Афилиации Eudowood Division of Pediatric Respiratory Sciences, Johns Hopkins School of Medicine, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати, Център за върхови постижения на Julius B. Richmond, Американска академия по педиатрия, Elk Grove Village, Илинойс, Съединени американски щати

електронни

Афилиация Eudowood Отдел по педиатрични дихателни науки, Медицинско училище "Джон Хопкинс", Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати

Афилиация Eudowood Отдел по педиатрични дихателни науки, Медицинско училище "Джон Хопкинс", Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати

Афилиации Eudowood Division of Pediatric Respiratory Sciences, Johns Hopkins School of Medicine, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати, Отдел по белодробна и критична медицина, Медицински департамент, Johns Hopkins School of Medicine, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати

Отделение за белодробна и критична медицина, Медицински отдел, Медицинско училище "Джон Хопкинс", Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати

Афилиации Eudowood Division of Pediatric Respiratory Sciences, Johns Hopkins School of Medicine, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати, Център за върхови постижения на Julius B. Richmond, Американска академия по педиатрия, Elk Grove Village, Илинойс, Съединени американски щати

Отделение за белодробна и критична медицина, Медицински отдел, Медицинско училище "Джон Хопкинс", Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати

Принадлежност Julius B. Richmond Center of Excellence, Американска академия по педиатрия, Elk Grove Village, Илинойс, Съединени американски щати

Принадлежности Julius B. Richmond Center of Excellence, Американска академия по педиатрия, Elk Grove Village, Илинойс, Съединени американски щати, Отдел по обща педиатрия, Масачузетска болница и Харвардско медицинско училище, Бостън, Масачузетс, Съединени американски щати

Принадлежности Julius B. Richmond Center of Excellence, Американска академия по педиатрия, Elk Grove Village, Илинойс, Съединени американски щати, Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати

Агенция по фармакология, Вашингтонски държавен университет, Спокейн, Вашингтон, Съединени американски щати

Агенция по фармакология, Вашингтонски държавен университет, Спокейн, Вашингтон, Съединени американски щати

  • Шарън А. Макграт-Мороу,
  • Мадока Хаяши,
  • Анджела Ахерера,
  • Армандо Лопес,
  • Алла Малинина,
  • Джоузеф М. Колако,
  • Енид Нептун,
  • Джонатан Д. Клайн,
  • Джонатан П. Виникков,
  • Патрик Брейс

Фигури

Резюме

Предистория/цел

Емисиите от електронни цигари (електронни цигари) представляват потенциално нова опасност за новородените чрез вдишване, дермален и орален контакт. Излагането на никотин, съдържащи Е-цигари, може да причини значителна системна абсорбция при новородени поради възможността за многократна експозиция. Системната абсорбция на никотин и съставките на емисиите от електронни цигари може да повлияе неблагоприятно върху теглото и развитието на белите дробове при новороденото. За да отговорим на тези въпроси, ние изложихме новородените мишки на емисии на електронни цигари и измерихме системни нива на котинин и алвеоларен белодробен растеж.

Методи/Основни резултати

Неонаталните мишки са били изложени на електронни цигари през първите 10 дни от живота. Патроните за електронни цигари съдържаха или 1,8% никотин в пропилей гликол (PG), или само PG носител. Ежедневните тегла, нивата на котинин в плазмата и урината и растежът на белите дробове, използвайки метода на алвеоларното средно линейно пресичане (MLI), се измерват на 10 дни от живота и се сравняват с контролите на въздуха в стаята. Мишките, изложени на 1,8% никотин/PG, имат 13,3% намаление на общото телесно тегло в сравнение с контрола на въздуха в стаята. Установено е, че нивата на плазмен котинин са повишени при новородени мишки, изложени на 1,8% никотин/PG E-цигари (средно 62,34 ± 3,3 ng/ml). След коригиране на пола и теглото, при мишките, изложени на никотин, се установява умерено нарушен растеж на белите дробове от MLI в сравнение с мишките за контрол на въздуха в стаята (p Фигура 1. Ефект на емисиите на електронни цигари върху общото телесно тегло и средното линейно пресичане.

