Cardiovasculaire Geneeskunde.nl

Kritische blik op data over e-sigaretten suggereert dat ze geen onschadelijk alternatief zijn

Cardiovascular risk of electronic cigarettes: a review of preclinical and clinical studies

Literatuur - Buchanan ND, Grimmer JA, Tanwar V et al., - Cardiovasc Res 2019. cvz256, https://doi.org/10.1093/cvr/cvz256

Scroll naar beneden om uw mening te geven in onze poll

Introductie

Elektronische sigaretten (e-sigaretten) zijn populair omdat gedacht wordt dat ze veilig zijn in vergelijking met het roken van traditionele sigaretten. Als gevolg hiervan zijn ze niet alleen aantrekkelijk voor rokers die proberen te stoppen, maar hun gebruik neemt ook toe onder niet-rokers, waaronder tieners en jongvolwassenen. E-sigaretten worden gepromoot omdat ze minder giftige stoffen bevatten dan brandbare sigaretten, ze bevatten echter wel degelijk potentieel giftige stoffen, die nog grondig onderzoek verdienen.

Ontwerp van e-sigaretten

Sinds hun introductie zijn verschillende soorten e-sigaretten ontwikkeld, zonder veel regelgeving. Naast wegwerp-‘cigalikes’ zijn er tweede-generatie oplaadbare e-sigaretten en derde-generatie tank-apparaten beschikbaar, en pod-gebaseerde apparaten zoals ‘JUUL’ vormen nu het grootste deel van de e-sigarettenmarkt. Laatstgenoemde apparaten bestaan uit een lithiumbatterij, een patroon met e-vloeistof en een verstuiver of verwarmingsapparaat dat de vloeistof verdampt. De populariteit van de pod-gebaseerde apparaten ligt waarschijnlijk in hun discrete ontwerp, hoge nicotineconcentraties en smaakstoffen.

Mogelijke cardiovasculaire toxiciteit van bestanddelen in e-sigaretten

De samenstelling van de damp is afhankelijk van vele variabelen, waaronder de verhouding tussen propyleenglycol en glycerine (oplosmiddelen), de fabrikant van de e-vloeistof, het type e-sigaret, de spoel-temperatuur, de luchtstroomsnelheid, het nicotinegehalte en de toegevoegde smaakstoffen. Veel analyses tonen echter aanwezigheid van nicotine, carbonylverbindingen, deeltjes, metalen en smaakstoffen in significante concentraties aan. Het artikel bevat een gedetailleerde tabel met de bewijsvoering tot nu toe uit preklinische en klinische studies die acute en chronische CV effecten van blootstelling aan e-sigaretten aantoont.

Nicotine

Van nicotine is bekend dat het verschillende effecten op het CV systeem heeft. Door bijvoorbeeld te binden aan nicotine cholinerge receptoren, stimuleert het het sympathische zenuwstelsel. Dit heeft invloed op hemodynamische mechanismen. Diermodellen tonen aan dat door het veroorzaken van fibrose of het induceren van schommelingen in de bloedstroom van de baarmoeder, aritmieën kunnen optreden, evenals schommelingen in de SBP. Dierstudies hebben ook hermodellering van het myocard aangetoond bij blootstelling aan nicotine. Er zijn tegenstrijdige gegevens gepubliceerd over het effect van nicotine op de activatie van bloedplaatjes.

Sommige studies suggereren dat het plasma nicotinegehalte lager is bij gebruikers van e-sigaretten ten opzichte van traditionele sigaretten. Opgemerkt moet worden dat het nicotinegehalte tussen apparaten varieert en is toegenomen. De hoogste concentraties zijn tot op heden nauwelijks onderzocht.

Carbonylverbindingen en oxiderende stoffen

De belangrijkste carbonylverbindingen in damp van e-sigaretten zijn formaldehyde, acetaldehyde en acroleïne, waarvan wordt gedacht dat ze voortkomen uit de thermische afbraak van propyleenglycol en glycerine en sommige smaakstoffen. Van deze verbindingen is bekend dat ze oxidatieve stress en ontsteking veroorzaken. Concentraties van deze verbindingen nemen toe met hogere accuspanning en hogere spoel-temperatuur.

