I ricercatori hanno scoperto un’associazione tra lo svapo e la nebbia mentale

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Due nuovi studi dell’Università di Rochester Medical Center (URMC) hanno scoperto un’associazione tra lo svapo e la nebbia mentale.

Sia gli adulti che i giovani che vaporizzano erano più propensi a riferire difficoltà a concentrarsi, ricordare o prendere decisioni rispetto ai loro coetanei non fumatori e non fumatori. È anche emerso che i bambini avevano maggiori probabilità di sperimentare la nebbia mentale se iniziassero a svapare prima dei 14 anni.

Mentre altri studi hanno trovato un’associazione tra svapo e menomazione mentale negli animali , il team URMC è il primo a tracciare questa connessione nelle persone. Guidato da Dongmei Li, Ph.D., professore associato presso l’Istituto di scienze cliniche e traslazionali dell’URMC, il team ha estratto i dati da due importanti indagini nazionali.

“I nostri studi si aggiungono alla crescente evidenza che lo svapo non dovrebbe essere considerato un’alternativa sicura al fumo di tabacco”, ha detto l’autore dello studio Li.

Gli studi, pubblicati sulle riviste Tobacco Induced Diseases e Plos One, hanno analizzato oltre 18.000 risposte degli studenti delle scuole medie e superiori al National Youth Tobacco Survey e più di 886.000 risposte al sondaggio telefonico del Behavioral Risk Factor Surveillance System di adulti statunitensi. Entrambi i sondaggi pongono domande simili sul fumo e sulle abitudini di svapo, nonché sui problemi di memoria, attenzione e funzione mentale.

Entrambi gli studi mostrano che le persone che fumano e svapano, indipendentemente dall’età, hanno maggiori probabilità di riferire di avere problemi con la funzione mentale.

Dietro quel gruppo, le persone che svapano o fumano solo hanno riportato nebbia mentale a tassi simili, che erano significativamente più alti di quelli riportati da persone che non fumano o svapano.

Lo studio sui giovani ha anche scoperto che gli studenti che hanno riferito di aver iniziato a svapare presto – tra gli otto ei 13 anni di età – avevano maggiori probabilità di segnalare difficoltà a concentrarsi, ricordare o prendere decisioni rispetto a quelli che hanno iniziato a svapare a 14 anni o più.

“Con il recente aumento dello svapo adolescenziale, questo è molto preoccupante e suggerisce che dobbiamo intervenire anche prima”, ha detto Li. “I programmi di prevenzione che iniziano alle scuole medie o superiori potrebbero effettivamente essere troppo tardi.”

L’adolescenza è un periodo critico per lo sviluppo del cervello, specialmente per le funzioni mentali di ordine superiore, il che significa che gli adolescenti e gli adolescenti possono essere più suscettibili ai cambiamenti cerebrali indotti dalla nicotina.

Mentre le sigarette elettroniche mancano di molti dei composti pericolosi presenti nelle sigarette di tabacco, forniscono la stessa quantità o anche più nicotina.

Mentre gli studi URMC mostrano chiaramente un’associazione tra svapo e funzione mentale, non è chiaro quale sia la causa. È possibile che l’esposizione alla nicotina attraverso lo svapo provochi difficoltà con la funzione mentale.

Ma è ugualmente possibile che le persone che segnalano la nebbia mentale abbiano semplicemente maggiori probabilità di fumare o svapare, forse per auto-medicare.

Li e il suo team affermano che sono necessari ulteriori studi che seguono bambini e adulti nel tempo per analizzare la causa e l’effetto dello svapo e della nebbia mentale.


Tossicologia delle sigarette elettroniche Il
fumo di tabacco è un aerosol complesso che include goccioline di liquido condensato (la frazione di particolato o catrame) sospese in una miscela di composti volatili e semivolatili e gas di combustione (la frazione di gas). La fase gassosa del fumo di sigaretta include azoto (N2), ossigeno (O2), anidride carbonica (CO2), CO, acetaldeide, metano, acido cianidrico (HCN), acido nitrico, acetone, acroleina, ammoniaca, metanolo, idrogeno solforato (H2S ), idrocarburi, nitrosammine in fase gassosa e composti carbonilici.

I costituenti nella fase particellare includono acidi carbossilici, fenoli, acqua, nicotina, terpenoidi, nitrosammine specifiche del tabacco (TSNA), idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e catecoli. Gli studi stanno ora emergendo che l’aerosol generato dalle sigarette elettroniche contiene anche molti di questi stessi composti tossici e una distribuzione delle dimensioni variabili del PM non dissimile da quella del fumo di sigaretta.

Tuttavia, molti di questi composti e il PM associato sono presenti negli aerosol delle sigarette elettroniche in quantità inferiori rispetto al fumo di sigaretta convenzionale. Un’altra considerazione è il pH dell’aerosol risultante, che determinerà la frazione di nicotina totale che è biologicamente disponibile nella forma non protonata. Il pH degli aerosol delle sigarette elettroniche varia da 4,85 a 9,6, mentre il pH del fumo dei tabacchi flue cured che si trova nella maggior parte delle sigarette è acido (pH 5,5-6,0). [43,70].

