Kardiovaskulære effekter av oppvarmede tobakksprodukter (HTP) (ISMOKE)

Verdens helseorganisasjon anslår at røyking er en av de viktigste årsakene til for tidlig død på verdensbasis med anslagsvis 5-8 millioner liv tapt årlig på grunn av tobakksbruk (1).

Oppvarmede tobakksprodukter (HTP) er en ny form for tobakksprodukter. HTP består vanligvis av en pod med tobakk som er blandet med glyserol som settes inn i et varmekammer. HTP forbrennes ikke, men bare oppvarmet (2). Tidligere studier av røykeslutt med vanlige sigaretter og elektroniske sigaretter har antydet en risiko for dobbel bruk i stedet for å slutte, noe som forsterker en nikotinavhengighet (3-5). Det er en risiko for at HTP-bruk ganske enkelt øker nikotinbruk og røykeavhengighet.

Det er begrenset med data om helseeffektene av HTP. Et flertall av de tilgjengelige studiene har rapportert interessekonflikter til produsenter av HTP (11). Det er vist at aerosoler fra HTP inneholder giftige forbindelser og frie radikaler akkurat som i vanlig sigarettrøyk, om enn i lavere konsentrasjoner (6-8). Videre kan aerosoler fra HTP spre seg i et rom, noe som muliggjør passiv eksponering (9). Det er vist at det er en nedgang i skadelige biomarkører hos røykere som går over til HTP etter 5 dagers bruk, men også et høyere HTP-forbruk sammenlignet med vanlig røyking (12). Det er få studier på effekter av HTP hos mennesker. Nabavizadeh et al har vist nedsatt endotelfunksjon hos rotter etter eksponering for IQOS (10).

____________

Emner og kriterier:

Tretti mannlige eller kvinnelige sporadiske tobakksbrukere (18-40 år, maksimalt 10 sigaretter per måned eller 10 poser snus per måned) vil bli inkludert. De må være sunne, ikke ha noen eksisterende forhold eller ta noen medisiner. Alle fag skal fylle ut en normal helseerklæring.

Metoder:

I randomisert cross-over-mote vil forsøkspersoner enten inhalere damp (1 drag per minutt i 30 minutter, totalt 30 drag) fra en HTP av merket IQOS (IQOS 3 Multi, Philip Morris AB) eller utføre falsk røyking av HTP. Målinger av arteriell stivhet utføres tidligere, under og 60 minutter etter eksponering. Blodprøver vil bli tatt ved baseline for kotinin, måling med T-TAS, endotel-progenitorceller (EPC), NET og ekstracellulære vesikler (EV). Blodprøver vil bli tatt opp til 3 timer etter eksponering (EPC, T-TAS,EV, NETs). Mikrosirkulasjonen blir evaluert ved baseline med hudkapillaroskopi og Laser-Speckle Contrast Imaging (LSCI) og 1 time etter eksponering.

Måling av vaskulær funksjon Arteriell stivhet (Sphygmocor) Økt arteriell stivhet er anerkjent som en viktig faktor i vaskulær aldring og en risikofaktor for hjerte- og karsykdommer (13). Arteriell stivhet vil bli vurdert ved pulsbølgeanalyse og pulsbølgehastighet.

Fotopletysmografi (PPG) Fingerfotopletysmografi er en annen metode som gir informasjon om den arterielle blodstrømmen som tillater måling av pulsutbredelsestid (PPT) (14).

Måling av mikrosirkulasjon Mikrosirkulasjon vil bli vurdert ved flere metoder. Hudperfusjon undersøkes gjennom Laser Speckle contrast Imaging, som er en optisk teknikk for vurdering av hudfluks, dvs. bevegelse av sirkulerende røde blodlegemer. Denne metoden måler den totale hudfluksen i overfladiske arterioler, kapillærer og venuler over brede hudområder og med høy frekvens. Iontoforese er en ikke-invasiv metode for påføring av medikamenter over huden ved hjelp av en liten elektrisk strøm. Acetylkolin (ACh, Sigma-Aldrich AB, Stockholm, Sverige) og natriumnitroprussid (SNP, Hospira, Inc., Lake Forest, IL, USA), begge fortynnet i 9 % fysiologiske natriumkloridløsninger, brukes til å undersøke endotelavhengige og henholdsvis endotel-uavhengig mikrovaskulær reaktivitet. Elektrodekamre (LI611 Drug Delivery Electrode, Perimed, Järfälla, Sverige) er festet til volarsiden av venstre underarm, og unngår hår, ødelagt hud og synlige årer, og fylt med et lite volum av enten ACh (2%) eller SNP ( 2 %). En batteridrevet iontoforesekontroller (Perilont LI 760; Perimed, Järfälla, Sverige) gir en enkeltdose på 0,02 mA i 200 sekunder for medikamentiontoforese. ACh leveres ved bruk av anodalladning og SNP med katodalladning. LSCI (PeriCam PSI NR; Perimed, Järfälla, Sverige) brukes til å vurdere mikrovaskulær fluks i huden kontinuerlig før, under og 15 minutter etter iontoforese.

