Kardiovaskulära effekter av uppvärmda tobaksprodukter (HTP) (ISMOKE)

Världshälsoorganisationen uppskattar att rökning är en av de främsta orsakerna till för tidig död i världen med uppskattningsvis 5-8 miljoner förlorade liv årligen på grund av tobaksbruk (1).

Uppvärmda tobaksprodukter (HTP) är en ny form av tobaksprodukter. HTP består vanligtvis av en balja med tobak som blandas med glycerol som förs in i en värmekammare. HTP förbränns inte utan värms endast upp (2). Tidigare studier av rökavvänjning med vanliga cigaretter och elektroniska cigaretter har föreslagit en risk för dubbel användning istället för att sluta röka, vilket ökar ett nikotinberoende (3-5). Det finns en risk att HTP-användning helt enkelt ökar nikotinanvändningen och rökberoendet.

Det finns begränsad information om hälsoeffekterna av HTP. En majoritet av de tillgängliga studierna har rapporterat intressekonflikter för tillverkare av HTP (11). Det har visat sig att aerosoler från HTP innehåller giftiga föreningar och fria radikaler precis som i vanlig cigarettrök, om än i lägre koncentrationer (6-8). Dessutom kan aerosoler från HTP spridas i ett rum, vilket möjliggör passiv exponering (9). Det har visat sig att det finns en minskning av skadliga biomarkörer hos rökare som byter till HTP efter 5 dagars användning men också en högre HTP-konsumtion jämfört med vanlig rökning (12). Det finns få studier om effekter av HTP hos människor. Nabavizadeh et al har visat nedsatt endotelfunktion hos råttor efter exponering för IQOS (10).

____________

Ämnen och kriterier:

Trettio manliga eller kvinnliga tillfälliga tobaksanvändare (ålder 18-40, max 10 cigaretter per månad eller 10 påsar snus per månad) kommer att inkluderas. De måste vara friska, inte ha några tidigare tillstånd eller ta några mediciner. Alla försökspersoner måste fylla i en normal hälsodeklaration.

Metoder:

I randomiserat cross-over-mod kommer försökspersoner antingen att andas in ånga (1 bloss per minut i 30 minuter, totalt 30 bloss) från en HTP av märket IQOS (IQOS 3 Multi, Philip Morris AB) eller utföra skenrökning av HTP. Mätningar av artärstelhet utförs före, under och 60 minuter efter exponeringen. Blodprover kommer att samlas in vid baslinjen för kotinin, mätning med T-TAS, endotelceller (EPC), NET och extracellulära vesiklar (EV). Blodprover kommer att tas upp till 3 timmar efter exponering (EPC, T-TAS, EV, NET). Mikrocirkulationen utvärderas vid baslinjen med hudkapillaroskopi och Laser-Speckle Contrast Imaging (LSCI) och 1 timme efter exponering.

Mätning av kärlfunktion Arteriell stelhet (Sphygmocor) Ökad artärstelhet anses vara en viktig faktor vid vaskulärt åldrande och en riskfaktor för hjärt-kärlsjukdom (13). Arteriell styvhet kommer att bedömas genom pulsvågsanalys och pulsvågshastighet.

Fotopletysmografi (PPG) Fingerfotopletysmografi är en annan metod som ger information om det arteriella blodflödet som möjliggör mätning av pulsutbredningstid (PPT) (14).

Mätning av mikrocirkulation Mikrocirkulationen kommer att bedömas med flera metoder. Hudperfusion undersöks genom Laser Speckle contrast Imaging, som är en optisk teknik för bedömning av hudflöde, det vill säga rörelse av cirkulerande röda blodkroppar. Denna metod mäter det totala hudflödet i ytliga arterioler, kapillärer och venoler över breda hudområden och med en hög frekvens. Jontofores är en icke-invasiv metod för läkemedelsapplicering över huden med hjälp av en liten elektrisk ström. Acetylkolin (ACh, Sigma-Aldrich AB, Stockholm, Sverige) och natriumnitroprussid (SNP, Hospira, Inc., Lake Forest, IL, USA), båda utspädda i 9 % fysiologiska natriumkloridlösningar, används för att undersöka endotelberoende och endoteloberoende mikrovaskulär reaktivitet, respektive. Elektrodkammare (LI611 Drug Delivery Electrode, Perimed, Järfälla, Sverige) är fästa på volarsidan av vänster underarm, för att undvika hår, trasig hud och synliga vener, och fyllda med en liten volym av antingen ACh (2%) eller SNP ( 2 %). En batteridriven jontoforeskontroller (Perilont LI 760; Perimed, Järfälla, Sverige) ger en enkeldos på 0,02 mA under 200 sekunder för läkemedeljontofores. ACh levereras med en anodladdning och SNP med en katodladdning. LSCI (PeriCam PSI NR; Perimed, Järfälla, Sverige) används för att bedöma hudens mikrovaskulära flöde kontinuerligt före, under och 15 minuter efter jontofores.

