Rökningstopografistudie 2018

2005 upprättades Världshälsoorganisationens ramkonvention om tobakskontroll (WHO FCTC) med syftet att skapa en regleringsstrategi som ett svar på tobaksepidemins globalisering. En av deras icke-prisåtgärder för att minska efterfrågan på tobak inkluderar artikel 9: Reglering av innehållet i tobaksvaror . Regleringen av cigarettprodukter baseras för närvarande på halter av tjära, nikotin och kolmonoxid (TNCO) i cigarettrök, som anges på förpackningen. Detta är inte tillräckligt, eftersom cigarettrök innehåller mer än 7000 kemikalier. Det finns aldehyder, VOC, PAH, nitrosaminer, metaller och så mycket mer som mäts i cigaretter, vilket orsakar tobaksrelaterade sjukdomar.

I framtiden bör regleringen av dessa skadliga cigarettbeståndsdelar baseras på fler kemiska klasser, som WHO föreslog. Men för att införa en sådan klassbaserad reglering behövs en vetenskaplig grund för att definiera övre gränser för tillåtna mängder kemikalier (grupper) i cigarettrökutsläpp och för att säkerställa minskade skadliga effekter på grund av cigarettrökning. Hittills är orsakssambandet mellan mänsklig exponering för specifika cigarettrökföreningar och de skadliga effekterna okänt. Det första steget för att minska kunskapsgapet mellan exponering för cigarettrök och utveckling av tobaksrelaterade sjukdomar inkluderar en korrekt bestämning av människors exponering för kemikalier i cigarettrök.

Tyvärr finns det en brist på metodik för att bestämma exponering för cigarettrök hos människor.

I en prospektiv observationspilotstudie i februari 2016 karakteriserades naturligt mänskligt rökbeteende: Smoking Topography Study 2016 (NL55676.068.15). Röktopografin för varje rökt Marlboro-cigarett övervakades genom enheten CRESSmicro, som registrerar blosslängden, blossintervallet, blossflödet och blossvolymen. I denna studie kunde forskarna modellera de individuella rökprofilerna per deltagare genom att använda data från 4 slumpmässiga cigaretter. Vid modellering togs hänsyn till blossvolym, varaktighet (och därmed även flöde) och interpuffintervall.

Eftersom det inte fanns några skillnader i röktopografi för rökta cigaretter observerade vid olika tidpunkter på dygnet, innebär det att i denna nya studie kan forskarna bjuda in deltagare för en kortare tid eftersom endast data från 4 cigaretter behövs för att på ett adekvat sätt modellera deras totala rökprofil som behövs för exponeringsmätningar. Dessa röktopografiparametrar behövs för inställningarna av en rökmaskin, applicerade för att efterlikna den exakta exponeringen för cigarettrökgifter för varje individ.

I vår tidigare studie drog forskarna slutsatsen att rökare har sin egen individuella röktopografi. Naturligtvis åtföljs rökning också av inandning av skadliga kemikalier, men rökaren är inte medveten om detta under rökning och anpassar därför inte sin röktopografi med avseende på den exponeringen. Det är dock okänt på vilket sätt de individuella röktopografiparametrarna är relaterade till exponering av giftiga ämnen i de olika delarna av lungorna. Till exempel leder högre puffvolymer med en annan sammansättning av giftiga ämnen till ett annat inandningsmönster än små puffvolymer, eventuellt följt av annan exponering i lungorna.

I denna nya studie vill forskarna inkludera andningsparametrar för andning och inandning även under dagen. Hittills har inhalationsriskbedömningen baserats på mänskliga andningsmönster, medan andning och inandning av rök inte är samma sak på grund av förekomsten av starka föreningar i röken. Den aktuella studien syftar till att mäta andningsparametrar för att identifiera vilka lungavdelningar som exponeras i vilken utsträckning i förhållande till den observerade röktopografin. Detta kan uppnås genom respiratorisk induktiv pletysmografi (RIP), en icke-invasiv enhet som kan bäras hela dagen. I den aktuella studien kommer Hexoskin att användas för dessa mätningar.

Litteraturen beskriver att processen med rökning topografi och inandning skiljer sig åt per cigarett och situation. Med andra ord doserar rökaren sig själv för att få nikotin, med ytterligare produktion av kolmonoxid (CO) och andra skadliga cigarettrökrelaterade kemikalier.

