Deux études connexes, l’une chez l’homme et l’autre chez le rat, ont révélé que les effets cardiovasculaires des cigarettes et des cigarettes électroniques sont étonnamment similaires, et que ces effets nocifs sur la fonction des vaisseaux sanguins sont probablement causés par une irritation des voies respiratoires due à l’inhalation d’une substance étrangère, plutôt qu’un composant spécifique de la fumée de cigarette ou de la vapeur de cigarette électronique (aérosol), selon une nouvelle étude publiée aujourd’hui dans la revue à comité de lecture de l’American Heart Association Artériosclérose, Thrombose et Biologie Vasculaire (ATVB).
Le tabagisme et le vapotage de la cigarette électronique sont tous deux connus pour provoquer un dysfonctionnement endothélial, l’incapacité des gros vaisseaux sanguins à s’ouvrir suffisamment pour fournir suffisamment de sang au cœur et aux autres tissus. Cela peut être un prédicteur précoce des maladies cardiovasculaires. Les cellules endothéliales tapissent l’intérieur de tous les vaisseaux sanguins et régulent l’ouverture des vaisseaux sanguins, l’échange de substances entre la circulation sanguine et les tissus environnants, ainsi que les réponses immunitaires et inflammatoires.
L’objectif de ce projet était de déterminer pourquoi un nombre croissant de produits du tabac inhalés, y compris les cigarettes combustibles, les produits du tabac chauffés et les cigarettes électroniques, altèrent tous la fonction endothéliale malgré des différences fondamentales entre ces produits. Des milliers de produits chimiques ont été identifiés dans la fumée de tabac, dont certains sont également présents dans les aérosols de cigarettes électroniques, soit en tant qu’ingrédient d’origine, soit en tant que produit de réaction chimique du processus de chauffage. Nous avons cherché à trouver quel composant spécifique de la fumée ou de la vapeur d’e-cigarette peut être responsable de l’interférence avec la capacité des vaisseaux sanguins à fonctionner efficacement. »
Matthew L. Springer, Ph.D., chercheur principal des deux études, professeur de médecine, division de cardiologie, Université de Californie, San Francisco
Springer et ses collègues ont mené deux études pour évaluer les effets du tabagisme et du vapotage sur la fonction cardiovasculaire chez les rats et les humains.
L’altération de la fonction endothéliale par la fumée de cigarette n’est pas causée par un constituant spécifique de la fumée, mais par l’entrée vagale des voies respiratoires
Dans l’étude sur les rats, la dilatation médiée par le flux artériel (FMD), qui est la capacité des vaisseaux sanguins à s’élargir, a été mesurée avant et après l’exposition à la fumée de quatre types de cigarettes combustibles traditionnelles : la nicotine conventionnelle, la nicotine réduite, la nicotine conventionnelle nicotine avec ajout de menthol et nicotine réduite avec ajout de menthol. Le menthol est ajouté à de nombreux produits du tabac, et il peut diminuer l’irritation causée par le tabagisme, en particulier chez les nouveaux fumeurs, et peut jouer un rôle majeur dans la facilitation de la dépendance à la nicotine.
Les résultats de l’étude ont révélé que la dilatation des vaisseaux sanguins était réduite après l’utilisation des quatre types de cigarettes, l’ampleur de la réduction allant de 20 à 46 %, selon le type de cigarette. La nicotine n’était pas nécessaire pour l’altération de la fonction vasculaire, cependant, des niveaux de nicotine plus élevés étaient associés à une diminution plus importante de la fièvre aphteuse que des niveaux de nicotine plus faibles et le menthol était associé à une diminution de la fièvre aphteuse plus faible que les produits sans menthol.
Springer a souligné que la découverte selon laquelle l’ajout de menthol entraînait une diminution de la gravité de l’altération de la dilatation médiée par le flux ne devrait pas être surinterprétée pour suggérer que le menthol est un additif bénéfique dans les produits à fumer et à vapoter, car l’altération était encore importante et le menthol a d’autres effets nocifs. effets.
Les rats ont également été exposés à deux des principaux gaz présents dans les aérosols de fumée et de cigarette électronique ainsi qu’à des nanoparticules de carbone propres pour évaluer les effets de ces types de composants sur la dilatation des vaisseaux sanguins. Les gaz et les particules de carbone avaient des effets de dégradation similaires à la fumée de tabac entière, bien qu’ils représentent des composants chimiques et physiques complètement différents de la fumée.
