電子タバコのエアロゾルとタバコの煙がマウスの心血管系、胃腸系、腎臓系に及ぼす毒性影響
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電子タバコのエアロゾルとタバコの煙がマウスの心血管系、胃腸系、腎臓系に及ぼす毒性影響

Apr 18, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12366 (2023) この記事を引用

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26 オルトメトリック

メトリクスの詳細

電子タバコ (EC) は紙巻きタバコよりも害が少ないと示唆されていますが、その害を軽減する可能性の全範囲についての研究はまだ不足しています。 この研究は、EC エアロゾルとタバコの煙 (CS) が長期間暴露した後のマウスの心血管、胃腸、腎臓の機能に及ぼす影響を評価することを目的としていました。 48 匹の C57BL/6J 雄マウスをランダムにグループ分けし、新鮮な空気 (対照)、低用量および高用量の緑豆風味の EC エアロゾル (EC1L、6 mg/kg、EC1H、12 mg/kg)、スイカに曝露しました。低用量と高用量のフレーバー付き EC エアロゾル (EC2L、6 mg/kg、EC2H、12 mg/kg)、最後にタバコの煙 (CS、6 mg/kg) です。 10 週間の曝露後、EC 群と CS 群の両方で心拍数が増加し、血中酸素飽和度に対する CS の影響は EC 群よりも有意に高かった (P < 0.01)。 心臓組織のプロテオミクス分析により、EC および CS 曝露からの重複した差次的発現タンパク質が Crip2 であることが示されました。 消化器系では、CS群では口腔粘膜が著しく損傷していた。 CS と比較すると、EC は、この研究で焦点を当てたほとんどの指標に対する悪影響が大幅に減少しました。

喫煙は喫煙者と傍観者の両方にとって大きな健康上の脅威であり、世界中で 10 億人以上の喫煙者が常習的にタバコを使用しており、その数は今も増え続けています 1、2、3。 喫煙が肺がん、心血管疾患、呼吸器疾患などの多くの病気を引き起こすことはよく知られています4,5。 タバコの煙 (CS) には、9,000 を超える化学物質と 69 を超える既知のヒト発がん物質が含まれています6。

電子タバコ (EC) は比較的新しく開発中のニコチン吸入システム 7 であり、ニコチンを含むまたは含まないフレーバー電子リキッドのエアロゾル化混合物を生成します 8。 近年、市場には 4 世代の EC デバイスが登場しており、最新のものはクローズド ポッド電子タバコ 9,10 です。 形状やサイズが異なるにもかかわらず、すべての EC は同様に機能し、通常、リチウムイオン電池の電源、リキッドと制御回路を保持するケース、リキッドを気化させる気化器またはヒーターの 3 つの主要コンポーネントで構成されます。液体11、12。 EC の売上は一部の市場で過去 10 年間に急激に増加しており、EC は数十億ドル規模の産業となっている 13。そのため、EC の安全性に対する懸念も高まっています 14。

EC は紙巻きタバコの代替品と考えられており、従来の紙巻きタバコの煙に含まれる有害化合物よりも有害な化合物が 9 ~ 450 分の 1 少ないです 15。 しかし、これは EC に悪影響がないことを意味するものではありません 16。 研究では、EC エアロゾルからニコチン、香料、揮発性有機化合物 (VOC)、ピリジン、カルボニル化合物など 17,18 を含む約 250 種類の化学物質が検出されており、これらは呼吸器系 19,20、中枢神経系 21、免疫系 22,23、喉、口内炎24. 最近の研究では、EC の使用が炎症、酸化ストレス、血行動態の不均衡に関連していることが報告されています 25。 したがって、EC の安全性またはリスク、および禁煙の補助手段としての可能性を確立するには、EC の急性および慢性効果に関するさらなる実験および臨床研究が必要です。

研究では、喫煙が多くの病気を引き起こすことが示されています26、27、28、29。 しかし、さまざまな曝露条件が心血管系、胃腸系、腎臓系の主要臓器に及ぼす影響はよくわかっていません。 電子タバコによる害は、暴露量、暴露時間、電子リキッドの組成など、多くの要因に関連しています。 したがって、EC/CS 曝露に関わる複数の変数を評価する必要があります。 ニコチンは紙巻きタバコの主な中毒性成分であり、その含有量は市場で販売される EC では異なります30。 EC におけるニコチンの分布動態の違いは、心血管系や胃腸管に異なる影響をもたらす可能性があるため、EC におけるニコチンの放出とその濃度が CS と同様の毒性を引き起こすかどうかを判断するには、さらなる研究が不可欠です。 さらに、EC エアロゾル中の特定の香料分子が呼吸器疾患を引き起こす可能性があることが多くの研究で示されています 31,32,33 が、心血管系や胃腸系に対するそれらの影響は不明のままです。 したがって、EC フレーバーによって引き起こされる心血管系および胃腸系の特定の変化を評価する研究も、EC の健康リスクを判断するために重要である可能性があります。

 1.3 and P value < 0.05. Bioinformatic analysis was performed using the OmicStudio tools at https://www.omicstudio.cn/tool36. The function of the identified proteins was analyzed using gene ontology (GO) terms./p> 0.05) (Suppl. Fig. S1). Compared with the control group, 10 weeks of exposure to EC and CS had no significant changes in the basic morphology and function of the heart (Suppl. Fig. S2). As shown in Fig. 1a, compared with the control group, the blood oxygen saturation of EC1L, EC1H and EC2H decreased significantly (P < 0.05), while which was more pronounced in the CS group (P < 0.01). Compared with the CS group, the blood oxygen saturation in all EC groups increased with statistical difference (P < 0.01). Compared with the control group, the heart rate of mice in other five groups increased to varying degrees. Among them, the heart rate in CS increased more, but there was no significant difference among the EC groups (Fig. 1b). This suggests that CS exposure was more likely to induce a decrease in blood oxygen saturation and affect circulatory physiological function than EC exposure. Masson staining of the heart (Fig. 1c) showed that the myocardial fibers in each group were arranged orderly, the cytoplasm was rich and uniform, and there was no obvious increase in collagen fibers. Compared with the control, the cardiac index of EC and CS increased, which was most obvious in the CS (Fig. 1d), and there was no significant difference between all the other groups. The results indicated that 10 weeks of exposure to EC and CS caused no obvious pathological damage to the heart./p> 1.3 and P value < 0.05, the differentially expressed proteins were screened. Among them, the expression of 14 proteins were up-regulated and 16 proteins were down-regulated in the EC1L group, 26 proteins were up-regulated and 23 proteins were down-regulated in the EC1H group, 15 proteins were up-regulated and 12 proteins were down-regulated in the EC2L group, 36 proteins were up-regulated and 30 proteins were down-regulated in the EC2H group, and 22 proteins were up-regulated and 25 proteins were down-regulated in the CS group (Fig. 2a). Venn diagrams (Fig. 2b) showed that only one protein cysteine-rich protein 2 (Crip2) overlapped in all the EC and CS groups. The heat map (Fig. 2c) showed that the common differentially expressed proteins were mainly immunoglobulin heavy constant gamma 2C (Ighg2c) and Crip2 between EC1 and CS, and NGG1 interacting factor 3-like 1 (Nif3l1), NHL repeat-containing protein 2 (Nhlrc2) and Crip2 between EC2 and CS. Though the expression of Ighg2c and Nif3l1 were down-regulated, and Nhlrc2 and Crip2 were up-regulated in all the sample groups, while the trend of up-regulated or down-regulated expression was more obvious in CS group, although with no significant difference./p>