생쥐의 심혈관, 위장 및 신장 시스템에 대한 전자 담배 에어로졸 및 담배 연기의 독성 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12366(2023) 이 기사 인용

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전자 담배(EC)는 담배 흡연보다 덜 해롭다고 제안되었지만, 전자 담배의 유해성 감소 잠재력에 대한 전체 범위에 대한 연구는 아직 부족합니다. 이 연구는 장기간 노출 후 생쥐의 심혈관, 위장 및 신장 기능에 대한 EC 에어로졸 및 담배 연기(CS)의 영향을 평가하는 것을 목표로 했습니다. 48마리의 C57BL/6J 수컷 생쥐를 무작위로 그룹화한 후 신선한 공기(대조군), 저용량 및 고용량 녹두 맛 EC 에어로졸(EC1L, 6 mg/kg; EC1H, 12 mg/kg), 수박- 저용량 및 고용량(EC2L, 6 mg/kg, EC2H, 12 mg/kg) 및 마지막으로 담배 연기(CS, 6 mg/kg)를 각각 함유한 향미 EC 에어로졸. 노출 10주 후 EC군과 CS군 모두 심박수가 증가했고, CS가 혈중 산소 포화도에 미치는 영향은 EC군보다 유의하게 높았다(P<0.01). 심장 조직의 단백질체학 분석은 EC 및 CS 노출로부터 중첩된 차등 발현 단백질이 Crip2임을 보여주었습니다. 위장관계의 경우 CS군에서 구강점막이 유의하게 손상되었다. CS와 비교하여 EC는 본 연구에서 중점을 둔 대부분의 지표에 대해 부정적인 영향이 훨씬 적었습니다.

흡연은 흡연자와 주변인 모두에게 건강에 큰 위협이 되며, 전 세계적으로 10억 명 이상의 흡연자가 습관적으로 담배를 피우고 있으며 그 수는 계속 증가하고 있습니다1,2,3. 흡연이 폐암, 심혈관 질환, 호흡기 질환 등 많은 질병을 유발한다는 것은 잘 알려져 있습니다4,5. 담배 연기(CS)에는 9000가지 이상의 확인된 화학 물질과 69가지 이상의 알려진 인체 발암 물질이 포함되어 있습니다6.

전자 담배(EC)는 비교적 새롭고 발전 중인 니코틴 흡입 시스템7으로, 니코틴이 포함되거나 포함되지 않은 향미 e-액체의 에어로졸 혼합물을 생성합니다8. 최근 몇 년 동안 시장에는 4세대 EC 장치가 출시되었으며, 최신 장치는 폐쇄형 전자 담배9,10입니다. 다양한 모양과 크기에도 불구하고 모든 EC는 유사하게 작동하며 일반적으로 리튬 이온 배터리 전원, e-액체와 제어 회로를 담는 케이스, e-액체를 기화하는 기화기 또는 히터의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 액체11,12. EC의 매출은 일부 시장에서 지난 10년 동안 기하급수적으로 증가했으며, EC는 수십억 달러 규모의 산업이 되었기 때문에13 안전성에 대한 우려도 높아지고 있습니다14.

EC는 일반 담배 연기에서 발견되는 유해 화합물보다 9~450배 적은 유해 화합물을 함유하고 있어 담배의 대안으로 간주됩니다15. 그러나 이것이 EC가 유해한 영향을 미치지 않는다는 것을 의미하지는 않습니다16. 연구에 따르면 니코틴, 향료, 휘발성 유기 화합물(VOC), 피리딘 및 카르보닐 화합물17,18을 포함하여 EC 에어로졸에서 약 250가지 화학 물질이 발견되었으며17,18 이는 호흡기계19,20, 중추 신경계21, 면역 체계22,23, 목 및 목에 영향을 미치는 것으로 보고되었습니다. 입 염증24. 최근 연구에 따르면 EC의 사용은 염증, 산화 스트레스 및 혈역학적 불균형과 관련이 있는 것으로 나타났습니다25. 따라서 EC의 안전성이나 위험성, 그리고 보조적 금연 수단으로서의 잠재력을 확립하기 위해서는 EC의 급성 및 만성 영향에 대한 더 많은 실험적, 임상적 연구가 필요합니다.

연구에 따르면 흡연은 많은 질병을 유발하는 것으로 나타났습니다26,27,28,29. 그러나 다양한 노출 조건이 심혈관, 위장관, 신장계의 주요 기관에 미치는 영향은 잘 알려져 있지 않습니다. 베이핑으로 인한 피해는 노출량, 노출 시간, 전자액상 구성 등 다양한 요인과 관련되어 있습니다. 따라서 EC/CS 노출과 관련된 다양한 변수를 평가할 필요가 있습니다. 니코틴은 담배의 주요 중독성 성분이며, 그 함량은 시중에서 판매되는 EC에 따라 다릅니다30. EC에서 니코틴 분포 동역학의 차이는 심혈관계와 위장관에 다른 영향을 미칠 수 있으므로 EC에서 니코틴 방출과 그 농도가 CS와 유사한 독성을 생성하는지 여부를 결정하기 위한 추가 연구가 필수적입니다. 또한 많은 연구에 따르면 EC 에어로졸의 특정 향미 분자는 호흡기 질환을 유발할 수 있지만31,32,33 심혈관 및 위장 시스템에 미치는 영향은 아직 알려지지 않았습니다. 따라서 EC 맛으로 인한 심혈관 및 위장 시스템의 특정 변화를 평가하는 연구는 EC의 건강 위험을 결정하는 데 중요할 수도 있습니다.

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>