« Parce que la dilatation médiée par le flux était altérée par la fumée entière, les composants en phase gazeuse de la fumée et les particules de carbone simples, sans constituant unique responsable, nous avons ensuite exploré si le mécanisme impliquait une réponse d’irritation commune des voies respiratoires impliquant le nerf vague. » dit Springer.
Le nerf vague est un composant majeur du système nerveux parasympathique, qui contrôle les fonctions involontaires des organes internes. Il est responsable de la régulation de la digestion, du rythme cardiaque, de la fréquence respiratoire, de la dilatation vasculaire, des réponses inflammatoires et des fonctions pulmonaires, telles que le réflexe de la toux et la production de mucus.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont exposé des rats anesthésiés à la fumée après avoir sectionné les nerfs vagues. Ils ont découvert qu’empêcher les signaux nerveux dans les poumons des rats d’atteindre le reste du corps empêchait complètement toute altération fonctionnelle vasculaire due à la fumée. Ces résultats suggèrent que la dysfonction endothéliale peut être causée par un mécanisme dépendant du nerf vague résultant d’une irritation respiratoire et des nerfs sensoriels pulmonaires.
« Nous avons été surpris de découvrir que ce n’est pas un corps étranger spécifique inhalé qui provoque des effets cardiovasculaires nocifs – c’est le fait que quelques type d’irritant est inhalé en premier lieu, quel qu’il soit », a déclaré Springer. « Tous les produits inhalés sont susceptibles d’avoir des effets nocifs similaires sur la fonction vasculaire. »
Springer a noté que l’absence d’une toxine spécifique responsable de la déficience vasculaire signifie que les organismes de réglementation ne peuvent pas s’appuyer sur l’interdiction d’ingrédients spécifiques pour éviter les effets indésirables des produits inhalés.
Les co-auteurs sont Pooneh Nabavizadeh, MD ; Jiangtao Liu, MD ; Poonam Rao, MD; Sharina Ibrahim, M.Sc.; Daniel D. Han, BA; Ronak Derakhshandeh, M. Sc. ; Huiliang Qiu, MD; Xiaoyin Wang, MD; Stanton A. Glantz, Ph.D. ; et Suzaynn F. Schick, Ph.D. Les révélations des auteurs sont listées dans le manuscrit.
Ce travail a été soutenu par des subventions du National Heart, Lung, and Blood Institute, une division des National Institutes of Health (NIH), et du US Food and Drug Administration Center for Tobacco Products ; le National Cancer Institute du NIH et avec le soutien de la Elfenworks Foundation (à la mémoire de Deb O’Keefe) et de la Roy E Thomas Medical Foundation.
L’utilisation chronique de la cigarette électronique altère la fonction endothéliale aux niveaux physiologique et cellulaire
La deuxième étude a été menée dans plusieurs centres et comprenait des personnes qui ont déclaré fumer régulièrement des cigarettes combustibles, des personnes qui ont déclaré utiliser régulièrement des produits de cigarette électronique et des personnes qui ont déclaré ne pas utiliser de produits à base de nicotine. La santé cardiovasculaire de tous les participants a été évaluée à un moment donné, les chercheurs mesurant la fonction endothéliale et réalisant des expériences de culture cellulaire pour évaluer l’association de l’utilisation chronique de la cigarette électronique aux niveaux de déficience vasculaire. Les mesures comprenaient la production d’oxyde nitrique, une molécule clé pour le bon fonctionnement des vaisseaux sanguins, et la perméabilité des cellules endothéliales, qui reflète la facilité avec laquelle les substances peuvent s’échapper des vaisseaux sanguins. L’augmentation de la perméabilité des vaisseaux entraîne la fuite de molécules plus grosses et peut contribuer à l’œdème ou au gonflement causé par un excès de liquide dans les tissus, une inflammation, une maladie cardiaque et d’autres maladies telles que le cancer.
« Parce que la fumée de cigarette combustible et l’aérosol de cigarette électronique que les gens inhalent n’ont pas de contact direct avec les vaisseaux sanguins, contrairement au sang, nous avons prélevé du sérum sanguin (le liquide clair dans le sang qui reste après la coagulation) de chaque participant et mettez-le en contact avec des cellules endothéliales dans une boîte de culture pour évaluer comment les différents échantillons de sérum ont affecté le comportement fonctionnel de ces cellules. » dit Springer. « Cela nous a permis d’étudier les effets sur les cellules endothéliales des substances contenues dans la fumée/l’aérosol qui sont absorbées par les poumons et pénètrent dans la circulation sanguine, ainsi que toute autre molécule circulante que le corps pourrait produire en réponse à l’inhalation de la fumée et/ou de l’aérosol, y compris les protéines impliquées dans la réponse inflammatoire. »
L’étude a inclus 120 adultes, âgés de 21 à 50 ans sans maladie cardiovasculaire. Les participants comprenaient des personnes qui avaient fumé plus de 5 cigarettes combustibles par jour pendant un an ou plus ; les personnes qui ont utilisé des appareils de cigarette électronique 5 fois ou plus par semaine pendant 3 mois ou plus ; et les personnes qui ne fumaient pas ou ne vapaient pas actuellement.