Gli aerosol di sigarette elettroniche che sono più alcalini (pH 6,5 o superiore) fanno sì che la nicotina esista principalmente nella forma a base libera (non protonata) che attraversa la membrana cellulare per un assorbimento più rapido. L’effetto a lungo termine dell’esposizione agli aerosol di sigarette elettroniche con un pH elevato non è noto, ma potrebbe suggerire che gli utenti assumeranno la loro assunzione giornaliera di nicotina più velocemente dei fumatori di tabacco, portando così a una riduzione della frequenza di svapo e dell’esposizione agli aerosol. Di seguito, confrontiamo e confrontiamo ulteriormente la tossicologia del fumo di sigaretta con quella dei dati emergenti dagli aerosol delle sigarette elettroniche.

Particelle ultrafini (UFP) Le
PM possono essere classificate in base alla loro dimensione: PM10: particelle grossolane di diametro inferiore a 10 µm; PM2,5: particelle fini inferiori a 2,5 µm; e PM0.1: particelle ultrafini (UFP) inferiori a 100 nm. Di questi, il PM0.1 ha il potenziale di esercitare un danno significativo, poiché particelle di queste dimensioni possono sfuggire all’azione bronco-mucociliare e al lavaggio da parte dei macrofagi alveolari.

Queste particelle penetrano anche in profondità nel tratto respiratorio (cioè, gli alveoli) dove possono essere assorbite dal flusso sanguigno [71]. Fumare una sigaretta espone il tratto respiratorio umano a tra 10.000 e 40.000 μg di PM (≈1012 particelle per sigaretta) [72] con un diametro medio <1 μm. Alcuni studi indicano che gli aerosol delle sigarette elettroniche contengono meno PM del fumo di sigaretta [73].

Al contrario, altri studi affermano che questi aerosol contengono alti livelli di UFP [74], raggiungendo valori superiori a 2 × 105 particelle / cm3 [75]. Tali discrepanze possono essere dovute a differenze nei parametri utilizzati durante lo studio (ad esempio, tipo di sigaretta elettronica, marca, sapore e voltaggio).

Tuttavia, il PM delle sigarette elettroniche evapora entro 10-20 secondi e, immediatamente dopo il periodo di svapo, la concentrazione di aerosol raggiunge i livelli di fondo iniziali. Al contrario, il PM emesso dal fumo di sigaretta aveva una concentrazione inferiore ma aveva una durata molto più lunga (1,4 h). È stato quindi suggerito che la maggior parte degli aerosol per sigarette elettroniche sia composta da materiale volatile, probabilmente PG e / o VG [76].

Le dimensioni e il livello di particolato nei vapori delle sigarette elettroniche hanno una distribuzione dimensionale delle particelle bimodale di UFP e particelle submicroniche (96–175 nm) [77], con potenza e resistenza della bobina che influenzano notevolmente il numero di aerosol delle sigarette elettroniche e la distribuzione di massa delle particelle [ 78]. Questo è diverso rispetto a quello di una tipica sigaretta a combustione, poiché la generazione di particelle negli aerosol di sigarette elettroniche è inferiore a quella che si trova nel fumo delle sigarette combustibili [79].

Ciò può essere motivo di preoccupazione poiché l’UFP può depositarsi in profondità nei polmoni e l’esposizione a lungo termine all’UFP è associata a malattie infiammatorie croniche come la BPCO [71]. Uno studio dosimetrico ha stimato che una media di 6,25 × 1010 particelle si deposita nell’albero polmonare dopo un singolo tiro da una sigaretta elettronica, con le più alte densità di deposizione trovate nei bronchi lobari [80].

Gli effetti delle particelle trovate negli aerosol delle sigarette elettroniche sulla funzione polmonare rimangono sconosciuti sebbene PM e UFP siano associati a cancro, malattie cardiovascolari e respiratorie e causino modificazioni epigenetiche, comprese alterazioni nell’espressione di RNA non codificanti. Tali cambiamenti epigenetici possono portare a una disregolazione nell’espressione dei geni [71,81]. Gli studi futuri dovrebbero concentrarsi sull’identificazione della natura dell’UFP inalata dalle sigarette elettroniche e il loro impatto negativo sulla salute.

Aldeidi La
formaldeide, l’acetaldeide e l’acroleina sono tre aldeidi tossiche a basso peso molecolare presenti nel fumo di sigaretta (700-800 μg / sigaretta nel fumo tradizionale) e negli aerosol delle sigarette elettroniche (da 8,2 a 40,4 μg / 10 erogazioni) [82]. Mentre la concentrazione di aldeidi negli aerosol di sigarette elettroniche dipende dalla tensione della batteria e dalla temperatura della bobina di riscaldamento, la quantità di queste è variabile tra i dispositivi.

Tuttavia, gli studi suggeriscono che il livello di aldeidi negli aerosol delle sigarette elettroniche può avvicinarsi a quelli delle sigarette tradizionali se il dispositivo per sigaretta elettronica viene utilizzato a impostazioni di potenza più elevate (cioè 5,0 V e più) o durante condizioni di soffio secco. Il soffio secco si verifica quando l’atomizzatore si riscalda ma non ha abbastanza liquido per vaporizzare. In questo caso, i livelli di aldeidi possono aumentare fino a 344,6 µg per la formaldeide e 206,3 µg per l’acetaldeide [83].

