analysis System) is een manier om trombusvorming te beoordelen tijdens variabele stromingsomstandigheden met behulp van een klein bloedmonster.

Meting van cotinine Meting wordt uitgevoerd om ervoor te zorgen dat proefpersonen de afgelopen 7 dagen geen tabak hebben gebruikt. Niveaus van cotinine zullen in serum worden gemeten met behulp van een in de handel verkrijgbare ELISA-techniek.

Meting van EPC's Het aantal EPC's wordt gemeten in volbloed door middel van flowcytometrie. EPC's worden gemeten als CD34+ KDR+ (KDR: vasculaire endotheliale groeifactorreceptor 2) dubbelpositieve cellen. In het kort wordt 20 µl volbloed geïncubeerd met CD34-FITC (Beckman Coulter, Brea, CA, VS) en CD309 (Becton Dickinson, Franklin Lakes, New Jersey, VS). Geconjugeerd isotype-gematcht immunoglobuline (IgG1-FITC, IgG1-PE) zonder reactiviteit tegen humane antigenen wordt gebruikt als een negatieve controle. Na 30 minuten incubatie in een donkere omgeving wordt BD cell-fix toegevoegd om de monsters te fixeren. Twintigduizend gebeurtenissen van leukocyten worden verzameld (gebaseerd op klassieke voorwaartse verstrooiing/zijwaartse verstrooiing (grootte/granulariteit) kenmerken van bloedleukocyten) en de resultaten zullen worden gepresenteerd als een aantal EPC-gebeurtenissen.

Meting van extracellulaire blaasjes Plasma wordt ontdooid en gedurende 20 minuten bij RT gecentrifugeerd bij 2000 g. Het supernatant wordt vervolgens opnieuw gecentrifugeerd bij 13.000 g gedurende 2 minuten bij RT. 20 µl monster wordt gedurende 20 minuten in het donker geïncubeerd met phalloidin-Alexa-660 (Invitrogen, Paisley, VK), lactadherine-FITC (Heematologic Technologies, Vermont, VS), CD42a-PE (Platelet-MP (PMP), BD, Clone Alma-16), CD45-PC7 (Leukocyte-EV (LEV), Beckman Coulter, Dublin, Ierland) en CD144-APC (Endothelial-EV (EEV), AH diagnostics, Stockholm, SWE). PEV's zijn ook gelabeld met CD154-PE (CD40L, abcam, Cambridge, VK) en EEV's met CD62E (E-selectin, Beckman Coulter, Dublin, Ierland). EV's worden gemeten met flowcytometrie op een Beckman Gallios-instrument (CA, VS). De EV-gate wordt bepaald met behulp van Megamix-korrels (BioCytex, Marseille, Frankrijk), een mix van korrels met een diameter van respectievelijk 0,5 µm, 0,9 µm en 3,0 µm. EV's worden gedefinieerd als deeltjes kleiner dan 1,0 µm groot, negatief voor phalloidin (om celmembraanfragmenten uit te sluiten) en positief voor lactadherine. Geconjugeerd isotype-gematcht immunoglobuline (IgG1-FITC, IgG1-PE, IgG1-APC en IgG1-PC7) zonder reactiviteit tegen humane antigenen wordt gebruikt als een negatieve controle om de achtergrondruis van de cytometrische analyse te definiëren. Het absolute aantal EV's wordt berekend met behulp van de volgende formule: (EV geteld x standaardparels ⁄ L) ⁄ standaardparels geteld, (FlowCount, Beckman Coulter).

__________________

Referenties

1. Wereldgezondheidsorganisatie, en anderen. (2019). WHO-rapport over de wereldwijde tabaksepidemie, 2019. Genève: Wereldgezondheidsorganisatie; 2019. Google geleerde.
2. Smith, M.R., Clark, B., Lüdicke, F., Schaller, J.-P., Vanscheeuwijck, P., Hoeng, J., & Peitsch, M.C. (2016). Evaluatie van het tabaksverwarmingssysteem 2.2. Deel 1: Beschrijving van het systeem en het wetenschappelijk beoordelingsprogramma. Regelgevende toxicologie en farmacologie: RTP, 81 Suppl 2, S17-S26.
3. Lee, S., RA Grana en S.A. Glantz, Gebruik van elektronische sigaretten onder Koreaanse adolescenten: een transversaal onderzoek naar marktpenetratie, dubbel gebruik en relaties om te stoppen met pogingen en vroeger roken. J Adolesc Gezondheid, 2013.
4. Caponnetto, P., et al., Impact van een elektronische sigaret op het verminderen en stoppen met roken bij schizofrene rokers: een prospectieve pilotstudie van 12 maanden. Int J Environ Res Volksgezondheid, 2013. 10(2): p. 446-61.
5. Polosa, R., et al., Effect van een elektronisch nicotineafgifteapparaat (e-sigaret) op het verminderen en stoppen met roken: een prospectieve pilotstudie van 6 maanden. BMC Volksgezondheid, 2011. 11: p. 786.
6. Bekki, K., Inaba, Y., Uchiyama, S., & Kunugita, N. (2017). Vergelijking van chemicaliën in reguliere rook in hitte-niet-verbrande tabak en verbrandingssigaretten. Tijdschrift van UOEH. https://doi.org/10.7888/juoeh.39.201
7. Shein, M., & Jeschke, G. (2019). Vergelijking van niveaus van vrije radicalen in de aerosol van conventionele sigaretten, elektronische sigaretten en tabaksproducten die niet verbranden. Chemisch onderzoek in de toxicologie. 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). Milieuvervuiling en emissiefactoren van elektronische sigaretten, hitte-niet-verbrande tabaksproducten en conventionele sigaretten. Aerosolwetenschap en -technologie. 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). Vergelijking van de impact van het Tabaksverwarmingssysteem 2.2 en een sigaret op de luchtkwaliteit binnenshuis. Regelgevende toxicologie en farmacologie. 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). De vasculaire endotheliale functie wordt in dezelfde mate aangetast door aerosol van een enkele IQOS HeatStick als door sigarettenrook. Tabakscontrole. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054325
11. Simonavicius, E., McNeill, A., Shahab, L., & Brose, L.S. (2019). Tabaksproducten die niet verbranden: een systematisch literatuuroverzicht. Tabakscontrole. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054419
12. Yuki, D., Takeshige, Y., Nakaya, K., & Futamura, Y. (2018). Beoordeling van de blootstelling aan schadelijke en potentieel schadelijke bestanddelen bij gezonde Japanse rokers die een nieuw tabaksdampproduct gebruiken in vergelijking met conventionele sigaretten en onthouding van roken. Regelgevende toxicologie en farmacologie. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.05.001
13. Mahmud, A., en Feely, J. (2003). Effect van roken op arteriële stijfheid en polsdrukversterking. Hypertensie. https://doi.org/10.1161/01.HYP.0000047464.66901.60
14. Sommermeyer, D., Zou, D., Ficker, JH, Randerath, W., Fischer, C., Penzel, T., … Grote, L. (2016). Detectie van cardiovasculair risico op basis van een fotoplethysmografisch signaal met behulp van een bijpassend achtervolgingsalgoritme. Medische en biologische engineering en informatica. https://doi.org/10.1007/s11517-015-1410-8
15. Mahmud, A., en Feely, J. (2003). Effect van roken op arteriële stijfheid en polsdrukversterking. Hypertensie, 41(1), 183-187.