NABeC - Studienprotokoll
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NABeC Institut für Umwelthygiene Leiter: Ao.Univ.-Prof. Dr Michael Kundi Studienprotokoll: Querschnittstudie über Zellkern Anomalien in Zellen der Mundschleimhaut von E-Zigaretten-Nutzern, Rauchern und Nicht-Rauchern in Österreich - NABeC Cross-sectional study of nuclear anomalies in buccal cells of E-cigarette users, smokers and none-smokers in Austria Ao.Univ.-Prof. Dr Michael Kundi Assoz.-Prof. Hans-Peter Hutter c.m. Fabian Unterhofer Version 0.1 Wien, 10.01.2015 Seite 1/8 NABeC ABSTRACT E-Zigaretten stehen in Diskussion als Langzeit-Nikotinsubstitution. Derzeit können keine eindeutigen Schlüsse gezogen werden und weitere unabhängige Forschung ist notwendig, um Evidenz basierte gesundheitspolitische Entscheidungen zu treffen. Diese Querschnittsstudie befasst sich mit der gentoxische Wirkung von E-Zigarettendampf auf die Mundschleimhaut ihrer Nutzer. Es werden Abstriche der Mundschleimhaut von 25 starken E-Zigaretten-Nutzern gewonnen. Zum Vergleich werden eine Gruppe von starken Rauchern, sowie eine Kontrollgruppe an Nichtrauchern zu je 25 Teilnehmern herangezogen. Anhand einer mikroskopischen Analyse werden zellwachstumsverändernde und zellschädigende Effekte registriert. Mittels Fragebogen wird das genaue Nutzungsverhalten, die verwendeten Geräte und E-Liquids und weitere Einflussfaktoren erhoben. Diese dienen als Basis zur Exploration und Diskussion von auffälligen Funden bei E-Zigaretten-Nutzern. HINTERGRUND Die Schädlichkeit von Zigarettenrauch ist unumstritten. Über eine Milliarde Menschen rauchen weltweit und jährlich sterben über 6 Millionen Menschen an den gesundheitsschädigenden Folgen von Zigaretten.(“WHO | Tobacco” 2014) Viele gesundheitspolitische Maßnahmen halfen über die letzten Dekaden den Tabakkonsum in industriellen Staaten zu verringern. In Europa stagniert dieser Rückgang seit den letzten Jahren und im asiatischen Raum nimmt der Konsum sogar zu. Die Zigarette zählt somit nach wie vor zu einem der wichtigsten gesundheitspolitischen Problemen.(Flahault and Etter 2014) Die Raucherentwöhnung mit kurzzeitiger Nikotinersatztherapie ist die derzeit gängige Methode zur Eindämmung der Zigarettennutzung.(Stead et al. 2012) Kritiker beschreiben jedoch eine hohe Rückfallquote und sprechen sich für das „tobacco harm reduction“ Prinzip aus, welches eine Langzeit-Nikotinsubstitution vorsieht. In Schweden führte die Einführung des rauchfreien Tabakproduktes Snus zu einem signifikanten Rückgang von Erkrankungen und Sterberaten durch das Zigarettenrauchen.(Polosa et al. 2013) Studien beschreiben jedoch eine schlechte Akzeptanz mancher Regionen durch geringes Wissen über den Benefit gegenüber dem Rauchen.(Timberlake 2009) Mit der Erfindung der E-Zigarette vor 10 Jahren ist eine mögliche Alternative am Markt, die sich in den letzten Jahren in Europa und USA eines beliebten Trends erfreut. Nun befinden wir uns in einer hitzigen Diskussion über die EZigarette als langfristige Nikotinsubstitution, die von politischen und wirtschaftlichen Interessen geprägt ist.(Flahault and Etter 2014) Von Unterstützern wird sie als weniger schädliche Langzeitalternative zum Zigarettenrauchen gelobt und somit als einer der wichtigsten Erfindungen der letzten Dekade gesehen. (Polosa et al. 2013) Auf der anderen Seite warnen Gegnern vor einer möglichen gesundheitsschädigenden Wirkung, einer Verstärkung der Nikotinabhängigkeit bei Kindern und Jugendlichen, und einer möglichen „Gateway“ Funktion für Zigaretten.