Degno di nota è la scoperta della produzione di carbonili dalla decomposizione termica di PEG 400 e MCT. Anche quando riscaldato a 230 ° C, il PEG 400 produceva formaldeide e acetaldeide, due composti cancerogeni, a livelli che superavano quelli prodotti da PG. PEG 400 e PG hanno prodotto fino all’1,12% del limite di esposizione giornaliero / un’inalazione, quasi la stessa esposizione del fumo di una sigaretta. MCT e VG hanno anche prodotto bassi livelli di aldeidi (circa 33 volte inferiori a PEG 400) [84].

IPA Gli
IPA sono composti organici composti da più anelli aromatici che contengono principalmente carbonio e idrogeno. Gli IPA sono prodotti dalla combustione incompleta di composti organici e quindi sono presenti nel fumo degli incendi boschivi, del legno e delle sigarette. L’esposizione agli IPA attiva il recettore degli idrocarburi arilici (AhR) che induce l’espressione degli enzimi metabolizzanti xenobiotici (XME). Questi XME, come il citocromo P450 1A1 e 1B1 (CYP1A1 e CYP1B1, rispettivamente) sono importanti per il metabolismo e la clearance della maggior parte degli IPA [85]. Molti IPA sono tossici e / o cancerogeni.

Ad esempio, il naftalene è uno degli IPA più abbondanti (il tasso medio di assunzione per inalazione è di 19 μg / giorno) [86] ed è un tossico respiratorio oltre che un possibile cancerogeno per l’uomo (gruppo 2B) [87]. Nel fumo di sigaretta vengono generati più di 500 IPA [88] e le scoperte su modelli animali indicano che gli effetti nocivi per la salute sono mediati dall’AhR [85]. Il benzo [a] pirene (B [a] P) è un altro IPA presente nel fumo di sigaretta (<10 ng / sigaretta) ed è un cancerogeno di gruppo 1 [89]. Il tipo e la quantità di IPA nell’aerosol di sigarette elettroniche è inferiore a quella del fumo di tabacco [90].

In uno studio, Margham et al., Hanno esaminato la presenza di 16 IPA in diversi aerosol di sigarette elettroniche tra cui dibenz [a, e] pirene, naftalene e crisene; i livelli di questi IPA erano inferiori del 99,7% nell’aerosol di sigarette elettroniche rispetto al fumo delle sigarette di ricerca [91]. Nel complesso, ciò suggerisce che le sigarette elettroniche possono rappresentare un rischio inferiore rispetto al tabacco a causa della riduzione dell’esposizione agli IPA. Nonostante ciò, la presenza di alcuni di questi IPA negli aerosol delle sigarette elettroniche può anche significare che lo svapo non è completamente privo di rischi.

Metalli Gli
E-liquidi possono contenere tracce di molti elementi inorganici e metalli tossici come sodio, bromo, oro, scandio, ferro e cobalto. Le concentrazioni sono molto inferiori a quelle rispettive nel fumo di sigaretta e quindi il rischio associato alle esposizioni potrebbe essere molto basso. Tuttavia, sono necessari studi a lungo termine per valutare se questi metalli possono accumularsi nel polmone e causare effetti avversi dopo lunghi periodi di esposizione [92].

Inoltre, nelle sigarette elettroniche, le bobine di riscaldamento sono solitamente realizzate in nichelcromo (combinazione di nichel (Ni) e cromo (Cr)) e acciaio inossidabile. I metalli tossici dalle bobine riscaldate possono filtrare negli aerosol da svapare [91] ed è la ragione per cui Ni e Cr sono presenti negli aerosol delle sigarette elettroniche ma non negli e-liquid [93,94]. Ciò suggerisce che le emissioni di Cr e Ni sono superiori al fumo delle sigarette di tabacco.

L’analisi del fumo di sigaretta ha mostrato che i livelli di emissione non erano quantificabili. Tuttavia, i livelli di Cr e Ni nell’aerosol di sigarette elettroniche erano di 50 ng nei primi 100 spruzzi [91]. Ni e Cr sono tossici per l’uomo e classificati come cancerogeno di gruppo 1 dall’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC); l’inalazione di questi metalli è associata a bronchite cronica e ridotta funzionalità polmonare [95]. Oltre a Ni e Cr, rame e zinco vengono rilevati anche negli aerosol di sigarette elettroniche (0,2 µg generati da 100 erogazioni).

Il cadmio (Cd), un metallo presente nel tabacco, si trova anche negli aerosol ma non negli e-liquid. L’analisi di quattro diverse sigarette elettroniche ha mostrato che la concentrazione di Cd nell’aerosol della sigaretta elettronica è inferiore a quella del fumo di tabacco (0,002 µg / 15 erogazioni vs 0,056 µg / 15 erogazioni, rispettivamente) [96]. Il cadmio si accumula nel polmone dei fumatori e, sebbene esista un’associazione tra l’esposizione a Cd e un aumentato rischio di cancro ai polmoni, gli studi non sono conclusivi a causa di fattori confondenti come la presenza di altri metalli [97].

Altri agenti tossici Gli
aerosol generati dalle sigarette elettroniche contengono anche TSNA e composti organici volatili (COV) [10,43,45]. Tra i COV trovati negli aerosol delle sigarette elettroniche, il benzene è uno dei principali, essendo classificato come un noto cancerogeno per l’uomo. Il benzene si trova tipicamente nell’aria a causa delle emissioni derivanti dalla combustione di olio e dai gas di scarico dei veicoli a motore.