A. Неонаталните мишки и техните майки бяха поставени в камера и изложени на емисии на електронни цигари, започвайки от 24 часа живот. Контролните мишки, съвпадащи с възрастта, се държат във въздуха в стаята. Мишките са били изложени или на 0% никотин/PG, или на 1,8% никотин/PG, веднъж на ден (400 μl патрон) през първите два дни от живота, след това два пъти на ден в продължение на допълнителни 7 дни. Стайни въздушни мишки в първо и второ изпитване са значително по-тежки в дните от живота 6 и 3, съответно в сравнение с възрастовите 1,8% изложени на никотин/PG мишки (* p Фигура 2. Намалена клетъчна пролиферация във въздушните пространства на новородени мишки, изложени на 1,8% никотин/PG.

A. Стрелките сочат към KI67 оцветяване във въздушните пространства на 10-дневни новородени мишки. Б. Количественото определяне на оцветяването с KI67 показва значително по-малко оцветяване с KI67 при 10-дневни новородени мишки, хронично изложени на 1,8% никотин/PG в сравнение с мишки, третирани с въздух в стаята и 0% мишки, третирани с никотин/PG. (n = 8 на група, лентите за грешки отразяват стандартната грешка на средната стойност).

Нива на котинин в плазмата и урината при новородени мишки, изложени на емисии на Е-цигари

Като маркер за хронична абсорбция на никотин, нивата на котинин в плазмата и урината са измерени при новородени мишки от първо проучване, (маса 1). Мишките, изложени на въздух в стаята и 0% никотин/PG, са имали плазмени нива на котинин под 5 ng/ml и нива на котинин в урината, по-малко от 10 ng/ml на 10 дни от живота. За разлика от новородените мишки, изложени на 1,8% никотин/PG, са имали средно плазмено ниво от 62,3 ± 3,3 ng/ml и средно ниво на котинин в урината от 892,5 ± 234 ng/ml за 10 дни от живота. Използвайки линейна регресия, коригирана за пола, установихме значителна връзка между общото телесно тегло и нивото на котинин в плазмата (p Таблица 1. Нива на котинин в плазмата и урината при 10-дневни мишки.

Дискусия

В това проучване ние демонстрирахме, че новородените мишки, изложени на 1,8% никотин/PG, съдържащи емисии на Е-цигари за един или два пъти на ден, са имали повишени нива на котинин в плазмата и урината и нарушен алвеоларен растеж на десетдневна възраст. Новородените мишки, изложени на 1,8% никотин/PG, са имали по-големи средни линейни интерсекти и намалена експресия KI67, което показва умерено, но значително инхибиране на алвеоларния растеж при мишките, изложени на никотин. Освен това, новороденото тегло корелира с плазмените нива на котинин при изложени на никотин мишки с по-високи плазмени нива на котинин, открити при новородени мишки с по-ниско тегло. Констатациите от това проучване показват, че излагането на никотин, съдържащи Е-цигари, може да причини системно усвояване на никотин и умерено увреждане на белодробния растеж през ранния постнатален живот.

Високите средни нива на котинин в плазмата и урината, които са измерени при новородените мишки в нашето проучване, вероятно отразяват абсорбцията на никотин чрез многократни пътища на навлизане. Новородените и бебетата са по-склонни да абсорбират по-високи нива на никотин и други замърсители на Е-цигари през кожата. Това се дължи отчасти на по-голямата повърхност на кожата спрямо теглото на новороденото и незрялата епидермална бариера, която може да бъде особено забележима при недоносени бебета. [16] В допълнение, по-високата честота на дишане при новородени и кърмачета може да доведе до по-голямо отлагане и абсорбция на никотин през дихателните пътища. Също така високите нива на котинин в плазмата и урината в новородените мишки, изложени на никотинови емисии на Е-цигари, може да се дължат на малките камери, използвани за моделиране на вътрешна среда, в която бебето е в непосредствена близост до потребител на болногледач на Е-цигари. Освен това новородените и кърмачетата са по-склонни да поглъщат нехранителни продукти, замърсени с никотин. [7; 8] В подкрепа на този път на навлизане е проучване, което установява, че никотинът, съдържащ Е-цигари, може да бъде източник за излагане на никотин от трети страни. [17]