Som tidigare beskrivits kommer cigaretter i framtiden att bytas ut då de endast får innehålla maximalt vissa giftiga ämnen. Ett av alternativen för att göra cigaretter mindre beroendeframkallande är att tillsätta mindre nikotin. Det är känt att rökare visar ett kompenserande beteende när de röker andra cigaretter än de är vana vid, för att få samma mängd nikotin. Våra maskinrökningsexperiment visar att när man röker cigaretter med låg TNCO-halt förändras rökens sammansättning per mg nikotin under samma rökförhållanden. Detta betyder att cigarettegenskaperna också åtminstone delvis är ansvariga för röksammansättningen. Forskarna är intresserade av hur rökbeteende och inandning, och därmed exponering, förändras när man erbjuder en rökare en annan typ av cigarett.

Därför är forskarna intresserade av om rökbeteendet förändras när rökaren måste röka en cigarett med låg TNCO, det vill säga Marlboro Prime. De låga nikotinvärdena i röken från Marlboro Prime uppnås delvis genom ventilationshål i cigarettfiltret. Genom att stänga dessa filterventiler med tejp runt filtret späds röken inte längre ut med sidoströmsluft och cigarettdesignen är något annorlunda.

Deltagarna kommer att röka sitt "normala" märke Marlboro (dag 1). Efter den experimentella dagen får de Marlboro Prime för att röka hemma, så de vänjer sig vid att röka en "ny" cigarett. En vecka senare upprepas experimentdagen (dag 2) med denna cigarett. Deltagarna kan stanna över natten, eller komma tillbaka nästa dag (dag 3) för att röka Prime-cigaretten medan ventilationshålen på denna låg-TNCO-cigarett är tejpade. Se schemat i tabell 1.

Liksom i STS2016 är denna studie återigen inriktad på att mäta rökning i en vanemässig rytm utan att påtvinga det som hittills har gjorts , , . Med detta kan den naturliga röktopografin per cigarett mätas, i kombination med andningsparametrarna genom att bära en icke-invasiv RIP-enhet. Genom att förse deltagarna med Marlboro Prime-cigaretterna före experimentdagarna 2 och 3, kan de vänja sig vid att röka dem hemma för att utveckla ett "naturligt" rökbeteende.

Liksom under den senaste studien följer provtagningen ett provtagningsschema (Figur 1). Sammanfattningsvis kommer man under dagen att ta prover från blod, utandningsluft, urin och saliv för att mäta nikotin, kolmonoxid, men även andra cigarettrökföreningar, såsom aldehyder och deras metaboliter.

I framtiden kommer deltagarnas personliga rökregimer, och därmed deras personliga exponeringar, att efterliknas med maskinrökningsexperiment. Detta kommer att kopplas till RIP-parametrarna.

Uppmärksamhetspunkter som kom ut från STS 2016 inkluderar att rökare rökte mindre cigaretter än förväntat. Anledningen till det är, som de nämnde, att de inte kan röka i lägenheten, medan de röker inne hemma. En annan anledning var att de måste röka ensamma, medan det ofta finns en medrökare hemma eller på jobbet. Deltagarna upplevde inga svårigheter eller förändringar i rökbeteendet på grund av användningen av CRESS. De "övade" alla på att röka med CRESS kvällen före experimentdagen. I denna studie kommer 2 rökare att bjudas in samtidigt. Återigen måste rökare gå ut för att röka för att skydda forskarna mot passiv rökexponering. Detta hålls så uppnåeligt som möjligt.

Huvudmål:

Finns det en skillnad i naturlig röktopografi mellan Marlboro, Marlboro Prime och Marlboro Prime tejpade, vilket leder till en annan exponering för rökaren?

Sekundära mål:

Är det möjligt att kartlägga personliga rökprofiler med endast 4 slumpmässiga cigaretter, som visades i den tidigare Smoking Topography Study 2016?

Är en annan röktopografiprofil per rökare relaterad till avvikande exponering av vanlig rök i luftvägarna, för de olika cigaretterna?

Kan utandningsluft från rökare användas som biomarkör för exponering för VOC/aldehyder?

Ändras nikotin- och giftiga (metaboliter) nivåer i blod/urin under dagen och kopplas till de olika cigaretternas rökbeteende?

Studiedesign The Smoking Topography Study 2018 är en icke-randomiserad cross-over-studie med en enda grupp, med en varaktighet på 3 månader. Deltagarna kommer att besöka vår forskningslägenhet på Apart Hotel Randwyck, under 1 dag under den första veckan och 2 dagar under den andra veckan (tabell 1).