Il fumo di sigaretta è anche una delle principali fonti di benzene, rappresentando quasi la metà di tutte le esposizioni umane. Uno studio comparativo ha valutato l’emissione di benzene negli aerosol delle sigarette elettroniche. In questo studio, il benzene non è stato rilevato in JUUL. Tuttavia, in due sistemi di serbatoi di ricarica, il benzene era formato da solventi (PG e glicerolo) e additivi (acido benzoico e benzaldeide).

I livelli di benzene erano compresi tra 1,8 μg / m3 e 5000 μg / m3, a seconda delle impostazioni di potenza e degli additivi. Nonostante siano molto inferiori a quanto osservato nelle sigarette tradizionali (200.000 μg / m3), le concentrazioni di benzene trovate nell’aerosol di sigarette elettroniche desta ancora preoccupazione, soprattutto considerando che l’esposizione cronica e ripetuta al benzene da aerosol di sigarette elettroniche potrebbe non essere di rischio trascurabile [62].

I TSNA sono presenti anche in tracce negli aerosol delle sigarette elettroniche. I TSNA sono tra i più importanti agenti cancerogeni nel fumo di sigaretta e si formano durante il processo di polimerizzazione dalla nicotina e da altri alcaloidi del tabacco [98]. I livelli totali di TSNA variano tipicamente da 200 a 1600 ng / sigaretta [99]. Tra i sette presenti nel fumo di tabacco, il nitrosammina chetone derivato dalla nicotina (NNK) e l’N-nitrosonornicotina (NNN) sono considerati i più cancerogeni [100]. Altri TSNA includono N’-nitrosoanatabina (NAT) e N-nitrosoanabasina (NAB) [101].

Diversi studi hanno riportato che alcuni TSNA sono stati rilevati negli aerosol di sigarette elettroniche, ma i livelli sono notevolmente inferiori rispetto alle sigarette di tabacco (da 0,8 ng a 28,3 ng / aerosol di sigaretta elettronica (150 sbuffi) [100]. Per questo motivo, il La FDA ha recentemente annunciato la sua intenzione di regolamentare i TSNA nelle sigarette elettroniche [100]. Con l’aumento dello svapo come alternativa al fumo, è importante monitorare i livelli di TSNA nel corpo a seguito dell’uso delle sigarette elettroniche. studi sul rischio potenziale di questi TSNA migliorerebbero la nostra comprensione dei problemi di salute dell’esposizione a lungo termine ai TSNA da aerosol di sigarette elettroniche.

Alterazioni cellulari
dovute all’esposizione a sigarette elettroniche La tossicità causata da liquidi elettronici e l’aerosol risultante generato può essere il risultato di numerosi fattori tra cui la composizione dell’e-liquid, la temperatura, la dose, la durata e il tipo di cellula. Le cellule all’interno dell’epitelio respiratorio rappresentano la prima linea di difesa contro i patogeni e le sostanze tossiche inalate, comprese quelle contenute nel fumo di sigaretta e negli aerosol delle sigarette elettroniche. Il tratto respiratorio inferiore (dalla trachea fino agli alveoli) è rivestito con più di 50 diversi tipi di cellule, la maggior parte delle quali epiteliali [102].

Circa la metà delle cellule epiteliali è ciliata e intervallata da cellule basali, cellule caliciformi (che producono mucina) e cellule di Clara, una cellula secretoria non ciliata che produce la proteina secretoria delle cellule di Clara (CCSP). Gli alveoli scambiatori di gas sono costituiti da uno strato epiteliale e da una matrice extracellulare circondata da capillari.

Esistono tre tipi principali di cellule all’interno degli alveoli: pneumociti di tipo I che svolgono un ruolo nello scambio di gas; pneumociti di tipo II che rilasciano tensioattivi polmonari per abbassare la tensione superficiale; e macrofagi alveolari, cellule fagocitiche che svolgono un ruolo importante nella difesa dell’ospite [102,103].

La lesione epiteliale può servire come fattore di avvio per una varietà di malattie polmonari come il cancro e la BPCO. È noto che il fumo riduce l’integrità della barriera epiteliale, aumentando così la permeabilità dell’epitelio respiratorio e compromette la difesa dell’ospite per ridurre la clearance batterica. Inoltre, il fumo di sigaretta provoca infiammazione polmonare, induce stress ossidativo e provoca danni al DNA [104].

Stanno ora emergendo studi che indicano che le sigarette elettroniche riducono anche l’integrità cellulare e inducono infiammazione, due effetti che possono essere indipendenti dal tipo di dispositivo di svapo, dal tipo di cellula, nonché dalla presenza di aromi e altri componenti degli e-liquid (p. Es. solventi e nicotina) [102.105.106.107.108].

Infiammazione
Si pensa che l’ infiammazione cronica guidi lo sviluppo e la progressione del cancro del polmone e della BPCO [109]. L’esposizione al fumo di sigaretta provoca infiammazione delle vie aeree e attiva una cascata di segnali molecolari con conseguente produzione di citochine e chemochine come interleuchina (IL) -1β, IL-6, fattore di necrosi tumorale-α (TNF-α), proteina chemoattrattiva monocita-1 (MCP-1) e IL-8 [110].