(Bell and Keane 2014) Die derzeitige Studienlage zur gesundheitsschädigenden Wirkung der E-Zigaretten ist überschaubar und liefert unterschiedliche Ergebnisse und Standpunkte für beide Seiten.(Pisinger and Døssing 2014) Version 0.1 Wien, 10.01.2015 Seite 2/8 NABeC In-vitro- und Langzeitstudien gibt es derzeit nur sehr wenige.(Grana, Benowitz, and Glantz 2014) Die Notwendigkeit einer intensiveren Forschung um das Thema ist notwendig, um gesundheitspolitische sinnvolle Entscheidungen zu treffen.(Hajek et al. 2014; Künzli 2014) ZIEL DER UNTERSUCHUNG Zigaretten, als auch andere inhalative und nicht-inhalative Tabakprodukte haben eine gentoxische Wirkung auf die Mundschleimhaut.(Holland et al. 2008; Wu et al. 2004; Zamani et al. 2011) Mittels mikroskopischer Analyse kann die Häufigkeit von Mikronuklei und anderer Zellkern Anomalien als Biomarker für das zellschädigende und krebserregende Potential von Zigarettenrauch auf die Mundschleimhaut verwendet werden.(Bloching et al. 2000; Stone et al. 1995) Die Buccal Mucosa regeneriert sich in 7-21Tagen und kann deswegen gut als Parameter für akute und chronische Exposition verwendet werden.(Holland et al. 2008; Moore et al. 1996; Thomas et al. 2009; Katarkar et al. 2014) E-Liquids können durch ihre variablen Inhaltsstoffe unterschiedlichste Chemikalien enthalten, welche zum Teil zellschädigend sein können.(Farsalinos, Kistler, et al. 2014) Die vorliegende Studie soll den Impact von E-Zigaretten Dampf im Vergleich zum klassischen Zigarettenrauchen und dem Nichtrauchen untersuchen. Ziel ist zu zeigen, wie sich die starke Nutzung von E-Zigaretten auf die Mundschleimhaut auswirkt. Durch den Vergleich mit der Nichtrauchergruppe soll die Relation der Toxizität hergestellt werden. Die genaue Erhebung des Nutzungsverhalten und der verwendeten E-Zigaretten Bestandteilen soll zur Exploration weiterer möglicher gesundheitsschädlicher Faktoren dienen. Überdies soll diese Arbeit die Diskussion rund um die E-Zigarette als Nikotinsubstitution, bzw. auf die „Tobacco Harm Reduction“ anregen. METHODIK Es werden drei Gruppen zu je 25 Personen zum Vergleich herangezogen. Das Kollektiv besteht aus gesunden, normalgewichtigen Männern, im Alter 40±10. Das Alter wurde aufgrund des häufigeren Konsums von E-Zigaretten um das 40te Lebensjahr (Dawkins et al. 2013), sowie einer stärkeren Anfälligkeit der Mundschleimhaut auf Zellschäden (Wu et al. 2004), gewählt. Der Body-Maß-Index wird mittels Waage und Metermaß ermittelt. Die Gruppe der E-Zigaretten-Nutzer bezieht sich auf ein enges Kollektiv. Die Inhaltsstoffe der E-Zigaretten E-Liquids sollen nur in der EU und USA produzierte und nach Lebensmittelverordnung geprüfte Stoffe beinhalten. Der durchschnittliche maximale ELiquidverbrauch liegt bei 3ml/Tag. (Dawkins et al. 2013; Etter and Bullen 2011; Farsalinos, Romagna, et al. 2014)Um möglichst aussagekräftige Proben zu gewinnen werden nur starke E-Zigaretten-Nutzer herangezogen, die einen Mindestverbrauch von 5ml E-Liquid pro Tag angeben.