E-cigs can trigger same lung changes seen in smokers, emphysema

E-cigarette “vaping” is widely assumed to be safer than cigarette smoking, but scientists at the University of North Carolina School of Medicine have uncovered evidence suggesting that vaping promotes the same cellular responses found in smokers who suffer with emphysema. In a study published in the American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, the UNC scientists found that the lungs of vapers — like the lungs of smokers — have elevated levels of protease enzymes, a condition known to cause emphysema in smokers. The researchers also found that the nicotine in vaping liquids is responsible for the increase in protease enzymes. “Our findings in this study indicate that vaping may not be safer than cigarette smoking,” said study senior author Robert Tarran, PhD, a professor in the department of cell biology and physiology and member of the Marsico Lung Institute at the UNC School of Medicine. The U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) has estimated that in 2014 about 9 million adults in the country were regular vapers and that close to 30 million had tried vaping at least once. But vaping on this scale has been going on for less than a decade, and so the long-term health effects of vaping are not yet well understood. Tarran and colleagues in the study measured levels of three key protease enzymes in lung fluid sampled from 41 subjects — nonsmokers, smokers, and vapers. The three protease enzymes are neutrophil elastase and matrix metalloproteases 2 and 9. Immune cells in the lungs are known to secrete these enzymes at higher levels in a reaction to cigarette smoke. Chronic over activity of these protein-chewing enzymes damages the tiny sensitive air sac structures in the lungs that allow people to breathe. In smokers, this damage is thought to be the cause of emphysema, a form of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) involving progressive shortness of breath and for which there is no cure. The UNC scientists found that the levels of these three proteases were significantly elevated in both smokers and vapers, but not in nonsmokers. This finding suggests vaping, like smoking, may promote emphysema. The scientists also found evidence that nicotine in vaping liquids is the cause of the elevated-protease reaction. When Tarran’s team administered nicotine to immune cells cultured in the laboratory — at concentrations like those seen in vapers sputum and lung fluid — they observed that the cells overproduced the proteases. And this overproduction increased when the researchers exposed the immune cells to higher nicotine levels. Vaping is thought to be much safer than cigarette smoking, which involves the high-temperature burning of tobacco leaves and the creation of toxic and carcinogenic combustion products. Some researchers have urged that smokers switch to vaping as a much less harmful alternative. The jury is still very much out when it comes to cancer risk associated with vaping. But this latest study suggests that the potential harm of vaping may have been underestimated, especially when it comes to emphysema and COPD, two of the most common debilitating conditions historically associated with smoking. Tarran noted that the findings are not the first to warn of vaping’s potential adverse health effects. A different study in 2018, from a team led by UNC Marsico Lung Institute researcher Mehmet Kesimer, PhD, found that sputum from vapers and smokers contained elevated levels of emphysema-promoting proteases and other immune defense proteins. Moreover, a study from Tarran’s lab last year found evidence of toxic compounds in commonly used vaping liquids, and the CDC currently is investigating about 100 recent cases in the U.S. of sudden, serious lung disease in otherwise healthy young vapers. Tarran and his colleagues plan to follow up their new study with a larger study of lung protease levels in hundreds of participants.

حذّرت دراسة أمريكية حديثة من أن السجائر الإلكترونية تُحدث في الخلايا التغييرات ذاتها التي تنجم عن سجائر التبغ التقليدية، والتي تشمل انتفاخ الرئة. الدراسة أجراها باحثون بكلية الطب بجامعة نورث كارولينا الأمريكية، ونشروا نتائجها، في العدد الأخير من دورية (American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine) العلمية. وتعمل السجائر الإلكترونية عن طريق سخان حراري لتسخين سائل يحتوي على النيكوتين الموجود داخلها، ليتحول السائل إلى بخار النيكوتين الذي يستنشقه المدخنون بدلا عن حرقة كما يتم في السجائر المعتادة. وأجرى الفريق دراسته لاكتشاف تأثير أبخرة السجائر الإلكترونية على زيادة مستويات إنزيمات تعرف بـ”البروتياز” (Protease). وعادة تساهم سجائر التبغ التقليدية في زيادة مستويات إنزيمات “البروتياز”، وهي حالة تعرف بأنها تسبب انتفاخ الرئة لدى المدخنين. وراقب الفريق 41 شخصًا، وكان من بينهم من يدخنون السجائر الإلكترونية، والقسم الثاني يدخنون السجائر التقليدية، فيما كانت المجموعة الثالثة لا تدخن مطلقا. ووجد الباحثون أن النيكوتين الموجود في سوائل التبخير مسؤول عن زيادة إفراز إنزيمات “البروتياز” بنفس الطريقة والمستويات التي تحدثها السجائر التقليدية، فيما لم يحدث ذلك لدى غير المدخنين. ومن المعروف أن الخلايا المناعية في الرئتين تفرز هذه الإنزيمات بمستويات مرتفعة، في رد فعل على دخان السجائر. وتحدث المستويات المرتفعة من هذه الأنزيمات أضرارًا في هياكل كيس الهواء الحساسة في الرئتين التي تسمح للإنسان بالتنفس، وبالنسبة للمدخنين، يُعتقد أن هذا الضرر يسبب انتفاخ الرئة. وقال روبرت تاران، قائد فريق البحث: “تشير نتائجنا في هذه الدراسة إلى أن أبخرة السجائر الإلكترونية قد لا تكون أكثر أمانا من تدخين السجائر التقليدية”. وأضاف أن “النيكوتين الموجود في سوائل التبخير سبب زيادة في إفراز إنزيمات البروتياز بكثرة، وهو ما يقود إلى الإصابة بانتفاخ الرئة”. وانتفاخ الرئة هو مرض رئوي يجد المصابون به صعوبة في التنفس خصوصًا عند الزفير، وهو أحد شكلين رئيسيين من الأمراض الرئوية الانسدادية المزمنة والثاني الالتهاب الشعبي المزمن. ويعاني معظم المصابين بالأمراض الرئوية الانسدادية المزمنة من انتفاخ الرئة والالتهاب الشعبي المزمن؛ وتتميز هذه الأمراض بازدياد ضيق القصبات التي تصل الرئتين بالفم والأنف، ويعد سببًا أساسيًا للوفاة في البلدان الصناعية. كانت دراسات سابقة كشفت أن النكهات المستخدمة في السجائر الإلكترونية تسبب استجابات التهابية وتأكسدية في خلايا الرئة، كما أن أثار تلك النكهات يمتد إلي الدم، فهي سامة وتتسبب في الموت المبرمج لخلايا الدم البيضاء. منظمة الصحة العالمية أيضا نشرت تقريرا في 2015 حذرت فيه من أن السجائر الإلكترونية تحتوي على مواد سامة ضارة بالصحة. ‎ ووفقًا للمنظمة، فإن التبغ يقتل ما يقرب من 6 ملايين شخص بإقليم شرق المتوسط سنويًا، بينهم أكثر من 5 ملايين متعاطين سابقين وحاليين للتبغ، وحوالي 600 ألف شخص من غير المدخنين المعرضين للتدخين السلبي