Οξείες επιδράσεις του ηλεκτρονικού τσιγάρου στην πνευμονική λειτουργία και στους εκπνεόμενους φλεγμονώδεις μεσολαβητές σε ασθενείς με βρογχικό άσθμα

Abstract

Introduction: Electronic cigarette (EC) is a novel product that is marketed as an alternative to tobacco cigarette. Its effects on human health have not been investigated widely yet, especially in specific populations such as patients with asthma. Moreover, evidence suggests that many EC compounds might contribute in the pathogenesis of asthma. Lung function seems to deteriorate by the use of EC in this population, while airway inflammation alters, with the aggravation of T-helper-type-2 (Th2) inflammation being the most prominent but not the exclusive effect. EC also seems to worsen asthma symptoms and the rate and severity of exacerbations in asthmatics who are current vapers, whilst evidence suggests that its effectiveness as a smoking cessation tool might be limited. Aim: The aim of this study is to investigate the acute changes in pulmonary function and airway inflammation in asthma patients after the use of EC compared with healthy smokers. Methods: We randomly selected 25 smokers suffering from stable asthma receiving ‘‘step 3’’ treatment according to global initiative for asthma (GINA) guidelines with no other co-morbidities and 25 healthy smokers matched with the baseline characteristics of the asthmatic patients. The participants were subjected to pulmonary function tests (PFTs), impulse oscillometry (IOS), fraction of exhaled nitric oxide (FENO) measurement and exhaled breathe condensate (EBC) gathering before and after the use of one EC with nicotine for 5 minutes. From EBC, pH and the concentrations of interleukins 1b, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 17A (IL-1b, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, IL-13, IL-17A), tumor necrosis factor-alpha (TNF-a), 8-isoprostane (ISO8) and leukotriene B4 (LTB4) were measured. Results: Forced expiratory volume in 1 second / forced vital capacity ratio (FEV1/FVC), peak expiratory flow (PEF) and expiratory reserve volume (ERV) declined in asthma patients after EC use by 0.61% (p = 0.040), 0.46 L/s (p = 0.003) and 0,15 L (p = 0.051) respectively. Diffusion lung capacity was also worsened after EC use. Impedance at 5 Hz and resistances at 5, 10, 15, 20, 25 and 35 Hz increased in both groups. FENO and EBC’s pH were increased in asthma patients after EC use by 3.60 ppb (p = 0.001) and 0.15 (p = 0.014), while they decreased in control group by 3.28 ppb (p < 0.001) and 0.12 (p = 0.064) respectively. The concentrations of IL-1b, IL-8, IL-10, IL-13, IL-17A, TNF-a and ISO8 in EBC were increased in asthma group after EC use, something that did not apply in control group, while the changes in concentrations of IL-1b and IL-4 before and after EC between the two groups differed significantly (p = 0.017 and p = 0.009 respectively). Conclusions: Both pulmonary function and airway inflammation deteriorated acutely after EC use in asthma patients, while in healthy controls the respective outcomes were not of the same gravity.

