Due studi correlati hanno scoperto che gli effetti cardiovascolari delle sigarette e delle sigarette elettroniche sono sorprendentemente simili
Secondo una nuova ricerca pubblicata sulla rivista peer-reviewed dell'Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology (ATVB) (1), due studi correlati, uno sull'uomo e l'altro sui ratti, hanno scoperto che gli effetti cardiovascolari delle sigarette e delle sigarette elettroniche sono sorprendentemente simili e che questi effetti dannosi sulla funzione dei vasi sanguigni sono probabilmente causati dall'irritazione delle vie aeree a causa dell'inalazione di una sostanza estranea, piuttosto che di un componente specifico del fumo di sigaretta o del vapore di sigaretta elettronica (aerosol).
È noto che il fumo di sigaretta e lo svapo di sigaretta elettronica causano disfunzione endoteliale, l'incapacità dei grandi vasi sanguigni di aprirsi abbastanza da fornire sangue sufficiente al cuore e ad altri tessuti. Questo può essere un predittore precoce di malattie cardiovascolari. Le cellule endoteliali rivestono l'interno di tutti i vasi sanguigni e regolano l'apertura dei vasi sanguigni, lo scambio di sostanze tra il flusso sanguigno e i tessuti circostanti e le risposte immunitarie e infiammatorie.
«L'obiettivo di questo progetto era determinare perché un numero crescente di prodotti del tabacco per via inalatoria, comprese le sigarette combustibili, i prodotti del tabacco riscaldati e le sigarette elettroniche, compromettono tutti la funzione endoteliale nonostante le differenze fondamentali in questi prodotti», ha affermato il ricercatore capo di entrambi gli studi Matthew L. Springer, Ph.D. (2), professore di medicina nella divisione di cardiologia presso l'Università della California, San Francisco. «Migliaia di sostanze chimiche sono state identificate nel fumo di tabacco, alcune delle quali sono presenti anche negli aerosol delle sigarette elettroniche, sia come ingrediente originale che come prodotto di reazione chimica del processo di riscaldamento. Abbiamo cercato di scoprire quale componente specifico del fumo o del vapore di sigaretta elettronica potrebbe essere responsabile dell'interferenza con la capacità dei vasi sanguigni di funzionare in modo efficiente».
Springer e colleghi hanno condotto due studi per valutare gli effetti del fumo e dello svapo sulla funzione cardiovascolare sia nei ratti che nell'uomo.
La compromissione della funzione endoteliale dovuta al fumo di sigaretta non è causata da un costituente specifico del fumo, ma dall'input vagale delle vie aeree
Nello studio sui ratti, la dilatazione arteriosa flusso-mediata (FMD), che è la capacità dei vasi sanguigni di allargarsi, è stata misurata prima e dopo l'esposizione al fumo da quattro tipi di sigarette combustibili tradizionali: nicotina convenzionale, nicotina ridotta, nicotina con aggiunta di mentolo e nicotina ridotta con aggiunta di mentolo. Il mentolo viene aggiunto a molti prodotti del tabacco e può ridurre l'irritazione causata dal fumo, specialmente tra i nuovi fumatori, e può svolgere un ruolo importante nel facilitare la dipendenza da nicotina.
I risultati dello studio hanno rilevato che la dilatazione dei vasi sanguigni è stata ridotta dopo l'uso di tutti e quattro i tipi di sigarette, con l'entità della riduzione che variava dal 20 al 46%, a seconda del tipo di sigaretta. La nicotina non era necessaria per la compromissione della funzione vascolare, tuttavia, livelli più elevati di nicotina erano associati a una maggiore diminuzione dell'afta epizootica rispetto a livelli più bassi di nicotina e il mentolo era associato a una minore diminuzione dell'afta epizootica rispetto ai prodotti non a base di mentolo.
Il dottor Springer ha sottolineato che la constatazione che l'aggiunta di mentolo ha comportato una minore gravità della compromissione della dilatazione flusso-mediata non deve essere interpretata in modo eccessivo per suggerire che il mentolo è un additivo benefico nei prodotti da fumo e da svapo perché la compromissione era ancora sostanziale e il mentolo ha altri dannosi effetti.
I ratti sono stati anche esposti a due dei principali gas presenti sia nel fumo che nell'aerosol delle sigarette elettroniche, nonché a nanoparticelle di carbonio pulite per valutare gli effetti di questi tipi di componenti sulla dilatazione dei vasi sanguigni. I gas e le particelle di carbonio hanno avuto effetti di deterioramento simili al fumo di tabacco intero, nonostante rappresentino componenti chimiche e fisiche del fumo completamente diverse.
«Poiché la dilatazione flusso-mediata era compromessa dal fumo intero, dai componenti in fase gassosa del fumo e dalle semplici particelle di carbonio, senza un singolo costituente responsabile in modo univoco, abbiamo quindi esplorato se il meccanismo implicasse una comune risposta di irritazione delle vie aeree che coinvolgono il nervo vago», ha detto il professor Springer.