Hudkapillaroskopi er en annen metode for å evaluere mikrosirkulasjonen. Et USB-mikroskop (CapillaryScope 500 pro, Dino-Lite®) brukes til å visualisere neglefoldkapillærer i fingeren (fortrinnsvis 4. siffer i venstre hånd). Kapillærer med gode optiske signaler, det vil si med synlige røde blodlegemer og plasmagap, velges for undersøkelse. Kapillær blodstrøm registreres kontinuerlig i hvile, under og etter ett minutts arteriell okklusjon ved den proksimale falanx av sifferet med et suprasystolisk mansjetttrykk. Beregning av kapillær blodcellehastighet (CBV, mm/s) gjøres off-line og vil generere følgende fire variabler: rCVB (gjennomsnittlig CBV i hvile), pCVB (topp CBV etter ett minutts arteriell okklusjon), tid til topp (tid (tid) s) fra frigjøring av mansjetttrykk til peak flow, og post-okklusiv reaktiv hyperemi (presentral økning av CBV fra hvile til peak flow).

Blodtrykk:

Et semi-automatisk oscillometrisk sfygmomanometer vil bli brukt til å måle blodtrykk og hjertefrekvens.

Blodprøvetaking Blodprøver vil bli tatt inn i reagensglass som inneholder 1/10 0,129 M natriumcitrat, EDTA og serum ved baseline, 2 timer og 4 timer etter eksponering. Plasma samles senere opp etter sentrifugering ved 2 000 g i 20 minutter i romtemperatur (RT) og fryses deretter ved -70°C inntil analyse.

Måling av trombedannelse (T-TAS) T-TAS® (Total Thrombus-formation Analysis System) er et middel for å vurdere trombedannelse under variable strømningsforhold ved hjelp av en liten blodprøve.

Måling av kotinin Måling gjøres for å sikre at forsøkspersonene ikke har brukt tobakk de siste 7 dagene. Nivåer av kotinin vil bli målt i serum ved bruk av en kommersielt tilgjengelig ELISA-teknikk.

Måling av EPC-er Antall EPC-er vil bli målt i fullblod ved hjelp av flowcytometri. EPC-er måles som CD34+ KDR+ (KDR: vaskulær endotelial vekstfaktorreseptor 2) doble positive celler. Kort fortalt inkuberes 20 ul fullblod med CD34-FITC (Beckman Coulter, Brea, CA, USA) og CD309 (Becton Dickinson, Franklin Lakes, New Jersey, USA). Konjugert isotype-tilpasset immunoglobulin (IgG1-FITC, IgG1-PE) uten reaktivitet mot humane antigener brukes som en negativ kontroll. Etter 30 minutters inkubasjon i et mørkt miljø, tilsettes BD cell-fix for å fiksere prøvene. Tjue tusen hendelser av leukocytter samles inn (basert på klassiske sprednings-/sidespredningsegenskaper (størrelse/granularitet) for blodleukocytter) og resultatene vil bli presentert som en rekke EPC-hendelser.

Måling av ekstracellulære vesikler Plasma tines og sentrifugeres ved 2000 g i 20 minutter ved romtemperatur. Supernatanten blir deretter sentrifugert på nytt ved 13 000 g i 2 minutter ved romtemperatur. 20 µl prøve inkuberes i 20 minutter i mørke med phalloidin-Alexa-660 (Invitrogen, Paisley, UK), lactadherin-FITC (Haematologic Technologies, Vermont, USA), CD42a-PE (Platelet-MP (PMP), BD, Clone Alma-16), CD45-PC7 (Leukocyte-EV (LEV), Beckman Coulter, Dublin, Irland) og CD144-APC (Endotelial-EV (EEV), AH diagnostikk, Stockholm, SWE). PEV-er er også merket med CD154-PE (CD40L, abcam, Cambridge, Storbritannia) og EEV-er med CD62E (E-selectin, Beckman Coulter, Dublin, Irland). EV-er måles med flowcytometri på et Beckman Gallios-instrument (CA, USA). EV-porten bestemmes ved hjelp av Megamix-perler (BioCytex, Marseille, Frankrike), som er en blanding av perler med diametre på henholdsvis 0,5 µm, 0,9 µm og 3,0 µm. EV-er er definert som partikler mindre enn 1,0 µm i størrelse, negative til falloidin (for å utelukke cellemembranfragmenter) og positive til laktadherin. Konjugert isotype-tilpasset immunglobulin (IgG1-FITC, IgG1-PE, IgG1-APC og IgG1-PC7) uten reaktivitet mot humane antigener brukes som en negativ kontroll for å definere bakgrunnsstøyen til den cytometriske analysen. Det absolutte antallet EV-er beregnes ved hjelp av følgende formel: (EV talt x standardperler ⁄ L) ⁄ standardperler telt, (FlowCount, Beckman Coulter).