Токсичността от дадено вещество може да бъде повишена при кърмачето поради незрял метаболизъм на лекарството. [18] Демпси и колеги изследват метаболизма на никотина при новородени бебета, за които е установено, че има котинин в кръвта им от пъпната връв. Те установили, че новородените имат полуживот на никотин 3 до 4 пъти по-голям от този на възрастните, докато полуживотът на котинин е подобен на този при възрастните. [19] Те също така съобщават за нива на котинин в кръвта и урината на новородени по-високи от 100 ng/ml при няколко субекта през първия ден от живота, което показва висока експозиция на никотин при някои новородени. Spector и колеги също наскоро съобщиха за повишени нива на котинин (диапазон 0,5–247) от изсъхнали кръвни петна (DBS) на новородени от майки, които пушат. [20] Въз основа на предишното им проучване, при което средното съотношение на DBS котинин към плазмения котинин е 1,49 [21], тези нива показват много висока експозиция на никотин при някои новородени майки, които са съобщавали за тютюнопушене. По-високите нива на котинин, съобщени в тези проучвания на новородени от пушаща майка, са в диапазона на това, което открихме при новородени мишки, изложени на никотин, съдържащи Е-цигари.

В нашето проучване новородените мишки се хранят с кърма. Съобщава се, че никотинът е концентриран в кърмата на пушачите. [22] Шулте-Хобейн и колегите му установяват, че кърмените бебета на майки, които пушат> пет цигари на ден, имат нива на котинин в урината десет пъти по-високи от бебетата, хранени с бутилки на майки, които пушат. Всъщност те откриха, че нивата на котинин в урината при кърмачета на пушащи майки могат да бъдат в диапазона на възрастните пушачи. Предаването на никотин и/или котинин през кърмата вероятно е допринесло за повишените нива на системен котинин в нашите новородени мишки, изложени на никотин, съдържащи Е-цигари.

В това проучване общото телесно тегло е намалено при новородени мишки, изложени на изпарения на Е-цигари. Предишни проучвания съобщават, че никотинът може да причини загуба на тегло или да отслаби наддаването на тегло при хора и при модели на гризачи. [31; 32] Доказано е също, че експозицията на никотин има неблагоприятен ефект върху освобождаването на пролактин, причинявайки намаляване на обема на кърмата. [33] Тъй като новородените мишки са били кърмени изключително по време на това проучване, не можем да изключим нарушената лактация при майката като фактор, допринасящ за по-ниското ежедневно наддаване на тегло при новородените мишки, изложени на никотин, съдържащи Е-цигари. Неонаталните мишки, изложени на 0% никотин/PG, също са намалили теглото си в сравнение с контролните мишки, съответстващи на възрастта, което предполага, че излагането само на PG пари може да наруши постнаталния растеж. Понастоящем нямаме биологично обяснение за намаленото тегло при мишките, изложени на 0% никотин/PG. Тъй като мишките за контрол на въздуха в стаята не са били поставяни в камера по време на експозиция, не можем да изключим възможността за някакво прекъсване на кърменето, когато малките са били изложени на изпарения на електронна цигара.

В обобщение установихме, че излагането на емисии на електронни цигари е причинило намалено наддаване на тегло при новородени мишки. В допълнение, новородените мишки, изложени на никотин, съдържащи Е-цигари, са имали значителна системна абсорбция на никотин, намалена пролиферация на алвеоларните клетки и откриваемо увреждане на новородения белодробен растеж. Тези проучвания показват, че използването на електронни системи за доставка на никотин в непосредствена близост до най-малките може да повлияе неблагоприятно на теглото и здравето на дихателните пътища.

Принос на автора

Замислил и проектирал експериментите: SAM MH AA AL. Изпълнени експерименти: SAM MH AA AL AM GC EN. Анализирани данни: SAM MH AM JMC JDK JPW PB PL GC. Реактиви/материали/инструменти за анализ, допринесени: SAM EN PL GC. Написа хартията: SAM MH JMC JDK JPW PB PL GC.