(Unterhofer, Fabian 2014) Starke Erhitzung von Inhaltsstoffn, wie dem Propylenglykol können Toxine bilden und somit zu einem erhöhten Gesundheitsrisiko führen (Hutzler et al. 2014). Deshalb wird das Kollektiv auf E-Zigaretten der dritten Generationen beschränkt, welche eine stärkere Erhitzung und größere Dampfentwicklung haben. Diese Eigenschaften machen sie zu potenteren Nikotin-Zufuhr-Geräten, was eine langzeit Version 0.1 Wien, 10.01.2015 Seite 3/8 NABeC Nikotinsubstitution ermöglicht.(Farsalinos, Spyrou, et al. 2014) Für die 25 Zigarettenraucher werden Starke Raucher herangezogen, welche eine Mindestzigarettenanzahl von 21 Zigaretten pro Tag rauchen.(Sayette et al. 2005; Tomiyama et al. 2010) Dies ist wichtig um eine signifikante Veränderung der Mundschleimhaut zu sehen. (Wu et al. 2004) Die Nichtraucher Gruppe darf in den letzten 6 Wochen keine E-Zigaretten, Zigaretten oder andere Tabakprodukte verwendet haben. Die E-Zigaretten-Nutzer dürfen 6 Wochen lang keine Zigaretten oder andere Tabakprodukte verwendet haben. Die Zigarettenraucher dürfen in den letzten 6 Wochen keine E-Zigaretten und andere Tabakprodukte als Zigaretten verwendet haben.(Thomas et al. 2009) Eine Überprüfung des Zigarettenkonsums wird mittels Kohlenmonoxid Atemtest Compact™ Smokerlyzer® der Marke Bedfont® durchgeführt. (Wald et al. 1981) Die allgemeinen Ausschlusskriterien beziehen sich auf die letzten 3 Monate und beinhalten, Erkrankungen, Röntgenuntersuchungen oder Strahlentherapien des Kopfbereiches, die Einnahme von bestimmten Nahrungsergänzungsmitteln, Wunden oder Blasen der Mundschleimhaut sowie der Konsum von weiteren Tabakprodukten, wie Wasserpfeifen, SNUS oder Kautabak.(Thomas et al. 2009) Alkohol und Kaffee sollen nicht, oder nur in Maßen (<1000ml Bier oder <400ml Wein täglich) konsumiert werden.(Nersesyan et al. 2011) Weitere Erkenntnisse über gesundheitliche und genetische Vorbelastungen werden mittels Fragebogen ermittelt. Die verwendeten E-Liquids und deren Inhaltsstoffe, sowie die EZigarettenbestandteile werden detailliert abgefragt. Auch die E-Zigaretten-Nutzung wird genau erhoben. Damit sollen zellschädigende Ursachen, wie dem Verbrennen der Watte bei zu wenig E-Liquid (Hutzler et al. 2014), ausfindig gemacht werden. Die Nikotinabhängigkeit wird mittels Penn State Cigarette Dependence Index und Penn State Electronic Cigarette Dependence Index ermittelt. Diese beinhalten ältere, angesehene Nikotinabhängigkeitstests, wie den Fagerström Test for Nicotin Dependence und den Heaviness of Smoking Index, gehen aber besser auf die DSM Kriterien für Nikotinabhängigkeit ein und bieten sich daher für die Evaluierung bei E-Zigaretten-Nutzern an.(Foulds et al. 2014) Es erfolgt ein einmaliger Abstrich der Mundschleimhaut pro Wange des Probanden mittels Holzspatel.(Thomas et al. 2009; Nersesyan et al. 2011) Dieser wird auf einen Objektträger aufgetragen und luftgetrocknet. Die Färbung wird mit Feulgen und Lightgreen durchgeführt. (Thomas et al. 2009) Pro Slide werden 2000 Zellen verblindet ausgezählt. Ausgewertet wird die Häufigkeit von Mikronuklei, welche als Indikator für genotoxische Zellschäden herangenommen wird. Weiter werden chomosomale Schäden, zytokinetische Schäden, Zellnekrosen und das proliferative Potential analysiert.