Il nervo vago è un componente importante del sistema nervoso parasimpatico, che controlla le funzioni involontarie degli organi interni. È responsabile della regolazione della digestione, della frequenza cardiaca, della frequenza respiratoria, della dilatazione vascolare, delle risposte infiammatorie e delle funzioni polmonari, come il riflesso della tosse e la produzione di muco.
Per testare questa ipotesi, i ricercatori hanno esposto al fumo i topi anestetizzati dopo aver reciso i nervi vaghi. Hanno scoperto che impedire ai segnali nervosi nei polmoni dei ratti di raggiungere il resto del corpo impediva completamente qualsiasi danno funzionale vascolare dovuto al fumo. Questi risultati suggeriscono che la disfunzione endoteliale può essere causata da un meccanismo dipendente dal nervo vago risultante dall'irritazione respiratoria e dai nervi sensoriali polmonari.
«Siamo rimasti sorpresi di scoprire che non è un materiale estraneo specifico che viene inalato a causare effetti cardiovascolari dannosi: è il fatto che in primo luogo viene inalato un qualche tipo di irritante, indipendentemente da cosa fosse», ha detto Springer. «È probabile che tutti i prodotti inalati abbiano effetti dannosi simili sulla funzione vascolare». Il dottor Springer ha osservato che la mancanza di una tossina specifica che spiega la compromissione vascolare significa che le agenzie di regolamentazione non possono fare affidamento sul divieto di ingredienti specifici per evitare effetti negativi dei prodotti inalati.
I coautori sono Pooneh Nabavizadeh, MD; Jiangtao Liu, MD; Poonam Rao, MD; Sharina Ibrahim, M.Sc.; Daniel D. Han, BA; Ronak Derakhshandeh, M.Sc.; Huiliang Qiu, MD; Xiaoyin Wang, MD; Stanton A. Glantz, Ph.D.; e Suzaynn F. Schick, Ph.D. Le rivelazioni degli autori sono elencate nel manoscritto.
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni dal National Heart, Lung, and Blood Institute, una divisione del National Institutes of Health (NIH) e dal Food and Drug Administration Center for Tobacco Products degli Stati Uniti; il National Cancer Institute presso il NIH e con il supporto della Elfenworks Foundation (in memoria di Deb O'Keefe) e della Roy E Thomas Medical Foundation.
L'uso cronico di sigaretta elettronica compromette la funzione endoteliale a livello fisiologico e cellulare
Il secondo studio è stato condotto in più centri e ha incluso individui che hanno riferito di aver fumato regolarmente sigarette combustibili, persone che hanno riferito di aver utilizzato regolarmente prodotti per sigarette elettroniche e persone che non hanno segnalato l'uso di prodotti a base di nicotina. La salute cardiovascolare di tutti i partecipanti è stata valutata in un unico momento, con i ricercatori che hanno misurato la funzione endoteliale ed eseguito esperimenti di coltura cellulare per valutare l'associazione dell'uso cronico di sigaretta elettronica sui livelli di danno vascolare. Le misure includevano la produzione di ossido nitrico, una molecola chiave per il corretto funzionamento dei vasi sanguigni, e la permeabilità delle cellule endoteliali, che riflette la facilità con cui le sostanze possono fuoriuscire dai vasi sanguigni. L'aumento della permeabilità dei vasi porta alla fuoriuscita di molecole più grandi e può contribuire all'edema.
Lo scienziato spiega: «Poiché il fumo di sigaretta combustibile e l'aerosol di sigaretta elettronica che le persone inalano non hanno contatto diretto con i vasi sanguigni, e il sangue sì, abbiamo prelevato siero del sangue (il liquido limpido nel sangue che rimane dopo la coagulazione) da ogni partecipante e metterlo in contatto con le cellule endoteliali in un piatto di coltura per valutare come i diversi campioni di siero hanno influenzato il comportamento funzionale di quelle cellule. Ciò ci ha permesso di studiare gli effetti sulle cellule endoteliali di sostanze contenute nel fumo/aerosol che vengono assorbite attraverso i polmoni ed entrano nel flusso sanguigno, e anche qualsiasi altra molecola circolante che il corpo potrebbe produrre in risposta all'inalazione del fumo e/o dell'aerosol, comprese le proteine coinvolte nella risposta infiammatoria».
Lo studio ha incluso 120 adulti, di età compresa tra 21 e 50 anni, senza malattie cardiovascolari. I partecipanti includevano persone che avevano fumato più di 5 sigarette combustibili al giorno per un anno o più; persone che hanno utilizzato dispositivi di sigaretta elettronica 5 o più volte a settimana per 3 mesi o più; e persone che attualmente non fumavano o svapavano.
L'analisi ha rilevato che lo svapo prolungato e il fumo di sigaretta causano entrambi cambiamenti nel sangue che influenzano la funzione endoteliale, sebbene in modi diversi.
- Le cellule endoteliali sommerse dal siero del sangue sia delle persone che avevano fumato regolarmente che di quelle che svapavano regolarmente hanno rilasciato meno ossido nitrico, il che significa che le cellule endoteliali erano funzionalmente danneggiate.
