Навіть нетривалий вплив аерозолю електронних сигарет може порушувати роботу клітин, які захищають найглибші ділянки легень. До такого висновку дійшли дослідники, які провели експерименти з людськими клітинами та золотистими сирійськими хом’яками.
У лабораторних умовах лише одного дня впливу аерозолю вистачило, щоб клітинні шари, які вистилають найдрібніші дихальні шляхи та кровоносні судини, почали пропускати більше речовин. А в хом’яків після п’яти днів впливу ознаки клітинного стресу зберігалися навіть через 10 днів після припинення експерименту.
Крім того, попередній вплив аерозолю змінив реакцію тварин на подальше зараження респіраторними вірусами. Роботу очолила пульмонологиня Іріна Петрачі з медичного центру National Jewish Health у Денвері. У дослідженні також брали участь науковці з Університету Колорадо та Університету штату Колорадо. Результати опубліковано в журналі JCI Insight.
Вейпінг порушив захисний бар’єр легень
У найглибших ділянках легень кисень переходить у кров через надзвичайно тонку структуру. Її роботу забезпечують два шари клітин: один вистилає найдрібніші дихальні шляхи, інший — крихітні кровоносні судини навколо повітряних мішечків. Ці шари мають залишатися щільно з’єднаними, щоб кисень міг потрапляти в кров, а рідина не проникала в повітряні простори легень.
Дослідники працювали з людськими клітинами обох типів, зокрема отриманими з донорських легень, а також із тонкими зрізами легеневої тканини людей, які ніколи не курили та не мали захворювань легень.
Для експериментів використовували комерційні картриджі JUUL зі смаком Virginia Tobacco та концентрацією нікотину 5%. Пристрій створював затяжки тривалістю три секунди з інтервалом у 30 секунд. Науковці перевіряли вплив самого аерозолю, рідини та конденсату в дозах, наближених до помірного використання електронної сигарети.
Уже протягом першої доби клітинні шари почали втрачати герметичність. Що більшим був вплив аерозолю, то сильніше порушувався бар’єр. Найвища доза спричиняла найбільш тривалі пошкодження.
Клітини не могли завершити внутрішнє очищення
Окрему увагу дослідники приділили аутофагії — природному процесу, за допомогою якого клітини розщеплюють пошкоджені компоненти та повторно використовують їхні складові.
Після впливу аерозолю цей механізм активувався, але клітини не могли повністю завершити процес. Усередині накопичувалися частково перероблені матеріали, сповільнювалося розмноження клітин, а частина з них гинула.
Науковці пов’язали ці порушення із сигнальним механізмом JNK, який бере участь у клітинній відповіді на стрес. Коли перед впливом аерозолю клітинам давали препарат, що блокує JNK, пошкодження були менш вираженими, а процес внутрішнього очищення проходив ефективніше.
Ознаки пошкодження зберігалися після припинення впливу
Щоб перевірити, як зміни проявляються в живому організмі, дослідники залучили золотистих сирійських хом’яків. Тварини вдихали конденсат аерозолю один раз на день протягом п’яти днів, після чого ще 10 днів перебували на чистому повітрі.
Зовні хом’яки не демонстрували ознак хвороби, не втрачали вагу, а під час мікроскопічного дослідження легень не виявили запалення чи рубцювання тканин. Проте на клітинному рівні зміни залишалися: показник незавершеної аутофагії зріс приблизно в чотири рази, а в клітинах, що вистилають дрібні кровоносні судини, виявили пошкодження ланцюгів ДНК.
Також змінилася активність сотень генів: приблизно 200 працювали активніше, а близько 300 — слабше, ніж у тварин без впливу аерозолю. Серед генів зі зниженою активністю були пов’язані з імунітетом Th1, який бере участь у захисті від вірусів. Водночас автори застерігають: через невелику кількість тварин у групах частина генетичних відмінностей не пройшла суворі статистичні критерії.
Попередній вплив міг змінювати реакцію на віруси
В окремому експерименті хом’яків спочатку піддавали впливу аерозолю протягом п’яти днів, а через три дні після останнього сеансу заражали SARS-CoV-2. Частина тварин додатково отримувала вірус грипу A.
У перші три дні після зараження в тварин, які раніше вдихали аерозоль, виявили більше вірусу SARS-CoV-2 у зразках із верхніх дихальних шляхів. Через тиждень у їхніх легенях спостерігали нижчу активність генів противірусного захисту та вищу активність генів, пов’язаних із руйнуванням і відновленням легеневої тканини.
Результати також відрізнялися залежно від статі: самки з попереднім впливом аерозолю втрачали більше ваги після зараження, ніж незаражені контрольні самки. У самців спостерігалася протилежна тенденція. Водночас чіткої різниці в запаленні та безпосередньому пошкодженні легеневої тканини між групами не виявили.
Чому результати поки не можна переносити на людей
Дослідження не доводить, що аналогічні зміни обов’язково виникають у людей, які користуються електронними сигаретами. Лабораторні клітини та тваринні моделі дають змогу вивчати механізми пошкодження, але для підтвердження цих ефектів потрібні дослідження за участю людей.
Є й інші обмеження. Науковці перевіряли лише один продукт і один смак, а хом’яки вдихали конденсат аерозолю, а не свіжу пару. Через це вони могли не отримати деяких короткоживучих сполук, які присутні під час звичайного використання пристрою. Крім того, дослідники не розділяли вплив нікотину, ароматизаторів та інших компонентів рідини.
Поки що також невідомо, чи можуть виявлені ранні зміни з часом призвести до хронічних захворювань, зокрема хронічного обструктивного захворювання легень або фіброзу. Наступним кроком може стати перевірка того, чи здатне блокування механізму JNK зменшити пошкодження та чи спостерігаються подібні процеси в людей, які вейплять.