Il fumo di sigaretta aumenta la permeabilità dell’epitelio respiratorio e provoca una sovrapproduzione mucosa. Questo ambiente pro-infiammatorio nel polmone porta al reclutamento consecutivo di cellule immunitarie. Neutrofili e macrofagi sono tra le prime cellule reclutate, ma anche altre cellule immunitarie come le cellule T CD8 + sono aumentate. L’accumulo di queste cellule immunitarie porta a un ulteriore rilascio di citochine pro-infiammatorie, fattori chemiotattici, specie reattive dell’ossigeno (ROS) e proteasi, perpetuando così questa risposta infiammatoria [110,111].

Gli effetti di promozione dell’infiammazione dell’inalazione del fumo di tabacco sono indiscussi e le prove emergenti indicano che gli aerosol di sigarette elettroniche promuovono anche l’infiammazione nel sistema respiratorio, anche se a livelli inferiori. Ad esempio, i topi esposti ad aerosol di sigarette elettroniche aromatizzate al tabacco contenenti nicotina hanno avuto un aumento della secrezione di citochine e chemochine pro-infiammatorie [112], nonché una maggiore infiltrazione di neutrofili e macrofagi [113].

Simile al fumo di sigaretta, dopo un’esposizione di 3 giorni agli aerosol di sigarette elettroniche, c’erano livelli più elevati di Muc5ac [113], una mucina gelificante predominante che viene indotta durante l’allergia, ed è anche aumentata nelle vie aeree dei fumatori e dell’e consumatori di sigarette [114]. Inoltre, i livelli di trappole extracellulari dei neutrofili (NET) e degli enzimi neutrofili elastasi e metalloproteinasi di matrice-9 (MMP-9) associati allo sviluppo della BPCO sono significativamente elevati nei consumatori di sigarette elettroniche [114].

Una variabile che può influire sui potenziali effetti negativi delle sigarette elettroniche sono le impostazioni del dispositivo. Gli utenti tendono ad aumentare i parametri dell’elemento riscaldante regolando la tensione della batteria e la resistenza elettrica della bobina. Infatti, uno studio condotto su 522 adulti ha mostrato che, in media, l’utente imposta la potenza dei propri dispositivi a 28,3 ± 24,2 W [115].

Queste variabili, così come la topografia del soffio (p. Es., Durata del soffio, intervallo tra il soffio e numero di sbuffi) influenzano la generazione di aerosol e la somministrazione di nicotina e quindi potrebbero avere un impatto sui potenziali effetti sulla salute delle sigarette elettroniche, incluso il livello di infiammazione. Ad esempio, aerosol PG e glicerolo generati da un dispositivo per sigaretta elettronica funzionante a più di 40 W (considerato ad alto wattaggio) hanno indotto il rilascio di IL-6 e IL-8 da parte dell’epitelio bronchiale umano [116].

In uno studio comparativo, Cirillo. S. et al. ha utilizzato due dispositivi identici contenenti lo stesso e-liquid (rapporto PG / VG, concentrazione di nicotina e aromi) ma dotati di due bobine diverse (1,5 e 0,25 ohm) per ottenere wattaggi totali di 8 ± 2 W e 40 ± 5 W, rispettivamente . Gli aerosol generati a un wattaggio più elevato hanno indotto una risposta infiammatoria molto più robusta nei ratti rispetto agli aerosol generati a un wattaggio inferiore [117], suggerendo che le caratteristiche del dispositivo sono fattori chiave che influenzano l’infiammazione indotta dagli aerosol delle sigarette elettroniche.

Sebbene studi in vitro e su animali indichino la presenza di irritanti respiratori nei liquidi delle sigarette elettroniche in grado di provocare infiammazione polmonare, specialmente ad alto wattaggio, altri parametri come la frazione di ossido nitrico esalato (FeNO), un marker non invasivo di infiammazione delle vie aeree e la proteina C reattiva (PCR) sierica, un marker non specifico di infiammazione sistemica, è minimamente influenzata dall’esposizione alle sigarette elettroniche [118,119].

L’ossido nitrico (NO) è un gas prodotto da molte cellule infiammatorie a causa dell’attività enzimatica dell’ossido nitrico sintasi inducibile (iNOS). L’NO svolge un ruolo importante come molecola antivirale [120] e riduce l’attività di macrofagi, linfociti T, cellule dendritiche, mastociti, neutrofili e cellule natural killer (NK) [121]. FeNO è un test che misura il livello di NO in parti per miliardo (PPB) nell’aria espirata dal polmone, è considerato un marker di infiammazione delle vie aeree, e quindi è spesso utilizzato per determinare il livello di infiammazione nei pazienti con asma allergico ed eosinofilico [122].

La misura in cui l’NO viene alterato dall’esposizione alle sigarette elettroniche è controversa. Sebbene le persone esposte alle sigarette elettroniche avessero ridotto il FeNO immediatamente dopo lo svapo, il che implica una riduzione dell’infiammazione polmonare [118], uno studio separato di Boulay et al. non hanno riscontrato differenze significative nel FeNO o nella PCR sierica dopo l’esposizione a una miscela prodotta in laboratorio di PG e glicerina [119].