En experimentdag börjar klockan 08.00 och slutar klockan 19.00 (Figur 1). De olika studiedagarna har exakt samma upplägg där cigarettmärket rökt under dagen är den enda skillnaden. I denna studie är det viktigt att deltagarna kan röka cigaretter "ad libitum". Eftersom det är omöjligt att övervaka denna röktopografi hemma, mäts röktopografin på en forskningsplats. Därför sker denna studie i en lägenhet på Hotel Randwyck i en hemtrevlig atmosfär där standardiserade måltider serveras och cigaretter kan rökas när och hur deltagaren önskar. Röktopografin för varje rökt cigarett kommer att övervakas genom CRESSmicro-enheten, som registrerar blosslängden, blossintervallet, blossflödet och blossvolymen. Dessutom noteras den exakta tidpunkten för rökning (d.v.s. det ögonblick då cigaretten tänds) i experimentets tidtabell.

På grund av denna inställning sker inte röktopografimätningarna vid schemalagda tidpunkter och därför kommer endast 2 deltagare per dag att mätas. Studiens totala varaktighet kommer att vara 3 månader, inklusive 18 rökande individer (tabell 1).

Deltagarna är sina egna kontroller genom att mäta baslinjeprover (t=baslinje). Denna provtagning sker vid ankomst, innan den första cigaretten röks. Följaktligen uppmanas deltagarna att inte röka när de vaknar, utan att vänta vid ankomsten till forskningsplatsen. Dessa baslinjeprover inkluderar insamling av urin, utandningsluft, blod, munbyte och saliv.

Målet med en studiedag är att följa rökaren i hans personliga dagliga rökschema. De kan röka när de vill eller känner lust att röka. Därför är provtagningstidpunkterna och mängden rökta cigaretter okända per deltagare (Figur 1). Trots de okända tidpunkterna på förhand, mäts röktopografi för varje enskild cigarett i deras närvaro i forskningslägenheten. Under hela experimentet används experimentell tid. Starten av experimentet (förväntas vara runt 09.00h) är starten på experimentdagen, noterad som tidpunkt 0. Detta är förmodligen strax efter baslinjemätningarna.

Alla förbrukade cigarettfimpar samlas i separata plaströr per deltagare med den experimentella röktiden noterad. Eftersom det är mycket viktigt att inte störa rökschemat i det dagliga livet är experimentdagen uppdelad i tidsluckor för urin och en fast tidpunkt för salivprovtagning.

Urin kommer att samlas upp vid baslinjen och under 2 tidsperioder. Den första tidpunkten inkluderar baslinjemätningen innan den första cigaretten röks. Därefter samlas all urin mellan t=0 och t=5 timmar i 1 bägare och urin mellan t=5 och t=10 samlas upp i en annan bägare. Deltagaren uppmanas att tömma sin urinblåsa strax innan tiderna slutar. Detta resulterar i 3 urinprover per deltagare.

Saliv och ett munbyte samlas in vid t=baslinje, t=0 (direkt efter den första cigaretten), t=5 och t=10. Detta resulterar i 4 salivprover och munbyten per deltagare.

Utandad luft och blodprover samlas in före och omedelbart efter rökning av en cigarett för att få den mest exakta åtgärden förknippad med cigarettrökningen. Tidpunkterna för rökning är dock osäkra på grund av den valda uppsättningen av denna studie. Men eftersom alla rökare inklusive röker cirka 20 cigaretter om dagen, kommer de att röka åtminstone varannan till varannan timme. Därför används tidsperioder på 2,5 timmar under vilka den första rökta cigaretten används för provtagning av blod och utandningsluft, omedelbart efter avslutad rökning.

Vid baslinjen uppmanas deltagaren att andas ut via näsmunstycket på Owlstone (en andningsapparat) varvid utandningsluften passerar adsorptionsrören. Utandningsluften strax före och efter avslutad rökning samlas den första cigaretten upp (t=0). Detsamma görs för cigaretter rökta mellan t=2,5 och t=5, mellan t=5 och t=7,5, mellan t=7,5 och t=10 och sista provtagningen vid T=10. Detta resulterar i 7 utandningsluftprover per deltagare.

För att undvika flera punkteringar får deltagarna en perifer venkanyl vid baslinjen, varefter baslinjens blodprov tas ut. Nästa blodprov tas strax före och efter avslutad rökning av den första cigaretten (t=0). Då är provtagningspunkterna strax före och omedelbart efter den första cigaretten mellan t=0 och t=2,5, mellan t=2,5 och t=5, mellan t=5 och t=7,5, mellan t=7,5 och t=10 och den sista provtagningen är vid T=10. För analys av blodaldehyder kommer ett extra blodprov att tas från kanylen vid baslinjen och omedelbart efter den första cigaretten samt omedelbart före och efter den första cigaretten efter t=5 och t=7,5. Detta resulterar i 13 blodprovspunkter per deltagare.