Εισαγωγή: Το ηλεκτρονικό τσιγάρο είναι ένα νέο προϊόν που κυκλοφόρησε σαν εναλλακτική προς το συμβατικό τσιγάρο. Οι επιδράσεις του στην ανθρώπινη υγεία δεν έχουν διερευνηθεί ακόμα σε βάθος, ειδικά σε συγκεκριμένους πληθυσμούς όπως οι ασθενείς με άσθμα. Η τρέχουσα βιβλιογραφία υποδεικνύει ότι πολλά συστατικά του ηλεκτρονικού τσιγάρου μπορεί να συμβάλουν στην παθογένεση του άσθματος. Η πνευμονική λειτουργία φαίνεται να επιδεινώνεται με τη χρήση του ηλεκτρονικού τσιγάρου ενώ η φλεγμονή των αεραγωγών μεταβάλλεται, με την επιδείνωση της Th2 φλεγμονής να είναι η πιο προεξέχουσα. Το ηλεκτρονικό τσιγάρο επιδεινώνει τα συμπτώματα, το ρυθμό και τη σοβαρότητα των παροξύνσεων του άσθματος, ενώ τα στοιχεία υποδεικνύουν ότι η αποτελεσματικότητά του σαν εργαλείο διακοπής του καπνίσματος μάλλον είναι περιορισμένη. Σκοπός: Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να διερευνήσει τις οξείες μεταβολές στην πνευμονική λειτουργία και στη φλεγμονή των αεραγωγών μετά τη χρήση του ηλεκτρονικού τσιγάρου σε ασθενείς με άσθμα σε σύγκριση με υγιείς καπνιστές. Μέθοδοι: Επιλέξαμε τυχαία 25 καπνιστές που είχαν σταθερό άσθμα λαμβάνοντας ‘‘βήμα 3’’ θεραπεία σύμφωνα με τις κατευθυντήριες οδηγίες της Global Initiative for Asthma (GINA) χωρίς άλλες συννοσηρότητες και 25 υγιείς καπνιστές με αντίστοιχα βασικά χαρακτηριστικά με τους ασθματικούς ασθενείς. Οι συμμετέχοντες υπεβλήθησαν σε δοκιμασίες πνευμονικής λειτουργίας (PFTs), παλμική ταλαντωσιμετρία (IOS), μέτρηση του εκπνεόμενου μονοξειδίου του αζώτου τους (FeNO) και συγκέντρωση του εκπνεόμενου συμπύκνωμα του αέρα τους (EBC) πριν και μετά τη χρήση ενός ηλεκτρονικού τσιγάρου με νικοτίνη για 5 λεπτά. Από το EBC, μετρήθηκαν το pH του και οι συγκεντρώσεις των ιντερλευκινών 1b, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 17A (IL-1b, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, IL-13, IL-17A), του παράγοντα νέκρωσης όγκων-άλφα (TNF-a), του 8-ισοπροστάνιου (ISO8) και του λευκοτριενίου B4 (LTB4). Αποτελέσματα: Ο λόγος του βίαια εκπνεόμενου όγκου στο 1 δευτερόλεπτο / τη βίαια ζωτική χωρητικότητα (FEV1 / FVC), η μέγιστη εκπνευστική ροή (PEF) και ο εφεδρικός εκπνευστικός όγκος (ERV) επιδεινώθηκαν στους ασθενείς με άσθμα μετά τη χρήση του ηλεκτρονικού τσιγάρου κατά 0.61% (p = 0.040), 0.46 L/s (p = 0.003) και 0,15 L (p = 0.051) αντίστοιχα. Η διαχυτική ικανότητα του πνεύμονα επίσης επιδεινώθηκε μετά τη χρήση του ηλεκτρονικού τσιγάρου. Οι ολικές αναπνευστικές αντιστάσεις στα 5 Hz και οι αντιστάσεις στα 5, 10, 15, 20, 25 και 35 Hz αυξήθηκαν και στις δύο ομάδες. Το FeNO και το pH του EBC αυξήθηκαν στους ασθενείς με άσθμα μετά τη χρήση του ηλεκτρονικού τσιγάρου κατά 3.60 ppb (p = 0.001) και 0.15 (p = 0.014), ενώ μειώθηκαν στην ομάδα ελέγχου κατά 3.28 ppb (p < 0.001) και 0.12 (p = 0.064) αντίστοιχα. Οι συγκεντρώσεις των IL-1b, IL-8, IL-10, IL-13, IL-17A, TNF-a και ISO8 στο EBC αυξήθηκαν στην ομάδα του άσθματος μετά τη χρήση του ηλεκτρονικού τσιγάρου, κάτι που δε συνέβη στην ομάδα ελέγχου, ενώ οι αλλαγές στις συγκεντρώσεις των IL-1b και IL-4 πριν και μετά το ηλεκτρονικό τσιγάρο μεταξύ των δύο ομάδων διέφεραν σημαντικά (p = 0.017 και p = 0.009 αντίστοιχα). Συμπεράσματα: Τόσο η πνευμονική λειτουργία όσο και η φλεγμονή των αεραγωγών επιδεινώνονται οξέως μετά τη χρήση του ηλεκτρονικού τσιγάρου από τους ασθματικούς ασθενείς, ενώ στην ομάδα ελέγχου των υγιών καπνιστών τα αντίστοιχα αποτελέσματα δεν ήταν της ίδιας βαρύτητας.