Studien av elektronisk cigaretttoxicitet i en mänsklig modell in vivo-modell av inflammation och vaskulär dysfunktion (SELECT)

Bakgrund. Sedan de introducerades har användningen av elektroniska cigaretter (EC) ökat avsevärt. Det kanske mest oroande är den ökade användningen bland ungdomar. Många e-cigarettanvändare tror att elektroniska cigaretter är säkrare än konventionella cigaretter [1]. Toxiciteten hos elektroniska cigaretter, inklusive de i lungorna, är dock relativt dåligt studerade. Noterbart tyder tidiga studier på att elektroniska cigaretter inte är ofarliga. De fina och ultrafina partiklarna kan avsätta sig i lungorna och leda till skada. Djurstudier av elektroniska cigaretter har associerats med ett antal lungtoxiciteter, inklusive ökad inflammation och oxidativ stress i lungan [2] samt nedsatt lungimmunitet [3, 4]. EC-ånga minskar inomhusluftens kvalitet genom att öka koncentrationerna av partiklar, partikelantalkoncentrationer, polycykliska aromatiska kolväten (PAH) som är kända cancerframkallande ämnen [5]. Tidiga studier av kardiovaskulär funktion tyder också på skada från beståndsdelarna i EC-ånga, såsom de direkta effekterna av nikotin, karbonyler samt fina och ultrafina partiklar [6].

Det finns begränsad förståelse för de skadliga effekterna av EC-ånga i lung- eller kardiovaskulär fysiologi och ytterligare studier, särskilt på människor, behövs för att bättre karakterisera de akuta toxiciteterna hos elektroniska cigaretter

Hypotes Vår hypotes är, jämfört med cigarett eller e-cigarett naiva friska frivilliga;

1. Användare av e-cigaretter kommer att ha en högre baslinje lunginflammation
2. E-cigarettanvändare kommer att få ett överdrivet immunsvar efter LPS-inandning
3. Användare av e-cigaretter kommer att ha endoteldysfunktion mätt med MKS i brachialisartären

Försöksdesign Prospektiv kohortstudie av friska försökspersoner exponerade för inhalerad LPS.

Befolkning Friska försökspersoner, inklusive användare av elektroniska cigaretter, rökare och kontroller kommer att rekryteras genom reklam.

Intervention Bronkoskopi och blodprovstagning för att bedöma baseline lung- och systeminflammation och skada och som svar på inhalerad LPS 50 mcg. Flödesmedierad dilatation (FMD) av brachialisartären för att studera endotelial dysfunktion.

Efter informerat samtycke kommer deras baslinje MKS i brachialis artär att mätas såväl som lungfunktion. MKS i brachialis artär kommer att mätas inom 5 minuter efter användning av e-cigarett för att återspegla de akuta effekterna av e-cigarett på systemisk endotel dysfunktion. Bronkoskopi med BAL, blod- och urinprov kommer att utföras. Detta kommer att göra det möjligt för oss att mäta baslinjeinflammationen och markörerna för cellskador utan inhalerad LPS. Efter 24 timmar kommer patienten att återvända och lungfunktionen kommer att mätas och blodprover kommer att utföras.

Sex veckor senare kommer ovanstående procedur att upprepas men med LPS-stimulering. Försökspersonen kommer återigen till sjukhuset och lungfunktionen kommer att mätas, blod- och urinprover kommer att utföras. Försökspersonerna kommer att andas in LPS (från Escherichia coli O26:B6, 50 μg; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) med hjälp av en dosimeter. Bronkoskopi med BAL kommer att utföras 6 timmar efter LPS-inhalation. Före bronkoskopi kommer lungfunktionen att mätas för att säkerställa att de säkert kan genomgå LPS-inandning. Efter 24 timmar kommer försökspersonerna att återvända och lungfunktionen kommer att mätas och blodprov tas. Tidpunkterna för BAL- och plasmaprovtagning är valda för att få insikt i både cytokin/kemokinfrisättning och neutrofilrekrytering efter pulmonell leverans av LPS.

Statistiska överväganden Den primära exponeringsvariabeln kommer att vara exponering för e-cigaretter; den primära utfallsvariabeln kommer att vara plasma- och BAL-biomarkörer för skada och inflammation. Med tanke på att tidiga studier av elektroniska cigaretter tyder på att de kan vara associerade med inflammation, har vi använt BAL absolut antal neutrofiler, en nyckelmarkör för inflammation, för att informera vår provstorlek. Baserat på data från kontroller i vår tidigare studie bör en kohort av 10 e-cigarettanvändare och 10 kontroller kunna upptäcka en minimal skillnad på 7,09 x 105 celler i BAL efter LPS-inhalation mellan grupper med 80 % kraft med hjälp av Wilcoxon Rank Summa testning. Observera att detta liknar skillnaden vi observerade mellan rökare och icke-rökare efter LPS i vår tidigare studie [7]. Dessutom kommer vi att jämföra biomarkörer för inflammation och skador hos användare av elektroniska cigaretter med de från konventionella cigarettrökare som använder Wilcoxon Rank Sum-testning. All data kommer att analyseras med hjälp av STATA 13.1 (StataCorp LP, College Station, TX).

Studieövervakning Platsövervakning kommer att styras av sponsorn enligt studiens riskbedömning. Webbplatsbesök kommer att utföras regelbundet enligt krav från sponsorn för att säkerställa att alla regulatoriska krav uppfylls och för att övervaka kvaliteten på den insamlade informationen. CRF kommer att användas för verifiering av källdata.