__________________

Referanser

1. Verdens helseorganisasjon og andre. (2019). WHO-rapport om den globale tobakksepidemien, 2019. Genève: Verdens helseorganisasjon; 2019. Google Scholar.
2. Smith, M. R., Clark, B., Lüdicke, F., Schaller, J.-P., Vanscheeuwijck, P., Hoeng, J., & Peitsch, M. C. (2016). Evaluering av tobakksvarmesystemet 2.2. Del 1: Beskrivelse av systemet og det vitenskapelige vurderingsprogrammet. Regulatorisk toksikologi og farmakologi: RTP, 81 Suppl 2, S17-S26.
3. Lee, S., R.A. Grana og S.A. Glantz, Elektronisk sigarettbruk blant koreanske ungdommer: En tverrsnittsstudie av markedspenetrasjon, dobbeltbruk og forhold til å slutte med forsøk og tidligere røyking. J Adolesc Health, 2013.
4. Caponnetto, P., et al., Effekten av en elektronisk sigarett på røykereduksjon og -slutt hos schizofrene røykere: en prospektiv 12-måneders pilotstudie. Int J Environ Res Public Health, 2013. 10(2): s. 446-61.
5. Polosa, R., et al., Effekt av en elektronisk nikotinleveringsenhet (e-sigarett) på røykereduksjon og slutt: en prospektiv 6-måneders pilotstudie. BMC Public Health, 2011. 11: s. 786.
6. Bekki, K., Inaba, Y., Uchiyama, S., & Kunugita, N. (2017). Sammenligning av kjemikalier i vanlig røyk i varme-ikke-brennende tobakk og forbrenningssigaretter. Journal of UOEH. https://doi.org/10.7888/juoeh.39.201
7. Shein, M., & Jeschke, G. (2019). Sammenligning av nivåer av frie radikaler i aerosolen fra konvensjonelle sigaretter, elektroniske sigaretter og tobakksprodukter som ikke brenner varme. Kjemisk forskning i toksikologi. 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). Miljøforurensning og utslippsfaktorer for elektroniske sigaretter, varme-ikke-brennende tobakksprodukter og konvensjonelle sigaretter. Aerosol vitenskap og teknologi. 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). Sammenligning av virkningen av Tobacco Heating System 2.2 og en sigarett på inneluftkvaliteten. Regulatorisk toksikologi og farmakologi. 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). Vaskulær endotelfunksjon er svekket av aerosol fra en enkelt IQOS HeatStick i samme grad som av sigarettrøyk. Tobakkskontroll. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054325
11. Simonavicius, E., McNeill, A., Shahab, L., & Brose, L.S. (2019). Tobakksprodukter som ikke brenner varme: En systematisk litteraturgjennomgang. Tobakkskontroll. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054419
12. Yuki, D., Takeshige, Y., Nakaya, K., & Futamura, Y. (2018). Vurdering av eksponeringen for skadelige og potensielt skadelige bestanddeler hos friske japanske røykere som bruker et nytt tobakksdampprodukt sammenlignet med konvensjonelle sigaretter og røykeavholdenhet. Regulatorisk toksikologi og farmakologi. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.05.001
13. Mahmud, A., & Feely, J. (2003). Effekt av røyking på arteriell stivhet og pulstrykkforsterkning. Hypertensjon. 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). Påvisning av kardiovaskulær risiko fra et fotopletysmografisk signal ved hjelp av en matchende forfølgelsesalgoritme. Medisinsk og biologisk ingeniørfag og databehandling. https://doi.org/10.1007/s11517-015-1410-8
15. Mahmud, A., & Feely, J. (2003). Effekt av røyking på arteriell stivhet og pulstrykkforsterkning. Hypertension, 41(1), 183-187.