(Thomas et al. 2009; Tolbert, Shy, and Allen 1992) Spezielle Auffälligkeiten werden mit der Nutzungsweise, den E-Zigaretten und den E-Liquids verglichen um mögliche Zellschädigende Ursachen zu explorieren. Die Statistischen Unterschiede zwischen E-Zigaretten-Nutzern und Rauchern, sowie zwischen E-Zigaretten-Nutzern und Nichtrauchern werden mittels Kruskal-Wallis H Test durchgeführt. Version 0.1 Wien, 10.01.2015 Seite 4/8 NABeC RISIKO/BENEFIT ERHEBUNG Das größte Risiko der Studie liegt im Finden eines einheitlichen Patientenkollektivs. E Zigaretten-Nutzer haben stark variierende Konsumationsmuster, verwenden unterschiedliche Geräte und unterschiedliche E-Liquids. Bei diesen muss speziell darauf geachtet werden, dass die verwendeten Stoffe in den E-Liquids der Europäischen Lebensmittelverordnung USP/EP unterliegen, da sonst Verunreinigungen mit Ethylen Glykol vorliegen können. (Hutzler et al. 2014) In manchen süßen Aromastoffen finden sich hohe Dosen an Diacethyl oder Acetyl Propionyl, welche in unterschiedlichen E-Liquids stark variieren.(Farsalinos, Kistler, et al. 2014) Weiter könnte durch ein häufiges Inhalieren bei zu wenig E-Liquid eine uneinheitliche Häufung an Zellschäden auftreten. Deshalb muss eine detaillierte Evaluierung des Nutzverhaltens erfolgen. Die dritte Generation an E-Zigaretten bietet eine große Anzahl an verschiedenen Bauweisen, Materialien, Stromstärken, etc. was eine genaue Identifikation von Verursachern einer Toxinbildung erschwert. Diese Komplexe Situation ermöglicht es nicht alle möglichen schädigenden Faktoren genau aufzuschlüsseln und sollen deshalb nur exploriert werden. Es wird somit eine Einschätzung der aktuellen Situation geliefert. Auch bei Rauchern gibt es Unterschiede im Rauchverhalten. Jedoch wird auf eine Beschränkung von einer bestimmten Zigarettenmarke und einem bestimmten Nikotingehalt wird in dieser Studie verzichtet, da der wichtigste Zellschädigende Faktor die Anzahl der gerauchten Zigaretten sind.(Wu et al. 2004) Um ein Selektionsbias zu vermeiden, werden genaue Einschlusskriterien verwendet, die eine maximale Zellschädigung bei guten Qualitätsstandards der Produkte ermöglichen sollen. Die Probanden werden keinerlei Nebenwirkungen oder Nachteile durch die Studie erfahren. Der Benefit liegt in einer besseren Einschätzungsfähigkeit zur Toxizität von E-Zigaretten. Es gibt derzeit keine klinischen Studien, welche die Auswirkungen von E-Zigaretten auf die Mundschleimhaut observieren. Es ist zur derzeitigen Studienlage nicht möglich eine klare Empfehlung für dem Umgang mit E-Zigaretten auszustellen. Diese Studie soll einen weiteren Beitrag zur Diskussion über die E-Zigarette im Bezug auf das „Tobacco Harm Reduction“ Programm liefern. Diese Studie wird nach den geltenden Richtilnien für Good Scientific Practice durchgeführt. (Medizinische Universität Wien; Herkner and Müllner 2011) Version 0.1 Wien, 10.01.2015 Seite 5/8 NABeC LITERATUR Bell, Kirsten, and Helen Keane. 2014. “All Gates Lead to Smoking: The ‘gateway Theory’, ECigarettes and the Remaking of Nicotine.” Social Science & Medicine 119 (October): 45–52. doi:10.1016/j.socscimed.2014.08.016. Bloching, M, A Hofmann, Ch Lautenschläger, A Berghaus, and T Grummt. 2000. “Exfoliative Cytology of Normal Buccal Mucosa to Predict the Relative Risk of Cancer in the Upper Aerodigestive Tract Using the MN-Assay.” Oral Oncology 36 (6): 550–55. doi:10.1016/S1368-8375(00)00051-8. 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