Источник: Frontiers

Roberto A. Sussman¹

Federica Maria Sipala²*

Simone Ronsisvalle^2,3

Sebastien Soulet⁴

• ¹Institute of Nuclear Sciences, National Autonomous University of Mexico, Mexico City, Mexico
• ²Department of Drug and Health Sciences, University of Catania, Catania, Italy
• ³Center of Excellence for the Acceleration of HArm Reduction (CoEHAR), University of Catania, Catania, Italy
• ⁴Ingesciences, Cestas, France

Мы представляем обширный обзор 14 исследований (11 независимых и три финансируемых промышленностью) по выбросам, производимым электронными сигаретами (ЭС), уделяя особое внимание оценке карбонилов, присутствующих в этих выбросах, и подчеркивая тщательную оценку их аналитических методов и экспериментальных процедур. Поскольку присутствие побочных продуктов карбонилов в аэрозоле ЭК вызывает беспокойство, важно оценить надежность исследований выбросов, количественно определяющих эти соединения, проверив их соответствие следующим критериям качества эксперимента: авторы должны 1) предоставить достаточно информации об устройствах и экспериментальных процедурах, чтобы можно было потенциально воспроизвести или повторить эксперименты; 2) использовать соответствующие протоколы затяжек, максимально приближенные к потребительскому использованию; 3) использовать соответствующие аналитические методы; 4) использовать пустые образцы, чтобы избежать ложноположительного обнаружения. С точки зрения соблюдения этих условий результаты были классифицированы как надежные в семи исследованиях, частично надежные в пяти исследованиях и ненадежные в двух исследованиях. Однако только в пяти исследованиях использовались пустые образцы, и в шести исследованиях не был соблюден критерий воспроизводимости. Во всех воспроизводимых исследованиях, даже в частично надежных, выход карбонилов был значительно ниже их выхода в табачном дыме, что подтверждает роль ЭК (при правильном тестировании и эксплуатации) как средства снижения вреда. Данный обзор подчеркивает необходимость оценки качества лабораторных стандартов при тестировании выбросов ЭК для достижения объективной оценки профиля риска ЭК.

Введение

Курение сигарет является причиной семи миллионов преждевременных смертей в год, включая некурящих людей, пассивно подвергающихся воздействию выдыхаемого табачного дыма (Centers for Disease Control and Protection CDC, 2020; World Health Organization WHO, 2023). Для решения и сдерживания этой серьезной проблемы здравоохранения были предприняты глобальные институциональные усилия, включая меры по предотвращению начала курения и побуждению к отказу от курения (Athyros et al., 2013; Caponnetto et al., 2013; Kotz et al., 2020). Снижение вреда от табака (THR) является важным и ценным дополнением к этим усилиям благодаря замене табачных сигарет на гораздо более безопасные потребительские продукты, такие как обработанный пероральный бездымный табак и электронные системы доставки никотина (ЭСДН) (Amos et al., 2016; Abrams et al., 2018). Последние представляют собой большой класс продуктов, включающий электронные сигареты (ЭС) и нагреваемые табачные изделия (НТП), которые доставляют никотин через аэрозоль, генерируемый электронным способом без сжигания. Электронные сигареты генерируют аэрозоль путем конденсации пара, образующегося при нагревании жидкого раствора («электронной жидкости») с помощью электрической батареи при температуре 180-270°C, что значительно ниже температуры воспламенения табака (McNeill et al., 2018; National Academies of Sciences Engineering and Medicine et al., 2018) (Нагреваемые табачные изделия (HTP) генерируют аналогичный аэрозоль из специально восстановленных табачных элементов). Хотя использование обоих типов ЭНДС одобряется несколькими экспертами в области общественного здравоохранения (Balfour et al., 2021) и включено в политику борьбы с табаком в Великобритании (Office for Health Improvement and Disparities (formerly Public Health England)., 2022) и Новой Зеландии (Ministry of Health NZG, 2024), существуют возражения против их внедрения в политику общественного здравоохранения (Ministry of Health NZG, 2024; Pisinger and Døssing, 2014; World Health Organization, 2022), что делает их использование спорным вопросом. Тем не менее, существует широко распространенное мнение, что аэрозоли ENDS подвергают курильщиков и прохожих значительно меньшему уровню опасных и потенциально опасных соединений (HPHCs) по сравнению с сигаретным дымом (Amos et al., 2016; Ministry of Health NZG, 2024; U.S. Food and Drug Administration, 2023).