L’analyse a révélé que le vapotage prolongé et le tabagisme provoquaient tous deux des changements dans le sang qui affectent la fonction endothéliale, bien que de manière différente.
- Les cellules endothéliales immergées dans le sérum sanguin des personnes qui avaient régulièrement fumé et de celles qui avaient régulièrement vapoté ont libéré moins d’oxyde nitrique, ce qui signifie que les cellules endothéliales étaient fonctionnellement altérées.
- L’aérosol condensé d’e-cigarette n’a pas directement réduit la production d’oxyde nitrique, ce qui indique que les substances dans le sang qui altèrent la production d’oxyde nitrique ne provenaient pas directement de l’aérosol et étaient plutôt produites par le corps en réponse à l’inhalation.
- Le sérum sanguin des personnes qui vapotaient régulièrement, mais pas de celles qui fumaient régulièrement, augmentait la perméabilité des cellules endothéliales permettant à plus de substances de traverser les cellules et les faisant se comporter davantage comme celles des vaisseaux sanguins qui fuient, ce qui peut provoquer un œdème tissulaire.
- Le sérum sanguin des participants qui vapotaient régulièrement a également amené les cellules endothéliales à produire des molécules qui provoquent un stress oxydatif, qui est le déséquilibre des radicaux libres et des antioxydants dans le corps et peut entraîner des dommages cellulaires et tissulaires.
- Les personnes qui utilisaient régulièrement des cigarettes électroniques et celles qui fumaient des cigarettes combustibles présentaient des changements dans les biomarqueurs circulants de l’inflammation, les facteurs de coagulation sanguine et l’adhésion cellulaire par rapport aux personnes qui ne fumaient pas ou ne vapaient pas régulièrement.
- Certains biomarqueurs inflammatoires étaient élevés dans le sérum sanguin des personnes qui fumaient régulièrement des cigarettes combustibles, mais pas parmi celles qui utilisaient des cigarettes électroniques. Cependant, d’autres biomarqueurs inflammatoires étaient élevés dans le sérum sanguin des personnes qui vapotaient régulièrement, mais pas chez celles qui fumaient régulièrement des cigarettes combustibles.
« Les modèles distincts de ces biomarqueurs de risque de maladie cardiaque dans le sérum sanguin des utilisateurs fréquents de cigarettes combustibles et de produits de cigarette électronique indiquent que, malgré les effets physiologiques similaires, l’utilisation de la cigarette électronique et le tabagisme déclenchent des réponses moléculaires fondamentalement différentes. Nos résultats suggèrent que le vapotage , bien que ne fumant pas de cigarettes combustibles, provoque des changements dans le sang qui augmentent le risque de fuite dans les vaisseaux sanguins et que le tabagisme et le vapotage provoquent des changements dans le sang qui conduisent à un dysfonctionnement endothélial et à un risque accru d’événements cardiovasculaires futurs chez des personnes par ailleurs en bonne santé « , a déclaré Springer.
L’étude a également révélé que la dilatation médiée par le flux était significativement plus faible (de plus de 5 %) chez les participants qui utilisaient régulièrement des cigarettes électroniques et ceux qui fumaient régulièrement des cigarettes combustibles par rapport aux personnes qui ne fumaient ni ne vapotaient. Dans des recherches antérieures, une réduction de 2 % de la dilatation des vaisseaux a été associée à une augmentation de 15 % du risque de maladie cardiaque, ce qui suggère que l’impact du tabagisme et du vapotage est cliniquement significatif.
« Il est important que les régulateurs, les cliniciens et le public réalisent que le vapotage n’est pas inoffensif », a déclaré Springer. « Fumer et vapoter peuvent avoir des effets cardiovasculaires nocifs similaires, mais chaque condition provoque des effets potentiellement nocifs que l’autre n’a pas. Ces différences indiquent que l’utilisation de deux produits, c’est-à-dire fumer des cigarettes combustibles et également utiliser des produits de cigarette électronique, peut en fait être pire pour les maladies vasculaires. santé que de fumer ou de vapoter seuls. »