- L'aerosol condensato della sigaretta elettronica non ha ridotto direttamente la produzione di ossido nitrico, indicando che le sostanze nel sangue che alteravano la produzione di ossido nitrico non provenivano direttamente dall'aerosol e invece erano prodotte dall'organismo in risposta all'inalazione.
- L'aerosol condensato della sigaretta elettronica non ha ridotto direttamente la produzione di ossido nitrico, indicando che le sostanze nel sangue che alteravano la produzione di ossido nitrico non provenivano direttamente dall'aerosol e invece erano prodotte dall'organismo in risposta all'inalazione.
- Il siero del sangue delle persone che svapavano regolarmente, anche se non di quelle che fumavano regolarmente, ha aumentato la permeabilità delle cellule endoteliali consentendo a più sostanze di passare attraverso le cellule e facendole comportare più come quelle dei vasi sanguigni che perdono, che possono causare edema tissutale.
- Il siero del sangue dei partecipanti che svapavano regolarmente ha anche indotto le cellule endoteliali a produrre molecole che causano lo stress ossidativo, che è lo squilibrio dei radicali liberi e degli antiossidanti nel corpo e può causare danni alle cellule e ai tessuti.
- Le persone che usavano regolarmente sigarette elettroniche e quelle che fumavano sigarette combustibili hanno mostrato cambiamenti nei biomarcatori circolanti di infiammazione, fattori di coagulazione del sangue e adesione cellulare rispetto alle persone che non fumavano o svapavano regolarmente.
- Alcuni biomarcatori infiammatori erano elevati nel siero del sangue di persone che fumavano regolarmente sigarette combustibili, sebbene non tra coloro che usavano sigarette elettroniche. Tuttavia, altri biomarcatori infiammatori erano elevati nel siero del sangue delle persone che svapavano regolarmente, sebbene non in quelle che fumavano regolarmente sigarette combustibili.
«I modelli distinti di questi biomarcatori di rischio di malattie cardiache nel siero del sangue di consumatori frequenti di sigarette combustibili e prodotti di sigarette elettroniche indicano che, nonostante gli effetti fisiologici simili, l'uso di sigarette elettroniche e il fumo innescano risposte molecolari fondamentalmente diverse. I nostri risultati suggeriscono che lo svapo, anche se non si fumano sigarette combustibili, provoca cambiamenti nel sangue che aumentano il rischio di perdite nei vasi sanguigni e che sia il fumo che lo svapo provocano cambiamenti nel sangue che portano a disfunzione endoteliale e un aumento del rischio di future malattie cardiovascolari eventi in persone altrimenti sane», ha detto Springer.
Lo studio ha anche rilevato che la dilatazione flusso-mediata era significativamente inferiore (di oltre il 5%) tra i partecipanti che usavano regolarmente sigarette elettroniche e quelli che fumavano regolarmente sigarette combustibili rispetto alle persone che non fumavano né svapavano. In ricerche precedenti, una riduzione del 2% della dilatazione dei vasi è stata associata a un aumento del 15% del rischio di malattie cardiache, suggerendo che l'impatto del fumo e dello svapo è clinicamente significativo.
Lo scienziato continua: «È importante che le autorità di regolamentazione, i medici e il pubblico si rendano conto che lo svapo non è innocuo. Il fumo e lo svapo possono avere effetti cardiovascolari dannosi simili, ma ogni condizione provoca alcuni effetti potenzialmente dannosi. Queste differenze indicano che l'uso di un doppio prodotto, ovvero fumare sigarette combustibili e anche utilizzare prodotti per sigarette elettroniche, potrebbe effettivamente essere peggiore per la salute vascolare rispetto al fumo o allo svapo da solo».
I coautori sono Leila Mohammadi, MD, Ph.D.; Daniel D. Han, BA; Fengyun Xu, Ph.D.; Abele Huang, BA; Ronak Derakhshandeh, M.Sc.; Poonam Rao, MD; Adam Whitlatch, BS; Jing Cheng, MD, MS, Ph.D.; Rachel J. Keith, Ph.D., APRN; Naomi M. Amburgo, MD, MS, FAHA; Peter Ganz, MD; Judith Hellman MD; e Suzaynn F. Schick, Ph.D. Le rivelazioni degli autori sono elencate nel manoscritto.
Questa ricerca è stata supportata da sovvenzioni del National Heart, Lung, and Blood Institute, una divisione del National Institutes of Health (NIH), dal Food and Drug Administration Center for Tobacco Products degli Stati Uniti e da una sovvenzione del National Cancer Institute presso il NIH . Il dottor Mohammadi è sostenuto da una borsa di studio post-dottorato dall'American Heart Association e dalla Elfenworks Foundation in memoria di Deb O'Keefe, sebbene non specificamente per questa ricerca.
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Riferimenti:
(1) Smoking and vaping had overlapping adverse health effects, dual product use may be worse
(4) American Heart Association
Descrizione foto: Uomo che soffia fumo di sigaretta elettronica - svapo. - Credit: American Heart Association.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Smoking and vaping had overlapping adverse health effects, dual product use may be worse