Les effets de la vapeur de cigarette électronique sur le poumon: comparaison directe avec la fumée de tabac

Article original :

Reinikovaite V, Rodriguez IE, Karoor V, et al.                                                                                                      The effects of electronic cigarette vapour on the lung: direct comparison to tobacco smoke. Eur Respir J 2018; in press (https://doi.org/10.1183/13993003.01661-2017).

Traduction non officielle par aurespneumo.com


L'utilisation de cigarettes électroniques (E-cig) aux États-Unis a considérablement augmenté au cours des cinq dernières années
années en raison des restrictions d'âge sur les cigarettes conventionnelles, du marketing agressif et de la perception
cette e-cig est une alternative saine. E-cig contient de la nicotine, de l'eau, du glycérol, du propylène glycol et
arôme facultatif. En cas d'inhalation, l'appareil chauffe les ingrédients dans une vapeur [1]. Tandis que le tabac
la fumée de cigarette est connue pour avoir un effet délétère sur le système cardiovasculaire,
angiogenèse et perfusion capillaire cutanée en provoquant une lésion directe des parois des vaisseaux sanguins,
l’agrégation plaquettaire, la thrombose microvasculaire [2-4] et l’inflammation [5],
les conséquences de l'exposition aux vapeurs d'e-cig sur le poumon sont encore largement inexplorées [6, 7]. Récemment,
Lerner et ses collègues ont rapporté que les vapeurs produites par les e-cig et les jus électroniques contenant des arômes
toxicité induite, stress oxydatif et réponse inflammatoire dans les bronches humaines
cellules épithéliales (H292) et fibroblastes pulmonaires foetaux (HFL1) ainsi que poumon de souris [8]. Garcia-Arcos
et ses collègues ont montré que le liquide e-cigarette contenant de la nicotine en aérosol a augmenté
hyper-réactivité des voies respiratoires, élargissement de l'espace aérien distal, production de mucines, cytokines et protéases
expression chez la souris, impliquant les dangers potentiels de l'inhalation de nicotine pendant l'utilisation de la cigarette électronique [9].
La réponse inflammatoire à l'utilisation de la cigarette électronique a entraîné une augmentation de l'activation des neutrophiles et du mucus
production [10] et diminution de la clairance mucociliaire [11]. Dans l'embryon humain et la souris
les cellules souches neurales et les fibroblastes pulmonaires humains [12], ainsi que les cellules de la peau et du poumon [13],
la cytotoxicité de la vapeur de E-cig était corrélée au nombre et à la concentration de produits chimiques utilisés
pour aromatiser les fluides. Nous avons récemment montré dans le modèle de survie du lambeau cutané in vivo que la nicotine contenait
Les vapeurs de cigarettes électroniques sont aussi nocives pour la microcirculation que la fumée de tabac (CS)[4].
Dans la présente étude, nous avons examiné si l'exposition à long terme à la vapeur d'E-cig ou à la nicotine
produit le même effet néfaste sur la structure pulmonaire et le système vasculaire que la fumée de tabac dans un
modèle de rat in vivo.
Des rats mâles Sprague Dawley âgés de six semaines (Laboratoires Envigo) ont été divisés en quatre
groupes de huit animaux par groupe et exposés pendant cinq semaines à: groupe 1 - air ambiant (AR); Groupe
2 - Nicotine (NIC) - injections sous-cutanées de (-) - di-tartrate de nicotine (Sigma Aldrich) 2 mg / kg
deux fois par jour. La quantité de nicotine pour les injections était basée sur les études précédentes pour produire
taux plasmatique de nicotine d'environ 25 ng / ml, compatible avec les taux plasmatiques de
fumeurs habituels [14, 15]; Groupe 3 - Blu® E-cigs (arôme classique de tabac, contenant 12 mg / ml
de nicotine) de la vapeur produite dans une machine à fumer électronique TE-2E (Teague
Entreprises, Davis, CA; www.teague-ent.com). La température de la bobine des cigarettes électroniques
se situait dans la plage normale habituellement utilisée par les vapeurs dans la plage de 200 ° C à 250 ° C. Rats dans E-cig
groupe ont été exposés à 48 mg de nicotine / par jour [4]. Notre conception expérimentale en soumettant
rats à la vapeur E-cig est l'amélioration majeure par rapport aux cigarettes électroniques en aérosol liquide
utilisé dans l'étude Garcia-Arcos et al. chez la souris [9]. Groupe 4 - exposition à la fumée de cigarette (CS) dans le
chambre fumeur TE-10z (Teague Enterprises, Davis, CA) en brûlant cinq Kentucky 3R4F