Табачный дым представляет собой сложнейший комплекс аэрозолей, образующихся в результате горения: основные выбросы, вдыхаемые и выдыхаемые курильщиками, и побочные выбросы, возникающие при горении/тлении кончика сигареты. Оба вида выбросов образуются в результате воспламенения табачной биомассы при температуре 800°C-950°C, а побочные выбросы происходят при температуре 400°C-660°C в тлеющем кончике сигареты, когда курильщик не делает затяжку (Baker et al., 2004). Экологический табачный дым (ETS) — это третий аэрозоль, образующийся из разбавленной смеси основных и побочных выбросов при взаимодействии с экзогенными загрязнителями окружающей среды. Эти выбросы подвергают курильщиков (и окружающих) воздействию широкого спектра токсикологически значимых HPHC, вызывающих многочисленные негативные последствия для здоровья (Centers for Disease Control and Prevention et al., 2010). В отличие от них, аэрозоли, генерируемые электронными сигаретами (ЭС), в значительной степени исключают физико-химические сложности табачного дыма, поскольку в них нет побочных выбросов, а основной поток выбросов не содержит 97-99 % соединений (включая HPHC), содержащихся в табачном дыме. Исследования выбросов показали, что карбонилы (в частности, альдегиды, такие как формальдегид, ацетальдегид и акролеин) являются наиболее распространенными (или менее незначительными) побочными продуктами (McNeill et al, 2018; National Academies of Sciences Engineering and Medicine et al, 2018; Office for Health Improvement and Disparities (formerly Public Health England)., 2022), возникающие в процессе образования аэрозолей при термической деградации (низкоэнергетическом пиролизе или торрефикации) ингредиентов электронных жидкостей, пропиленгликоля (PG) и глицерина или растительного глицерина (VG), которые разлагаются на карбонильные соединения, а ароматические вещества также производят побочные продукты (некоторые из которых токсичны) в результате их деградации. Кроме того, были высказаны опасения по поводу возможного присутствия в электронных жидкостях и аэрозолях ЭС следовых уровней металлов, которые, вероятно, вымываются или переносятся из металлических компонентов ЭС (McNeill et al., 2018; National Academies of Sciences Engineering and Medicine et al., 2018; Office for Health Improvement and Disparities (formerly Public Health England)., 2022). Карбонилы вызывают особую озабоченность из-за их связи с пагубными последствиями для здоровья. Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицирует формальдегид как канцероген для человека (группа 1) (Международное агентство по изучению рака IARC, 2006). Ацетальдегид, по мнению IARC, является возможным канцерогеном для человека (группа 2 B), а акролеин — вероятно канцерогенным для человека (группа 2A) (Cogliano et al., 2005; International Agency for Research on Cancer IARC, 2021).

Для оценки риска для здоровья пользователей необходимо количественное определение содержания HPHC в аэрозолях ЭC. Этого можно достичь с помощью лабораторных исследований эмиссии, в которых устройства затягиваются с помощью устройств, имитирующих вдыхание воздуха пользователем. Хотя эти испытания основаны на стандартизированных и регламентированных протоколах затяжек, которые (очевидно) не могут точно воспроизвести реальное использование, их результаты могут дать самую базовую оценку потенциального риска для здоровья пользователей. Однако, учитывая большое разнообразие ЭС (устройства, спирали, электронные жидкости, уровни никотина и ароматизаторы), в литературе по эмиссии также имеется большое разнообразие результатов. Поэтому, чтобы ориентироваться в этой сложном разнообразии и наилучшим образом интерпретировать объективность и надежность этих результатов (и предполагаемой оценки риска), необходимо и важно проверить (признавая ограничения), соответствуют ли исследования основным критериям качества эксперимента. В частности, исследования выбросов должны соответствовать следующим требованиям: 1) предоставлять достаточную информацию об устройствах и экспериментальных процедурах, чтобы обеспечить потенциальную воспроизводимость результатов; 2) устанавливать соответствующие параметры затяжки, максимально приближенные к конструкции устройств и их использованию потребителями; 3) использовать соответствующие методы анализа; и 4) использовать холостые образцы для контроля загрязнения проб. Мы считаем, что степень соблюдения этих критериев качества является необходимым условием для оценки достоверности результатов их экспериментов.