Hudkapillaroskopi är en annan metod för att utvärdera mikrocirkulationen. Ett USB-mikroskop (CapillaryScope 500 pro, Dino-Lite®) används för att visualisera nagelveckkapillärer i fingret (helst 4:e siffran i vänster hand). Kapillärer med bra optiska signaler, det vill säga med synliga röda blodkroppsrörelser och plasmagap, väljs för undersökning. Kapillärt blodflöde registreras kontinuerligt i vila, under och efter en minuts arteriell ocklusion vid siffrans proximala falanx med ett suprasystoliskt manschetttryck. Beräkning av kapillär blodcellshastighet (CBV, mm/s) görs off-line och kommer att generera följande fyra variabler: rCVB (medelvärde för CBV i vila), pCVB (topp CBV efter en minuts arteriell ocklusion), tid till topp (tid (tid) s) från frigöring av manschettens tryck till toppflöde och post-ocklusiv reaktiv hyperemi (precentral ökning av CBV från vila till toppflöde).

Blodtryck:

En halvautomatisk oscillometrisk blodtrycksmätare kommer att användas för att mäta blodtryck och hjärtfrekvens.

Blodprovtagning Blodprover kommer att tas i provrör innehållande 1/10 0,129 M natriumcitrat, EDTA och serum vid baslinjen, 2 timmar och 4 timmar efter exponering. Plasma samlas senare in efter centrifugering vid 2 000 g under 20 minuter i rumstemperatur (RT) och fryses sedan vid -70°C till analys.

Mätning av trombbildning (T-TAS) T-TAS® (Total Thrombus-formation Analysis System) är ett sätt att bedöma trombbildning under variabla flödesförhållanden med hjälp av ett litet blodprov.

Mätning av kotinin Mätning görs för att säkerställa att försökspersonerna inte har använt tobak under de senaste 7 dagarna. Nivåer av kotinin kommer att mätas i serum med användning av en kommersiellt tillgänglig ELISA-teknik.

Mätning av EPC Antalet EPC kommer att mätas i helblod med flödescytometri. EPC mäts som CD34+ KDR+ (KDR: vaskulär endoteltillväxtfaktorreceptor 2) dubbelpositiva celler. Kortfattat inkuberas 20 ul helblod med CD34-FITC (Beckman Coulter, Brea, CA, USA) och CD309 (Becton Dickinson, Franklin Lakes, New Jersey, USA). Konjugat isotyp-matchat immunoglobulin (IgG1-FITC, IgG1-PE) utan reaktivitet mot humana antigener används som en negativ kontroll. Efter 30 minuters inkubation i en mörk miljö tillsätts BD cell-fix för att fixera proverna. Tjugotusen händelser av leukocyter samlas in (baserat på klassisk framåtspridning/sidspridning (storlek/granularitet) egenskaper hos blodleukocyter) och resultaten kommer att presenteras som ett antal EPC-händelser.

Mätning av extracellulära vesiklar Plasma tinas och centrifugeras vid 2000 g under 20 minuter vid RT. Supernatanten återcentrifugeras sedan vid 13 000 g under 2 minuter vid RT. 20 µl prov inkuberas i 20 minuter i mörker med phalloidin-Alexa-660 (Invitrogen, Paisley, Storbritannien), laktadherin-FITC (Haematologic Technologies, Vermont, USA), CD42a-PE (Platelet-MP (PMP), BD, Clone Alma-16), CD45-PC7 (Leukocyte-EV (LEV), Beckman Coulter, Dublin, Irland) och CD144-APC (Endotelial-EV (EEV), AH diagnostik, Stockholm, SWE). PEV är också märkta med CD154-PE (CD40L, abcam, Cambridge, Storbritannien) och EEV med CD62E (E-selectin, Beckman Coulter, Dublin, Irland). EVs mäts med flödescytometri på ett Beckman Gallios-instrument (CA, USA). EV-porten bestäms med hjälp av Megamix-pärlor (BioCytex, Marseille, Frankrike), som är en blandning av pärlor med diametrar på 0,5 µm, 0,9 µm respektive 3,0 µm. EVs definieras som partiklar mindre än 1,0 µm i storlek, negativa till falloidin (för att utesluta cellmembranfragment) och positiva till laktadherin. Konjugat isotypmatchat immunglobulin (IgG1-FITC, IgG1-PE, IgG1-APC och IgG1-PC7) utan reaktivitet mot humana antigener används som en negativ kontroll för att definiera bakgrundsbruset för den cytometriska analysen. Det absoluta antalet elbilar beräknas med hjälp av följande formel: (EV räknat x standardpärlor ⁄ L) ⁄ standardpärlor räknade, (FlowCount, Beckman Coulter).