cigarettes de référence (Tobacco Research Institute, Université du Kentucky, Lexington, KY) (4h
par jour: 2h et 2h avec une heure de repos) comme décrit [16]. Total des particules en suspension (TSP)
les niveaux dans la chambre CS ont été maintenus à 60 mg / m3 et les niveaux de nicotine à 48-50 mg / m3.
Sur la base des taux plasmatiques de nicotine (données de notre propre groupe [4]), les expositions au corps entier de
les rats à la cigarette électronique et les cigarettes au tabac étaient comparables à l'utilisation de cigarettes électroniques et de cigarettes de tabac
par des personnes [17]. Le travail a été effectué avec l’approbation de l’Institutional Animal Care et
Use Committee (IACUC) au campus médical de l’Université du Colorado à Denver Anschutz.
À la fin de l'exposition, les rats ont été sacrifiés et les poumons ont été gonflés avec 1% de bas
agarose à 25 cm de pression H2O. L'élargissement de l'espace aérien alvéolaire moyen a été mesuré
en utilisant un analyseur d'images automatisé, le logiciel ImageJ (NIH, Bethesda, MD) et calculé en tant que
pourcentage de l'espace aérien total par rapport à la densité tissulaire [16]. Bien que moins sensible que stéréologique
méthode, les mesures de la surface de l'espace aérien alvéolaire (basées sur notre vaste expérience)
reflètent avec précision les changements morphologiques du poumon.
Toutes les données représentées en moyenne ± erreur standard de la moyenne (SEM). analyses statistiques
a été réalisée à l’aide d’un test d’analyse de la variance à deux voies (ANOVA) suivi du post-test HSD de Tukey
et test t de Student à deux queues et non apparié. Les mesures d'agrandissement de l'espace aérien alvéolaire
dans chaque groupe d’exposition a été analysé à l’aide de GraphPad Prism © avec une analyse
variance (ANOVA) et le test de comparaisons multiples de Tukey.
Comme le montre la figure 1a, l'exposition des rats à des injections sous-cutanées de nicotine (NIC), Ecig
La vapeur ou le CS dans la chambre de fumage pendant cinq semaines a entraîné une augmentation significative (p (0.01)
destruction pulmonaire emphysémateuse, par rapport aux contrôles de la PR. Les unités moyennes ± SEM de
zone de l'espace aérien alvéolaire (Fig. 1b, barres noires) pour le contrôle de la RA, les cartes réseau, les vapeurs E-cig et les groupes CS
étaient respectivement de 71 ± 5,1, 83 ± 2,7, 86 ± 2,0 et 84 ± 3,3. Il y avait statistiquement significatif
Différences dans les élargissements de l'espace aérien alvéolaire entre les contrôles de l'AR et la e-cig expérimentale, NIC
et groupes CS (p <0,01).
Dans l’emphysème, avec l’agrandissement de l’espace respiratoire, il y a aussi une perte de
périphérique du système vasculaire [18]. Pour évaluer la densité du vaisseau capillaire (moins de 100 µm), le poumon
les sections ont été colorées pour le facteur de von Willebrand. Trois champs par diapositive (total de 24 champs par huit)
groupe d'animaux) ont été comptés par deux enquêteurs indépendants à l'aveugle. Comme représenté sur la
Figure 1b (barres ouvertes) le nombre de capillaires était significativement diminué (* p0,01)
groupes de traitement. Les différences étaient également significatives entre NIC seul et E-cig et CS
groupes (# p0.02).
Nos résultats démontrent clairement que les E-cigs endommagent autant les structures pulmonaires que
cigarettes de tabac traditionnelles. Les changements emphysémateux observés dans la fumée de cigarette exposés
les poumons de rat sont également abondamment apparents dans les poumons de rat traités par E-cig et dans la nicotine (figure 1). Autre
qu'un ingrédient commun, la nicotine, les cigarettes électroniques et les cigarettes de tabac sont fondamentalement différents.
Le E-cig contient trois ingrédients principaux - la nicotine, le propylène glycol et la glycérine - et
fonctionne par vaporisation d'un fluide contenant de la nicotine, alors que la cigarette de tabac
à côté de la nicotine contient plus de 7 000 composés chimiques et implique la combustion de
le tabac. De manière surprenante, dans un modèle de rat, les deux produisent des effets dévastateurs très similaires sur les poumons.
Alors que dans notre étude, les taux sériques de nicotine et de cotinine étaient plus élevés dans le groupe CS que dans
Groupe E-cig [4], la quantité de destruction du tissu pulmonaire était similaire dans les deux groupes d'exposition.
Les taux plasmatiques de nicotine et de cotinine chez les rats exposés à la CS étaient comparables à ceux trouvés
chez les fumeurs et nos valeurs corroboraient les taux de nicotine et de cotinine publiés antérieurement chez le rat
exposé à la fumée de tabac [19].
Il est possible que les particules dans la vapeur ayant un diamètre hydrodynamique de 2,5 μm
ou moins (connu sous le nom de "fines particules"), plutôt que la nicotine elle-même ou en conjonction avec
la nicotine, ont un effet négatif important sur la morphologie du poumon. Les fines particules concernent
car ils peuvent pénétrer dans les tissus pulmonaires et la circulation sanguine, entraînant de graves effets sur la santé.
Une étude récente [20] a démontré que les particules fines contenues dans les vapeurs d’E-cig altèrent les plaquettes.
fonctionnent dans la même mesure que les particules présentes dans la fumée de tabac. Juste comme vu avec
cigarettes conventionnelles [16], l'exposition aux vapeurs de cigares
vascularisation (Fig. 1a, b) signifiant que, comme on le voit chez les patients atteints d’emphysème [18], les voies aériennes et
les cellules vasculaires sont affectées, entraînant un élargissement de l'espace aérien alvéolaire et la disparition de
la vascularisation périphérique.
Notre étude comporte certaines limites. Tout d'abord, il n'y a pas de cigarette électronique standard ou
"Vaping" machine. Pour mieux adapter la teneur en nicotine de la vapeur de cigare E à la fumée de cigarette [17], nous
avons utilisé la pompe AirCheck 52 pour déterminer les niveaux de nicotine à plusieurs réglages dans le TE-2
et chambres TE-10. Une deuxième limitation était le fait que nous évaluions uniquement les cigarettes électroniques Blu®.
Troisièmement, commun à toutes les recherches translationnelles, les résultats de l’expérimentation
pas nécessairement se traduisent par des résultats similaires chez l'homme. Alors que notre étude était conçue pour imiter
les niveaux d'exposition des rats à l'utilisation de cigarettes électroniques et de cigarettes de tabac par les gens, ils peuvent ne pas
reproduire l'expérience exacte du tabagisme pour les utilisateurs humains. Cependant, jusqu'à ce qu'un contrôle randomisé
essai peut être effectué chez l'homme, ce modèle de rat sera probablement l'un des plus appropriés pour
référence lors du conseil de leurs patients sur l'arrêt du tabac E-cig.
En résumé, nos résultats dans un modèle expérimental indiquent clairement que les e-cig sont tout aussi
toxique comme les cigarettes de tabac et que l'exposition de longue date à la vapeur de nicotine peut causer d'importantes
dommages aux poumons. Ce n'est pas une alternative sûre à la fumée de tabac.
La FDA a désormais l'autorité réglementaire sur les e-cigs et peut réglementer les produits et les e-liquides
caractéristiques de conception, telles que la teneur en nicotine et les formulations de livraison, de tension et de liquide électronique, et
les saveurs. L’administration vient d’annoncer sa stratégie consistant à forcer la cigarette
les fabricants à réduire la quantité de nicotine dans leurs produits à des «niveaux non addictifs».
Cependant, il n’est pas clair quels sont les niveaux de dépendance et s’ils peuvent effectivement avoir un impact sur une éventuelle toxicité pulmonaire. .
.toxicité

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Figure 1. Effets de la vapeur de cigarette électronique (E-cig), de la nicotine (NIC) et de la fumée de cigarette (CS) exposition sur la structure pulmonaire et le nombre de vaisseaux sanguins par rapport à l'air ambiant
(RA) témoins exposés. a) morphologie pulmonaire et vasculaire pulmonaire (visualisée par coloration pour facteur von Willebrand) après cinq semaines d'exposition. Les flèches indiquent les vaisseaux capillaires. b)
Agrandissement de l'espace d'air alvéolaire (barres noires;% de l'espace aérien total par rapport à la densité tissulaire / par champ visuel (n = 8 rats, 3 champs / par lame)). Différences significatives dans l'espace aérien alvéolaire
des élargissements ont été observés entre les groupes de traitement et le contrôle de la PR, * p0,01. Spectacle à barres ouvertes nombre de vaisseaux capillaires par champ (n = 8 rats, 3 champs / par lame). * p0,01 - indique les différences dans
nombre de vaisseaux capillaires entre les contrôles de la PR et tous les groupes de traitement des arbres); # p0.02 indique
différences de NIC seul par rapport aux groupes E-cig et CS