Acroleïne tast de anti-atherogene functie van HDL-c aan. Tegelijkertijd verstoort het de functie van de endotheelcellen, wat verder bijdraagt aan atherogenese. Dierstudies suggereren een effect van acroleïne op myocardiale contractiliteit en metabolisme en activatie van bloedplaatjes in de richting van een protrombotische staat. Behalve dat formaldehyde als carcinogeen is geclassificeerd, hebben dierstudies acuut pompfalen en een verhoogd aantal bloedplaatjes en oxidatieve stress in hartweefsel aangetoond in reactie op blootstelling. Blootstelling aan acetaldehyde leidde tot minder en beschadigde myocardiale mitochondriën. Systemische effecten bij inhalatie van acetaldehyde kunnen weliswaar verschillen van waarnemingen in deze dierstudies, maar er is een duidelijke aanleiding om het effect op cardiale mitochondria te bestuderen.

Fijnstof

Ultrafijne (PM0.1) en fijne (PM2.5) fijnstof (‘particulate matter’) in e-sigaretten zijn in verband gebracht met atherosclerose, via coronaire hartziekten en hypertensie, door directe en indirecte mechanismen. Beide deeltjesgroottes kunnen door het alveolaire/endotheliale grensvlak, naar de systemische circulatie, waar ze direct effecten kunnen uitoefenen op het hart, het vaatstelsel en andere organen.

Metalen

Er zijn uiteenlopende resultaten over de soorten en concentraties van metalen in damp gepubliceerd. Een recent overzicht van de blootstelling aan metalen op basis van extreem gebruik van e-sigaretten (1200 pufjes/dag) suggereert dat de blootstellingsniveaus voor metalen nog steeds onder de blootstellingsrichtlijnen liggen. De algemene blootstelling zal naar verwachting niet schadelijk zijn voor diegenen die overstappen van traditionele naar e-sigaretten. Voor nooit-rokers is het echter een onnodige nieuwe bron van blootstelling. Bovendien kunnen metalen fungeren als een katalysator in de oxidatieve reacties van cellulaire eiwitten door verbindingen in sigarettenrook, die vergelijkbaar kunnen zijn voor e-sigaretbestanddelen.

Smaakstoffen

Veel van de chemicaliën die als smaakstof worden gebruikt, worden veilig beschouwd wanneer ze worden doorgeslikt. Er is echter weinig bekend over hun effecten na chronische inhalatie. Een voorbeeld van een stof waarvoor inname veilig is, is cinnamaldehyde, maar inademing ervan induceert dysfunctie van pulmonaire immuuncellen. Studies in behandelde cellen hebben aangetoond dat smaakstoffen de productie van reactieve zuurstofspecies en ontstekingsreacties induceren. Pro-inflammatoire en cytotoxische reacties in de longen zijn ook beschreven met betrekking tot inademingssmaakstoffen.

Synergistische/additieve effecten

Geïsoleerde blootstelling aan bovengenoemde bestanddelen vindt niet plaats voor gebruikers van e-sigaretten. Gelijktijdige blootstelling aan de verschillende verbindingen heeft waarschijnlijk ook additieve en synergetische effecten.

Experimentele en epidemiologische studies naar CV effecten van e-sigaretgebruik

Effecten van acute blootstelling

Er is maar weinig onderzoek gedaan naar chronische blootstelling aan e-sigaretten. Studies naar acute effecten maken meestal gebruik van eenmalige blootstelling. De methodologie en de gebruikte producten variëren per onderzoek, dus het is moeilijk om een absolute conclusie te trekken over de kortetermijnimpact van e-sigaretten op het CV systeem. Het momenteel beschikbare bewijs suggereert echter dat ze niet onschadelijk zijn.

Preklinische studies

Cytotoxiciteit en inflammatoire effecten

In vitro studies hebben aangetoond dat verschillende e-sigaretextracten cytotoxisch zijn bij een concentratie van 50% of 100%. Over het algemeen is de cytotoxiciteit van dampen veel minder dan die van sigarettenrook. Oplossingen of extracten van e-sigaretten lijken echter ook oxidatieve stress en ontsteking in primaire longendotheelcellen te induceren. Opgemerkt moet worden dat de concentratie en inhoud van e-vloeistoffen en dampen in deze in vitro condities verschillen van de verwarmde, verdampte en gemetaboliseerde toestand bij gebruik in vivo. Daarom zullen de effecten waarschijnlijk ook verschillen.