В двух предыдущих обзорных статьях (Soulet and Sussman, 2022b; Soulet and Sussman, 2022a) были рассмотрены 48 исследований выбросов, опубликованных после 2018 года (12 исследований по металлам и 36 по органическим побочным продуктам), и оценена достоверность их результатов путем проверки соблюдения перечисленных выше требований к качеству эксперимента. В настоящем обзоре мы рассматриваем 14 исследований (Van Leeuwen et al., 2004; Conklin et al., 2018; El Mubarak et al., 2018; Stephens et al., 2019; Gillman et al., 2020; Nicol et al., 2020; Talih et al., 2020a; Rajapaksha et al., 2021; Son and Khlystov, 2021; El-Hellani et al., 2022; Lalonde et al., 2022; McGuigan et al., 2022; Pinto et al., 2022; Talih et al., 2022), которые ранее не рассматривались в (Soulet and Sussman, 2022a), уделяя особое внимание детальной критике аналитических методов. Хотя в более чем половине исследований, рассмотренных в (Soulet and Sussman, 2022b; 2022a), выбросы производились путем затяжки субомных [низкое сопротивление нагревателя] устройств высокой мощности (мощность более 40 Вт, сопротивление менее 1 Ом) в условиях, способствующих перегреву (см. подробности в (Soulet and Sussman, 2022b; 2022a)), в настоящем обзоре во всех 14 исследованиях (кроме одного) изучались маломощные устройства в рамках соответствующих протоколов затяжек, связанных с рекомендуемым методом CORESTA (CRM) 81 (Центр сотрудничества по научным исследованиям в области табака CORESTA, 2015; Международная организация по стандартизации ISO, 2018c): 3 затяжки по 3 секунды, интервал между затяжками 30 секунд, объем затяжки 55 мл и скорость воздушного потока 1 л/мин, или незначительные вариации этих параметров затяжки. Кроме того, в большинстве исследований использовались соответствующие стандартные аналитические методы, но только в шести использовались холостые образцы, а в трети исследований (6 из 14) не было предоставлено достаточной информации для потенциального воспроизведения или повторения экспериментов.

Цель данной работы — представить всеобъемлющий обзор исследований выбросов, проведенных на ЭС, с особым акцентом на оценку аналитических методов, используемых для измерения карбонилов. Содержание работы по разделам выглядит следующим образом. В разделе 2 мы описываем процесс поиска по методике PRISMA для отбора исследований, которые мы пересмотрели. В разделе 3 приведены краткие сведения о предыдущих обзорах, а в разделе 4 представлены обзоры 14 исследований. Всестороннее обсуждение и резюме пересмотренных исследований представлены в разделе 5, а наши выводы — в разделе 6.

СКАЧАТЬ ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ОБЗОРА (Англ.)

Выводы

С момента появления ЭС на мировых рынках в качестве более безопасных заменителей табачных сигарет были проведены сотни исследований по изучению химического состава их аэрозольных выбросов как важной части процесса полного понимания и оценки их токсичности и профиля риска, результаты которого имеют решающее значение для информирования и руководства всех заинтересованных сторон (потребителей, специалистов здравоохранения, регулирующих органов и промышленности).