Alcuni effetti possono essere dovuti alla nicotina stessa. È interessante notare che la nicotina può sia promuovere che ridurre l’infiammazione. Agendo tramite nAChR sulle cellule immunitarie, la nicotina inibisce la funzione del fattore nucleare del fattore di trascrizione κβ (NF-κB) aumentando la fosforilazione del trasduttore del segnale e attivatore della trascrizione 3 (STAT3) [123,124].

Al contrario, la nicotina può attivare le cellule immunitarie aumentando la loro attività chemiotattica, la migrazione e l’interazione con le cellule endoteliali, con conseguente aumento della risposta infiammatoria [125]. Pertanto, numerosi studi dimostrano che lo svapo provoca un’infiammazione simile a quella causata dall’inalazione del fumo di sigaretta ma probabilmente in misura minore. Tuttavia, per poter trarre conclusioni definitive, sono necessari più studi per caratterizzare meglio la risposta infiammatoria nei polmoni dopo l’esposizione a lungo termine alle sigarette elettroniche.

Stress ossidativo
Gli effetti pro-infiammatori degli aerosol di e-liquid possono essere mediati, almeno parzialmente, dalla generazione di ROS. I ROS sono specie chimicamente reattive che contengono un ossigeno radicale come l’anione superossido (O2−), ipoclorito (ClO−), perossinitrito (ONOO−) e idrossile (• OH) o un ossigeno non radicalico come il perossido di idrogeno (H2O2) . Nella cellula, i ROS vengono generati durante il metabolismo ossidativo mitocondriale e fungono da importanti molecole di segnalazione nella proliferazione e sopravvivenza cellulare.

I ROS sono anche prodotti dalle cellule in risposta a xenobiotici, danni e infezioni (principalmente da neutrofili e macrofagi) come meccanismo di difesa [126,127]. Livelli eccessivi di ROS portano a stress ossidativo, che è definito come uno squilibrio tra la produzione di ROS e la loro eliminazione da parte degli enzimi antiossidanti (ad es., Superossido dismutasi (SOD) e glutatione perossidasi (GPX)).

Nel fumo di sigaretta, i ROS vengono prodotti durante il processo di combustione (120–150 nmol di ROS) [127]. La caratterizzazione dei ROS negli aerosol delle sigarette elettroniche è più limitata e i risultati sono spesso contraddittori. Ad esempio, uno studio recente ha riportato che i livelli di ROS variano tra 1,2 e 8,9 nmol / puff (con H2O2 che rappresenta il 12-68% del ROS totale) e che la quantità di ROS dipende dalla marca, dal sapore e dal regime di sbuffo della sigaretta elettronica .

Inoltre, la produzione di ROS è aumentata otto volte all’aumentare della tensione da 3,7 V a 5,7 V [128]. Inoltre, il fumo di sigaretta e gli aerosol delle sigarette elettroniche inducono anche la produzione di ROS da parte delle cellule stesse. Diverse sigarette elettroniche e aromi di baccelli JUUL hanno generato quantità significative di ROS cellulare e produzione di superossido mitocondriale nelle cellule epiteliali bronchiali e nei monociti, con conseguente aumento dei mediatori infiammatori come IL-6, IL-8 e prostaglandina E2 (PGE2) [46,52 ].

Inoltre, il ROS indotto dall’aerosol della sigaretta elettronica è in grado di innescare l’apoptosi e la necrosi programmata che riduce la vitalità cellulare complessiva [129]. Altri meccanismi di morte cellulare sono perturbati dagli aerosol di sigarette elettroniche, inclusa l’autofagia, un processo mediante il quale le proteine ​​e altri componenti cellulari vengono riciclati per mantenere l’omeostasi cellulare.

L’autofagia è indotta in risposta a stress cellulare come privazione di nutrienti, stress ossidativo, danni al DNA, aggregati proteici, organelli danneggiati o agenti patogeni, per cui funziona come una risposta citoprotettiva [130]. L’esposizione alla sigaretta elettronica, simile al fumo di sigaretta, induce l’autofagia nelle cellule epiteliali bronchiali umane e nei polmoni murini [131]. L’inalazione di nicotina era anche collegata a una ridotta vitalità cellulare attraverso l’induzione di apoptosi / senescenza cellulare attraverso l’autofagia mediata da ROS [132].

Le aldeidi causano anche il rilascio di citochine proinfiammatorie, proteasi e ROS nelle cellule polmonari ed endoteliali. Questi risultati sono di potenziale importanza, poiché l’enfisema, la componente della BPCO caratterizzata da perdita alveolare, è meccanicamente attribuita all’attivazione aberrante di queste varie vie di morte cellulare [133]. In conclusione, lo svapo può indurre risposte cellulari simili a quelle causate dal fumo (p. Es., Stress ossidativo e morte cellulare), che sono meccanicamente legate all’enfisema.

Danno al DNA

Il cancro del polmone è una delle principali cause di morte prevenibile nel mondo e il ruolo del fumo di sigaretta nell’eziologia del cancro del polmone è ben consolidato. Molte sostanze chimiche presenti nel fumo di sigaretta come le aldeidi e gli IPA inducono addotti al DNA [134]. Diversi studi suggeriscono che l’esposizione alle sigarette elettroniche induce anche danni al DNA [46,135,136,137,138], probabilmente a causa di un aumento dello stress ossidativo [137,139].