__________________

Referenser

1. Världshälsoorganisationen och andra. (2019). WHO:s rapport om den globala tobaksepidemin, 2019. Genève: Världshälsoorganisationen; 2019. Google Scholar.
2. Smith, M. R., Clark, B., Lüdicke, F., Schaller, J.-P., Vanscheeuwijck, P., Hoeng, J., & Peitsch, M. C. (2016). Utvärdering av tobaksuppvärmningssystemet 2.2. Del 1: Beskrivning av systemet och det vetenskapliga bedömningsprogrammet. Regulatorisk toxikologi och farmakologi: RTP, 81 Suppl 2, S17-S26.
3. Lee, S., R.A. Grana och S.A. Glantz, Elektronisk cigarettanvändning bland koreanska ungdomar: en tvärsnittsstudie av marknadspenetration, dubbel användning och relation till att sluta försöka och tidigare röka. J Adolesc Health, 2013.
4. Caponnetto, P., et al., Effekten av en elektronisk cigarett på att minska och sluta röka hos schizofrena rökare: en prospektiv 12-månaders pilotstudie. Int J Environ Res Public Health, 2013. 10(2): sid. 446-61.
5. Polosa, R., et al., Effekt av en elektronisk nikotintillförselanordning (e-cigarett) på rökminskning och slutande av rökning: en prospektiv 6-månaders pilotstudie. BMC Public Health, 2011. 11: sid. 786.
6. Bekki, K., Inaba, Y., Uchiyama, S., & Kunugita, N. (2017). Jämförelse av kemikalier i vanlig rök i värme-inte-bränna tobak och förbränningscigaretter. Journal of UOEH. https://doi.org/10.7888/juoeh.39.201
7. Shein, M., & Jeschke, G. (2019). Jämförelse av nivåer av fria radikaler i aerosolen från konventionella cigaretter, elektroniska cigaretter och tobaksprodukter som inte bränner värme. Kemisk forskning i toxikologi. 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). Miljöföroreningar och emissionsfaktorer för elektroniska cigaretter, tobaksprodukter som inte bränner värme och konventionella cigaretter. Aerosol vetenskap och teknik. 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). Jämförelse av effekten av tobaksvärmesystemet 2.2 och en cigarett på inomhusluftens kvalitet. Regulatorisk toxikologi och 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). Vaskulär endotelfunktion försämras av aerosol från en enda IQOS HeatStick i samma utsträckning som av cigarettrök. Tobakskontroll. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054325
11. Simonavicius, E., McNeill, A., Shahab, L., & Brose, L. S. (2019). Värme-inte-bränna tobaksprodukter: En systematisk litteraturöversikt. Tobakskontroll. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2018-054419
12. Yuki, D., Takeshige, Y., Nakaya, K., & Futamura, Y. (2018). Bedömning av exponeringen för skadliga och potentiellt skadliga beståndsdelar hos friska japanska rökare som använder en ny tobaksångprodukt jämfört med konventionella cigaretter och rökavhållsamhet. Regulatorisk toxikologi och farmakologi. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.05.001
13. Mahmud, A., & Feely, J. (2003). Effekt av rökning på artärstelhet och pulstrycksförstärkning. Hypertoni. 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). Detektering av kardiovaskulär risk från en fotopletysmografisk signal med hjälp av en matchande jaktalgoritm. Medicinsk och biologisk teknik och databehandling. https://doi.org/10.1007/s11517-015-1410-8
15. Mahmud, A., & Feely, J. (2003). Effekt av rökning på artärstelhet och pulstrycksförstärkning. Hypertension, 41(1), 183-187.