Hartontwikkeling

Aan e-sigaretten blootgestelde hartvoorlopercellen vertoonden tekenen van aanhoudende vertraging in differentiatie. Zebravissen vertoonden ontwikkelingsdefecten zoals ernstige hartafwijkingen, pericardiaal oedeem en verminderde contractiele hartfunctie bij blootstelling aan sigaretten- of e-sigaretextracten. Een controlegroep, blootgesteld aan nicotine alleen, vertoonde de ontwikkelingsdefecten niet.

Bloedplaatjesfunctie

Bloedplaatjes van muizen die zijn blootgesteld aan e-sigaretdamp vertoonden significante hyperactiviteit, waarvan wordt gedacht dat dit wordt gemedieerd door fijnstof of acroleïne. Bloedplaatjes van gezonde vrijwilligers blootgesteld aan dampextract vertoonden upregulatie van pro-inflammatoire markers en bloedplaatjesactivatie, aggregatie en adhesie waren aanzienlijk toegenomen. Blootstelling lijkt op korte termijn dus een pro-trombotische staat te induceren.

Klinische studies

Hartslag en bloeddruk / hemodynamische functies

E-sigaretten veroorzaken op korte termijn verhoging van de hartslag en SBP en DBP. Ze verhogen ook de sympathische zenuwactiviteit. Al deze effecten worden toegeschreven aan de vasoactieve effecten van nicotine. Van huidige apparaten met een hoger nicotinegehalte is aangetoond dat ze effecten die vergelijkbaar zijn met die van traditionele sigaretten.

Oxidatieve stress, endotheeldysfunctie en vaatschade

Bloedmonsters van gezonde vrijwilligers blootgesteld aan e-sigaretten vertoonden na 1 uur hogere niveaus van endotheelvoorlopercellen. Deze cellen zijn belangrijk voor endotheelherstel en verhoogde niveaus fungeren als biomarker voor vaatschade. Gebruikers van e-sigaretten vertonen ook tekenen van verhoogde oxidatieve stress en endotheliale dysfunctie. Een studie die nicotine-bevattende met nicotine-vrije e-sigaretten vergeleek concludeerde dat de oxidatieve stress aan nicotine toe te schrijven leek.

Effecten van chronische blootstelling

Preklinische studies

Hartfunctie

Een studie in muizen toonde aan dat chronische blootstelling (8 maanden, equivalent aan ~25 jaar bij mensen) resulteerde in een aanzienlijk verhoogde arteriële stijfheid, verminderde vasculaire relaxatie in reactie op vaatverwijders en verbeterde reactie op vasculaire constrictoren, zelfs bij lage blootstellingsniveaus. Het niveau van waargenomen vasculaire dysfunctie werd beoordeeld als vergelijkbaar met dat na blootstelling aan roken van traditionele sigaretten. Kortere studies bevestigen het effect op endotheeldysfunctie, die wordt geassocieerd met versnelde atherosclerose en CVD. Een onderzoek bij muizen die gedurende 3-6 maanden werden blootgesteld, toonde verhoogde systemische ontsteking, meer hartfibrose en hogere SBP en een trend naar hogere DBP. Een ander muizenonderzoek onthulde de vorming van DNA-mutagene adducten in verschillende weefsels, waaronder het hart.

Klinische studies

Cardiale sympathische activiteit, ontsteking en oxidatieve stress

Een 1-jaar durend onderzoek onder gebruikers die gewend waren e-sigaretten te roken observeerde een verschuiving van de autonome cardiale balans naar sympathische overheersing, vergeleken met niet-gebruikende controles. LDL-oxideerbaarheid en markers van oxidatieve stress waren ook hoger bij gebruikers van e-sigaretten. Een andere studie meldde activering van de splenocardiale as, een ontstekingssignaleringsnetwerk geïnitieerd door verhoogde sympathische zenuwactiviteit en betrokken bij atherogenese en acute MI. Een observationele studie toonde een 1,79 keer hoger risico voor dagelijkse gebruikers van e-sigaretten om een MI door te maken dan mensen die nooit e-sigaretten hebben gebruikt, na correctie voor andere risicofactoren, waaronder roken. Deze bevindingen moeten in ander onderzoek worden bevestigd.

