Сигаретный дым оказался вреднее аэрозоля электронных сигарет для легочных клеток человека

Аэрозоль электронных сигарет оказывает меньше вредного действия на культуру легочных клеток человека, чем эквивалентная доза сигаретного дыма. В эксперименте сигаретный дым увеличивал частоту биения ресничек и приводил к высвобождению провоспалительных цитокинов, тогда как при воздействии аэрозоля вейпа подобных изменений не наблюдалось. Исследование опубликовано в журнале Toxicology Research and Application.

В 2017 году во всем мире насчитывалось около одного миллиарда курильщиков сигарет. Поскольку для многих людей сложно сразу бросить курить в силу привычки и зависимости, многие медицинские сообщества считают, что переход таких людей на электронные сигареты — лучший вариант в поэтапной терапии никотиновой зависимости (однако без медицинской поддержки эта стратегия не работает). Всемирная организация здравоохранения, однако, заявляет, что эти устройства вредны для здоровья и небезопасны, одновременно отмечая, что «пока еще слишком рано давать четкий ответ об их долгосрочном воздействии».

Различные исследования говорят как о положительных, так и об отрицательных эффектах электронных сигарет по сравнению с обычными сигаретами. Так, Королевский колледж врачей утверждает, что «опасность для здоровья, возникающая при длительном вдыхании паров, вряд ли превысит 5 процентов вреда от курения табака». В то же время, есть доказательства того, что глицерин из электронных сигарет провоцирует рост биопленок во рту и так способствует воспалению, и это лишь один из многих негативных эффектов, о которых сообщают врачи и ученые.

Научная группа Imperial Brands PLC под руководством Гэри Филлипса (Gary Phillips) в сотрудничестве с Халидом Амином (Khalid Amin) из медицинского центра Университета Миннесоты решила выяснить, какие эффекты оказывает пар из электронных сигарет и табачный дым на трехмерную культуру легочной ткани, полученной от здорового некурящего европейца. В качестве эталона электронной сигареты использовался испаритель MyBlue со следующим составом жидкости: 2,78 процента черничного ароматизатора; 2,42 процента никотина, 55,82 процента пропиленгликоля, 38,98 процента глицерина.

Для исследования эффектов табачного дыма использовались сигареты 3R4F c ацетатцеллюлозным фильтром и выходом смолы 9,4 миллиграмма. Для нагнетания дыма и аэрозоля в систему использовалась курительная машина, в которой их можно было разбавлять с помощью воздуха. Всего в эксперименте использовалось 24 образца легочной ткани, по восемь в каждой группе — воздух, испаритель и сигарета. Измеряемые показатели оценивались через четыре и 48 часов после экспозиции.

Для измерения жизнеспособности клеток использовали нетоксичную водорастворимую соль тетразолия (WST-8). При ее взаимодействии с ферментами дыхательной цепи митохондрий клеток происходит восстановление красителя с образованием формазамов (производных муравьиной кислоты), имеющих оранжевый цвет. Цитотоксичность (степень вреда, наносимого клетке) определяли с помощью измерения аденилаткиназы — фермента, участвующего в энергетическом метаболизме, который высвобождается клетками при их повреждении.

Барьерную целостность каждой ткани оценивали с помощью трансэпителиального электрического сопротивления, а для оценки функциональной активности ткани исследовалась частота биений ресничек. Помимо этого исследовались уровни цитокинов и гистологические изменения.

Наблюдалась сигмоидальная зависимость доза-ответ между воздействием сигаретного дыма и цитотоксичностью. Также наблюдалась значимая (р < 0,0001) линейная зависимость доза-ответ между сигаретным дымом и жизнеспособностью клеток.

При эквивалентных уровнях осаждения после 100 затяжек сигаретного дыма в клетках было достоверно больше никотина (р < 0,05), чем после такого же количества затяжек электронной сигареты. (69,5 ± 4,5 микрограмма на миллилитр против 28,9 ± 4,3 микрограмма на миллилитр).

Барьерная целостность тканей после четырех и 48 часов от воздействия сигаретного дыма была значительно ниже, чем в группах воздуха и электронной сигареты. Однако через четыре часа после воздействия аэрозоля электронной сигареты значения трансэпителиального электрического сопротивления оказались достоверно выше (р < 0,005) показателей в группе воздуха.

После воздействия сигаретного дыма частота биения ресничек значительно увеличивалась через четыре часа и оставалась высокой через 48 часов (р < 0,005) по сравнению с эквивалентным временем воздействия воздуха и аэрозоля электронных сигарет. Между группами аэрозоля и воздуха существенной разницы не наблюдалось. При гистологическом исследовании никаких различий между всеми тремя группами найти не удалось, то есть органических нарушений не наблюдалось ни в одной группе.

Существенного влияния ни на один из измеренных цитокинов ни в одной группе не наблюдалось. Однако по сравнению с эквивалентными по времени воздушными контролями воздействие сигаретного дыма приводило к увеличению концентрации шести из девяти цитокинов через четыре часа, а к 48 часам уровни всех цитокинов оказались выше контрольных значений. При этом не было существенного влияния аэрозоля электронной сигареты на концентрацию воспалительных цитокинов в течение четырех часов по сравнению с эквивалентным временем, сопоставимым с контролем воздуха.

Помимо этого сигаретный дым активировал многие патофизиологические процессы, включая окислительный стресс и воспаление, тогда как аэрозоль электронной сигареты этого не делал. В целом, изменения в профиле экспрессии генов легочных клеток после воздействия аэрозоля были незначительными, а спустя 48 часов и вовсе пропадали.

Таким образом, это исследование дополняет знания о воздействии табачного дыма и аэрозоля электронных сигарет. Из весомых ограничений исследования следует отметить, что экспериментальная культура легочной ткани получена от одного взрослого здорового европейца и необходимы дополнительные исследования с культурами тканей людей из разных частей света, разного возраста и пола.