Tuttavia, la misura in cui gli aerosol delle sigarette elettroniche causano danni al DNA è incongruente, con almeno uno studio che riporta che gli aerosol delle sigarette elettroniche non inducono danni come misurato dalla valutazione delle rotture a doppia elica del DNA [140]. Questa discrepanza può derivare da differenze nei prodotti e / o nella metodologia delle sigarette elettroniche (ad esempio, tecnica utilizzata per valutare il danno al DNA, il tipo di cellula e / o il metodo per generare l’aerosol).

I liquidi elettronici, così come la sola nicotina, possono inibire i meccanismi di riparazione del DNA. Esistono almeno cinque principali meccanismi di riparazione del DNA, tra cui la riparazione per escissione della base (BER), la riparazione per escissione del nucleotide (NER), la riparazione del disadattamento (MMR), la ricombinazione omologa (HR) e l’unione dell’estremità non omologa (NHEJ) [141].

Esistono prove attuali che gli aerosol di sigarette elettroniche compromettono la riparazione del DNA riducendo il livello di xeroderma pigmentoso C (XPC) e 8-ossoguanina glicosilasi (OGG1 / 2) coinvolte rispettivamente nel NER e nel BER [112,136]. Mentre le prove emergenti basate sulle cellule indicano la possibilità di danni al DNA, questi stessi dati aumentano la difficoltà nel trarre conclusioni ed evidenziano la necessità di ulteriori studi per valutare il legame tra l’uso a lungo termine delle sigarette elettroniche e il cancro.

Difesa dell’ospite
L’esposizione tradizionale al fumo di sigaretta aumenta la suscettibilità all’influenza e ad altre infezioni respiratorie come la tubercolosi e la polmonite [142,143] attraverso numerosi effetti sui meccanismi di difesa dell’ospite. Il fumo influisce sia sull’immunità innata che su quella adattativa.

L’immunità innata è un meccanismo di difesa non specifico che include barriere fisiche (p. Es., L’epitelio della pelle e dei polmoni) e varie cellule immunitarie come i macrofagi e le cellule NK. I macrofagi sono cellule fagocitiche che inghiottono e digeriscono i detriti cellulari insieme a sostanze estranee come i microbi. L’esposizione al fumo inibisce la funzione fagocitotica dei macrofagi [144,145,146].

La capacità citolitica delle cellule NK, per la quale la funzione primaria è quella di distruggere le cellule infettate da virus e di limitare la diffusione dei tumori, è attenuata dal fumo di sigaretta [147]. Allo stesso modo, vi è una crescente evidenza che l’esposizione alla sigaretta elettronica riduce i meccanismi di difesa dell’ospite [51,107,148,149] diminuendo la capacità fagocitica dei macrofagi, con conseguente riduzione della clearance batterica [142,149].

Inoltre, i vapori di e-liquid diminuiscono la produzione della proteina antivirale SPLUNC1 da parte delle cellule epiteliali e quindi aumentano la suscettibilità alle infezioni da rhinovirus, un virus respiratorio che è la causa principale del comune raffreddore [51]. Inoltre, l’esposizione a lungo termine (3 mesi) dei topi alle sigarette elettroniche riduce la risposta immunitaria antivirale (secrezione di interferone γ (IFN-γ)) da parte dei macrofagi residenti nei polmoni contro il virus dell’influenza [150]. L’influenza è un’infezione respiratoria acuta associata a una significativa morbilità e mortalità. L’influenza colpisce il 10-20% dei pazienti ogni anno nei paesi sviluppati e vi è una maggiore suscettibilità tra i fumatori.

L’immunità adattativa, definita dalla presenza di linfociti B e T, è anche influenzata negativamente dal fumo di sigaretta, poiché numerosi studi hanno dimostrato che il fumo aumenta il numero di cellule T CD8 + che possono portare alla distruzione polmonare enfisematosa [146]. Non ci sono attualmente studi sperimentali sull’effetto dello svapo sulla funzione immunitaria adattativa in risposta alle infezioni.

L’unico rapporto sull’uomo indica che lo svapo diminuisce l’espressione dei geni immunitari nelle biopsie del raschiamento nasale tra cui il ligando 2 delle chemochine (CXC Motif) (CXCL2), il recettore 1 delle chemochine (C-X3-C Motif) (CX3CR1), nonché il cluster di differenziazione 28 (CD28). [151].

Il CD28 è un segnale co-stimolatorio necessario per l’attivazione dei linfociti T, e le chemochine ei loro recettori svolgono un ruolo critico nell’attivazione e nel reclutamento delle cellule immunitarie nei siti di infezione e infiammazione [152,153]. Nel complesso, questi studi suggeriscono che le sigarette elettroniche possono disturbare la risposta immunitaria e studi futuri per valutare se l’uso di sigarette elettroniche aumenti la suscettibilità alle infezioni è necessario.

Modificazioni
epigenetiche L’epigenetica si riferisce a cambiamenti nell’espressione genica che non implicano cambiamenti nella sequenza del DNA e include modifiche dell’istone, microRNA (miRNA) e RNA lunghi non codificanti (lncRNA) e metilazione del DNA [71]. È ormai noto che il fumo di sigaretta causa modificazioni epigenetiche. La metilazione del DNA indotta dal fumo è un possibile meccanismo alla base di malattie indotte dal fumo come il cancro.