De controverse / het e-sigaret-debat duurt voort

Studies die geen nadelige effecten aantonen, geven aanleiding tot controverse over risico’s van het gebruik van e-sigaretten en pleiten voor het gebruik ervan als hulpmiddel voor stoppen met roken.

Preklinische studies

Een studie die het effect van sigarettenrookextract en e-sigaret-aërosolextract op de stressrespons evalueerde, toonde aan dat e-sigaret-aërosol niet dezelfde cellulaire stressreacties opwekt als sigarettenrook. De auteurs concludeerden dat e-sigaretten gebruikt kunnen worden als vervanging voor conventionele sigaretten. Een andere studie toonde aan dat sigarettenrook, maar niet e-sigaretten, een remmend effect had op endotheelmigratie in de scratch-wondassay. Deze in vitro modellen suggereren dat e-sigaretten effectief zou kunnen zijn als een voor schadebeperkend alternatief voor traditionele sigaretten. De bevindingen contrasteren echter met de meeste studies tot nu toe.

Klinische studies

Een onderzoek bij gezonde chronische rokers (≥5 sigaretten per dag gedurende ≥2 jaar) toonde geen verschil in effect op arteriële stijfheid bij degenen die traditionele sigaretten of e-sigaretten roken. In een ander onderzoek gebruikten deelnemers die geheel of gedeeltelijk overstapten of volledig stopten met het gebruik van tabak en nicotine, allen 5 dagen e-sigaretten. Die drie groepen vertoonden geen verschil in BP of hartslag, negatieve ademhalingsuitkomsten of ernstige nadelige gezondheidsproblemen. Degenen die overstapten naar e-sigaretten of helemaal stopten met roken, vertoonden zelfs een lagere BP en hartslag en een betere longfunctie. Een ander onderzoek toonde ook aan dat rokers die minderen of stoppen met roken door over te stappen op e-sigaretten, hun SBP op de lange termijn kunnen verlagen.

Deze resultaten zijn gebruikt om te pleiten voor het potentieel van e-sigaretten als een veiliger alternatief voor tabaksigaretten.

Beperkingen

Het is belangrijk om te beseffen dat veel klinische studies weinig statistische power hadden en vrijwilligers includeerden die eerdere of huidige rokers waren, wat de geldigheid van de resultaten beïnvloedt voor andere groepen in de samenleving, zoals jongeren die nog nooit hebben gerookt. Zoals gezegd beperkt de verscheidenheid van gebruikte onderzoeksprotocollen en producten de repliceerbaarheid en maakt dit het moeilijk om concrete conclusies te trekken. Het gebruik van oudere typen e-sigaretten beperkt ook de generaliseerbaarheid van veel bevindingen.

Conclusie

De beschouwde data suggereren dat er onvoldoende gegevens zijn om te concluderen dat het gebruik van e-sigaretten kan leiden tot minder negatieve CV-effecten dan conventionele sigaretten. In plaats daarvan tonen de gepresenteerde studies aan dat e-sigaretten negatieve CV-effecten kunnen veroorzaken via verschillende mechanismen, zoals oxidatieve stress, ontsteking, DNA-schade, arteriële stijfheid en veranderde hemodynamica en bloedplaatjesactiviteit. Grote voorzichtigheid en aarzeling blijft dus gepast voor het gebruik van e-sigaretten, totdat het gezondheidsrisicoprofiel beter is vastgesteld. Studies moeten niet alleen gericht zijn op het effect van nicotine in de e-vloeistof, maar moeten ook de systemische effecten van inhalatie van smaakstofmoleculen onderzoeken. Studies moeten ook andere populaties onderzoeken, waaronder in utero blootstelling om hun gepercipieerde veiligheid als methode voor stoppen met roken tijdens de zwangerschap te onderzoeken.

Vind het review online op Cardiovasc Res

Geeft u goedkeuring aan patiënten als zij e-sigaretten willen gebruiken om te stoppen met roken?

  • 1 ja
  • 2 ja, tijdelijk
  • 3 nee

Deel deze pagina met collega's en vrienden: