Studien av elektronisk sigaretttoksisitet i en menneskelig modell in vivo-modell for betennelse og vaskulær dysfunksjon (SELECT)

Bakgrunn. Siden de ble introdusert har bruken av elektroniske sigaretter (EC) økt betydelig. Det mest bekymringsfulle er kanskje den økte bruken blant ungdom. Mange e-sigarettbrukere mener at elektroniske sigaretter er tryggere enn konvensjonelle sigaretter [1]. Imidlertid er toksisiteten til elektroniske sigaretter, inkludert de i lungene, relativt dårlig studert. Spesielt tyder tidlige studier på at elektroniske sigaretter ikke er ufarlige. De fine og ultrafine partiklene kan avsettes i lungene og føre til skade. Dyrestudier av elektroniske sigaretter har vært assosiert med en rekke lungetoksisiteter, inkludert økt betennelse og oksidativt stress i lungen [2] samt nedsatt lungeimmunitet [3, 4]. EC-damp reduserer inneluftkvaliteten ved å øke konsentrasjonene av svevestøv, partikkeltallkonsentrasjoner, polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) som er kjente kreftfremkallende stoffer [5]. Tidlige studier på kardiovaskulær funksjon tyder også på skade fra bestanddelene av EC-damp, som de direkte effektene av nikotin, karbonyler samt fine og ultrafine partikler [6].

Det er begrenset forståelse av de negative effektene av EC-damp av lunge- eller kardiovaskulær fysiologi, og ytterligere studier, spesielt på mennesker, er nødvendig for å bedre karakterisere den akutte toksisiteten til elektroniske sigaretter

Hypotese Vår hypotese er, sammenlignet med sigarett eller e-sigarett naive friske frivillige;

1. E-sigarettbrukere vil ha en høyere baseline lungebetennelse
2. E-sigarettbrukere vil ha en overdreven immunrespons etter LPS-inhalasjon
3. E-sigarettbrukere vil ha endotelial dysfunksjon målt ved FMD i brachialisarterien

Forsøksdesign Prospektiv kohortstudie av friske forsøkspersoner eksponert for inhalert LPS.

Befolkning Friske personer, inkludert brukere av elektroniske sigaretter, sigarettrøkere og kontroller, vil bli rekruttert gjennom annonsering.

Intervensjon Bronkoskopi og blodprøvetaking for å vurdere baseline pulmonal og systemisk betennelse og skade og som respons på inhalert LPS 50 mcg. Strømningsmediert dilatasjon (FMD) av brachialisarterie for å studere endotelial dysfunksjon.

Etter informert samtykke vil deres baseline FMD av brachialis arterie bli målt samt lungefunksjon. FMD i brachialisarterie vil bli målt innen 5 minutter etter bruk av e-sigarett for å reflektere de akutte effektene av e-sigarett på systemisk endotel dysfunksjon. Det vil bli utført bronkoskopi med BAL, blod- og urinprøvetaking. Dette vil gjøre oss i stand til å måle grunnlinjebetennelsen og markører for cellulær skade uten inhalert LPS. Etter 24 timer vil forsøkspersonen komme tilbake og lungefunksjonen vil bli målt og blodprøvetaking vil bli utført.

Seks uker senere vil prosedyren ovenfor gjentas, men med LPS-stimulering. Forsøkspersonen skal igjen på sykehuset og lungefunksjonen vil bli målt, blod- og urinprøvetaking vil bli utført. Forsøkspersonene vil inhalere LPS (fra Escherichia coli O26:B6, 50 μg; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) ved hjelp av et dosimeter. Bronkoskopi med BAL vil bli utført 6 timer etter LPS-inhalasjon. Før bronkoskopi vil lungefunksjonen bli målt for å sikre at de trygt kan gjennomgå LPS-inhalasjon. Etter 24 timer vil forsøkspersonene returnere og lungefunksjonen vil bli målt og blodprøvetaking vil bli utført. Tidspunktene for BAL- og plasmaprøvetaking er valgt for å få innsikt i både cytokin/kjemokinfrigjøring og nøytrofilrekruttering etter pulmonal levering av LPS.

Statistiske betraktninger Den primære eksponeringsvariabelen vil være eksponering for e-sigarett; den primære utfallsvariabelen vil være plasma- og BAL-biomarkører for skade og betennelse. Gitt at tidlige studier av elektroniske sigaretter tyder på at de kan være assosiert med betennelse, har vi brukt BAL absolutt nøytrofiltall, en nøkkelmarkør for betennelse, for å informere om prøvestørrelsen vår. Basert på data fra kontroller i vår tidligere studie, bør en kohort på 10 e-sigarettbrukere og 10 kontroller være i stand til å oppdage en minimal forskjell på 7,09 x 105 celler i BAL etter LPS-inhalasjon mellom grupper med 80 % kraft ved bruk av Wilcoxon Rank Sum testing. Merk at dette ligner på forskjellen vi observerte mellom røykere og ikke-røykere etter LPS i vår tidligere studie [7]. I tillegg vil vi sammenligne biomarkører for betennelse og skade hos brukere av elektroniske sigaretter med de fra konvensjonelle sigarettrøykere som bruker Wilcoxon Rank Sum-testing. Alle data vil bli analysert ved hjelp av STATA 13.1 (StataCorp LP, College Station, TX).

Studieovervåking Stedsovervåking vil bli ledet av sponsor i henhold til studierisikovurderingen. Besøk på nettstedet vil bli utført med jevne mellomrom som kreves av sponsoren for å sikre at alle regulatoriske krav oppfylles og for å overvåke kvaliteten på dataene som samles inn. CRF vil bli brukt til kildedataverifisering.