La metilazione del DNA è anche associata allo svapo, con l’esposizione in utero alla sigaretta elettronica dei topi che porta ad anomalie nella metilazione del DNA che era associata a un ambiente infiammatorio anormale più elevato nel polmone sia delle madri che della prole [154]. Il fumo di sigaretta induce anche modifiche istoniche e modifica i livelli di miRNA in vitro e in vivo dopo l’esposizione al fumo e in individui con BPCO [155,156,157,158].

I miRNA sono piccoli RNA non codificanti che funzionano nella regolazione post-trascrizionale dell’espressione dei geni silenziando l’espressione dell’mRNA e la loro disregolazione è implicata in una serie di malattie legate al fumo [159,160]. Ci sono ora prove che l’esposizione alle sigarette elettroniche altera l’espressione di 578 miRNA nelle cellule epiteliali polmonari umane, sebbene il significato funzionale di questi miRNA e il loro contributo nella citossicità delle sigarette elettroniche rimanga sconosciuto [161].

Il fumo di sigaretta altera anche l’espressione di lncRNA come l’RNA intergenico antisenso del trascritto di Hox (HOTAIR), il trascritto-1 associato al cancro del colon (CCAT1) e le metastasi associate nel trascritto di adenocarcinoma polmonare 1 (MALAT1). Gli LncRNA sono trascritti con lunghezze superiori a 200 nucleotidi che non vengono tradotti in proteine ​​ma funzionano per controllare la trascrizione e l’elaborazione dell’mRNA post-trascrizionale. Simili ai miRNA, queste funzioni spesso implicano l’accoppiamento di basi complementari con l’mRNA bersaglio [162].

Attualmente ci sono poche informazioni sulle sigarette elettroniche e sugli lncRNA, sebbene un recente rapporto indichi che l’esposizione alle sigarette elettroniche altera l’espressione di lunghi non codificanti, antisenso, piccoli nucleolari e miscRNA [163]. Pertanto, è possibile che le sigarette elettroniche regolino l’espressione di numerosi geni in parte attraverso meccanismi epigenetici.

Conclusioni

L’uso delle sigarette elettroniche sta aumentando rapidamente sia tra i fumatori che tra i non fumatori. La composizione chimica dell’aerosol prodotto dalle sigarette elettroniche varia a seconda di parametri come il dispositivo, il voltaggio utilizzato e la composizione dell’e-liquid. Rispetto al fumo di tabacco, molti dei composti trovati negli aerosol delle sigarette elettroniche sono considerati tossici o cancerogeni, inclusi aldeidi, metalli pesanti e TSNA. Gli studi attuali suggeriscono che anche l’uso di sigarette elettroniche a breve termine provoca effetti simili al fumo di tabacco, tra cui infiammazione cellulare, apoptosi, stress ossidativo e danni al DNA (Figura 1).

Questi processi patologici sono un importante driver di molte malattie respiratorie come la BPCO. Chiaramente, c’è molto sull’effetto dello svapo che non sappiamo, incluso se lo svapo provoca un declino della funzione polmonare simile al fumo, in che modo lo svapo potrebbe portare a malattie respiratorie e quale gruppo di utenti è a più alto rischio?

Sebbene per gli attuali fumatori le sigarette elettroniche possano essere viste come un “minore dei mali”, l’effetto dei prodotti delle sigarette elettroniche sulla salute respiratoria potrebbe non essere noto per molti anni. Pertanto, sono necessari studi epidemiologici, tossicologici e clinici a lungo termine per costruire un corpo di prove più solido, che ci consenta di raggiungere conclusioni più definitive sui potenziali danni dell’uso di sigarette elettroniche.

Fino a quando non sapremo di più sugli effetti delle sigarette elettroniche sulla salute polmonare, dobbiamo prendere in considerazione l’età, il fumo di sigaretta attuale e precedente, la presenza di condizioni polmonari preesistenti come l’asma e la BPCO e il potenziale di altre complicazioni polmonari quando si considera il equilibrio tra rischi e benefici dell’uso di sigarette elettroniche.

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Figura 1
Gli effetti sulla salute noti e sconosciuti dello svapo rispetto al fumo di sigaretta. I principali effetti tossici dei composti presenti nel fumo di sigaretta (polmone destro) e negli aerosol da svapare (polmone sinistro) sono infiammazione polmonare, stress ossidativo, morte cellulare, risposta immunitaria compromessa, danni al DNA e modifiche epigenetiche. Non è stato ancora stabilito che le malattie respiratorie causate dal fumo di sigaretta (cancro ai polmoni, BPCO [enfisema e / o ostruzione delle vie aeree]) siano causate dallo svapo (rappresentato da punti interrogativi nel polmone sinistro). La presenza di macrofagi carichi di lipidi è una caratteristica prevalentemente associata ai prodotti da svapo contenenti THC ed è stata una caratteristica di EVALI.

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7278963/


Ulteriori informazioni:  Catherine Xie et al, Associazione dell’uso di sigarette elettroniche con difficoltà auto-riferite a concentrarsi, ricordare o prendere decisioni nei giovani statunitensi,  Malattie indotte dal tabacco  (2020). DOI: 10.18332 / tid / 130925

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