Эмиссионные исследования аэрозоля являются начальным этапом оценки профиля риска ЭС, за которым следуют доклинические и клинические исследования. Обзоры этих исследований выполняют важную задачу по сбору и пересмотру «современного состояния» исследований по каждой теме, но для того, чтобы быть полезными, они не должны ограничиваться простым цитированием исследований и перечислением их результатов; они также должны содержать подробную и критическую оценку используемой методологии и согласованности экспериментальных результатов. С этой целью и учитывая, что карбонилы (особенно альдегиды) являются наиболее частыми и обильными токсичными побочными продуктами, обнаруженными в выбросах ЭС, мы представили в данном обзоре подробный и критический анализ экспериментальных процедур, аналитических методов и результатов 14 недавно опубликованных исследований выбросов, посвященных карбонилам (краткое описание исследований приведено в таблицах 1 и 2). Наш обзор дополняет два наших собственных недавно опубликованных обзора исследований выбросов токсичных побочных продуктов (металлов (Soulet and Sussman, 2022a) или органических побочных продуктов (Soulet and Sussman, 2022b)), опубликованных после 2018 года (мы пропустили исследования, опубликованные до 2018 года, поскольку в них тестировались устройства, которые в настоящее время устарели или имеют второстепенное применение).

Для оценки надежности исследований в нашем обзоре мы проверили соблюдение (как мы считаем) минимальных требований к качеству эксперимента, изложенных в разделе 2, а именно: авторы должны предоставить: 1) достаточную информацию об устройствах и всех экспериментальных процедурах для воспроизведения, 2) использование соответствующих параметров затяжки для генерации аэрозолей, 3) использование соответствующих методов анализа и 4) использование пустых образцов. На основании подробных обзоров, приведенных в разделе 4, мы определили систему градации в виде «светофорной» балльной классификации по степени соответствия четырем условиям качества. Детали этой оценки представлены в Таблице 3, где показано, что семь исследований являются надежными, пять — частично надежными и два — ненадежными. В большинстве исследований использовались соответствующие аналитические методы (хотя некоторые не предоставили достаточной информации по различным вопросам), и в большинстве из них были получены выходы альдегидов, которые незначительны или значительно ниже выходов в сигаретном дыме. Однако в исследованиях были обнаружены следующие экспериментальные недостатки:

• Хотя только в пяти из 14 исследований использовались пустые образцы, применялись и альтернативные методы валидации.

• Шесть исследований не выполнили условие воспроизводимости, поскольку не раскрыли достаточной информации об устройствах и экспериментальных процедурах.

Перечисленные выше проблемы являются серьезными методологическими недостатками, которые встречаются и во многих исследованиях выбросов (см. (Soulet and Sussman, 2022a; Soulet and Sussman, 2022b)). Очевидно, что эти недостатки необходимо устранить, чтобы повысить качество испытаний на выбросы, что предполагает необходимость обновления и совершенствования стандартов лабораторных испытаний на выбросы. Стандарты испытаний (а также процесс экспертной оценки исследований выбросов) должны предусматривать использование пустых образцов и требовать от авторов предоставления всей необходимой информации для потенциального воспроизведения или повторения экспериментов. Кроме того, стандарты тестирования должны преодолеть негибкость рассмотрения только воздушных потоков CORESTA (или их незначительных вариаций) для тестирования всех устройств, включая мощные, используемые в стиле Direct to Lung (см. критику по этому вопросу в (Soulet and Sussman, 2022a; Soulet and Sussman, 2022b)). Как мы уже говорили в предыдущих обзорах, важно также включить пользователей ЭК в экспериментальную логистику, поскольку в конце концов устройства предназначены для потребителей. К сожалению, многие эмиссионные исследования просто игнорируют особенности потребительских моделей.

Обновление и совершенствование стандартов тестирования с учетом основных условий качества эксперимента необходимо для достижения более объективной оценки профиля риска ЭС, что позволит получить ценную информацию для всех заинтересованных сторон (потребителей, специалистов здравоохранения, регулирующих органов и самой промышленности). Мы продолжим анализировать исследования выбросов и в будущих исследованиях проведем собственные лабораторные исследования, основанные на условиях качества, которые мы указали в нашем обзоре литературы.

---