Влияние курения электронных сигарет на работу сердечно-сосудистой системы у молодых и старых крыс

06.12.202406.12.2024 от автора ꙮ҆

Scientific Reports volume 14, Article number: 30420 (2024)

Источник: Nature

Аннотация

Справочная информация

Хотя острое воздействие паров электронных сигарет (ЭС) было связано с повышением артериального давления, хроническое влияние паров ЭС на артериальное давление по сравнению со стандартным сигаретным дымом подробно не изучалось. Мы определили влияние воздействия электронной сигареты на кровяное давление и другие показатели сердечной функции у молодых и старых крыс.

Методы

Молодых крыс Sprague Dawley (возраст 6 недель, оба пола) в случайном порядке подвергали воздействию воздуха (n = 34), электронной сигареты с никотином (E-cig Nic+; n = 30), электронной сигареты без никотина (E-cig Nic-; n = 28) или стандартного сигаретного дыма (n = 27). Старые крысы Fischer 344 (возраст 25 месяцев, оба пола) были рандомизированы на 2 группы: (1) 26 крыс в группе очищенного воздуха (отрицательный контроль) и (2) 17 крыс в группе пара электронных сигарет плюс никотин (E-cig Nic+). После 12 недель воздействия гемодинамика определялась с помощью катетера Миллара, эхокардиографии и термодилюционного катетера, через несколько дней после последнего воздействия.

Результаты

У молодых крыс сигаретный дым ассоциировался с более высоким систолическим, диастолическим и средним артериальным давлением, а также пиковым систолическим давлением в ЛЖ [левый желудочек сердца] по сравнению с группами воздуха, E-cig Nic + или E-cig Nic-. Ни фракционное укорочение, ни сердечный выброс не различались между группами. Абсолютное значение dp/dt min, показателя диастолической функции ЛЖ, было самым низким в группе E-cig Nic-. Тау, показатель расслабления ЛЖ, также был хуже в этой группе. У старых крыс вейпинг электронной сигареты не изменил частоту сердечных сокращений, кровяное давление и сердечную функцию. Однако воздействие E-cig Nic + было связано с увеличением массы сердца/ВТ [ВТ — вес тела] и массы ЛЖ/ВТ по сравнению с воздействием воздуха на старых крыс.

Выводы

Хроническое воздействие вейпинга электронных сигарет не вызывало повышения артериального давления и частоты сердечных сокращений, а также не изменяло сердечную функцию по сравнению с воздухом у молодых крыс после 12 недель воздействия, в то время как стандартное курение сигарет было связано с повышением артериального давления. У старых крыс курение электронных сигарет вызывало увеличение массы сердца/ВТ и массы ЛЖ/ВТ по сравнению с воздействием воздуха, что говорит о том, что старые животные могут быть более уязвимы к воздействию электронных сигарет, чем молодые.

Полный текст обзора (Англ.)

Ссылки:

Moriyama, C. et al. Aging enhances susceptibility to cigarette smoke-induced inflammation through bronchiolar chemokines. Am. J. Respir Cell. Mol. Biol. 42 (3), 304–311 (2010).Article CAS PubMed Google Scholar
Gould, N. S. et al. Aging adversely affects the cigarette smoke-induced glutathione adaptive response in the lung. Am. J. Respir Crit. Care Med. 182 (9), 1114–1122 (2010).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Zhou, S., Wright, J. L., Liu, J., Sin, D. D. & Churg, A. Aging does not enhance experimental cigarette smoke-induced COPD in the mouse. PLoS One. 8 (8), e71410 (2013).Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Bandi, P. et al. Changes in E-Cigarette Use among U.S. adults, 2019–2021. Am. J. Prev. Med. 65 (2), 322–326 (2023).Article PubMed Google Scholar
Rose, J. J. et al. Cardiopulmonary impact of electronic cigarettes and Vaping products: A Scientific Statement from the American Heart Association. Circulation 148 (8), 703–728 (2023).Article PubMed Google Scholar
Dai, W. et al. Effects of electronic cigarette exposure on myocardial infarction and No-Reflow, and cardiac function in a rat model. J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. 28, 10742484231155992. https://doi.org/10.1177/10742484231155992 (2023 Jan-Dec).
Osborn, J. W. Jr, Barber, B. J., Quillen, E. W. Jr, Abram, R. J. & Cowley, A. W. Jr. Chronic measurement of cardiac output in unanesthetized rats using miniature thermocouples. Am. J. Physiol. 251 (6 Pt 2), H1365–H1372 (1986).PubMed Google Scholar
Machin, D. R. et al. Ultrasound Assessment of Flow-mediated dilation of the Brachial and superficial femoral arteries in rats. J. Vis. Exp. ;(117):54762. (2016).
Cheng, K. S., Baker, C. R., Hamilton, G., Hoeks, A. P. & Seifalian, A. M. Arterial elastic properties and cardiovascular risk/event. Eur. J. Vasc Endovasc Surg. 24 (5), 383–397 (2002).Article PubMed Google Scholar
Flammer, A. J. et al. The assessment of endothelial function: from research into clinical practice. Circulation 126 (6), 753–767 (2012).Article PubMed PubMed Central Google Scholar
Celermajer, D. S. et al. Cigarette smoking is associated with dose-related and potentially reversible impairment of endothelium-dependent dilation in healthy young adults. Circulation 88 (5 Pt 1), 2149–2155 (1993).Article CAS PubMed Google Scholar
Celermajer, D. S. et al. Passive smoking and impaired endothelium-dependent arterial dilatation in healthy young adults. N Engl. J. Med. 334 (3), 150–154 (1996).Article CAS PubMed Google Scholar
Carnevale, R. et al. Acute Impact of Tobacco vs Electronic cigarette smoking on oxidative stress and vascular function. Chest 150 (3), 606–612 (2016).Article PubMed Google Scholar
Rao, P., Liu, J. & Springer, M. L. JUUL and Combusted cigarettes comparably impair endothelial function. Tob. Regul. Sci. 6 (1), 30–37 (2020).Article PubMed PubMed Central Google Scholar
Daiber, A., Kuntic, M., Oelze, M., Hahad, O. & Münzel, T. E-cigarette effects on vascular function in animals and humans. Pflugers Arch. 475 (7), 783–796 (2023).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Middlekauff, H. R., Park, J. & Moheimani, R. S. Adverse effects of cigarette and noncigarette smoke exposure on the autonomic nervous system: mechanisms and implications for cardiovascular risk. J. Am. Coll. Cardiol. 64 (16), 1740–1750 (2014).Article CAS PubMed Google Scholar
Benowitz, N. L. & Fraiman, J. B. Cardiovascular effects of electronic cigarettes. Nat. Rev. Cardiol. 14 (8), 447–456 (2017).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Martinez-Morata, I., Sanchez, T. R., Shimbo, D. & Navas-Acien, A. Electronic cigarette use and blood pressure endpoints: a systematic review. Curr. Hypertens. Rep. 23 (1), 2. https://doi.org/10.1007/s11906-020-01119-0 (2020).Article PubMed PubMed Central Google Scholar
Oncken, C. A., Litt, M. D., McLaughlin, L. D. & Burki, N. A. Nicotine concentrations with electronic cigarette use: effects of sex and flavor. Nicotine Tob. Res. 17 (4), 473–478 (2015).Article CAS PubMed Google Scholar
Polosa, R. et al. Health impact of E-cigarettes: a prospective 3.5-year study of regular daily users who have never smoked. Sci. Rep. 7 (1), 13825 (2017).Article ADS PubMed PubMed Central Google Scholar
Shi, H. et al. The effect of electronic-cigarette vaping on cardiac function and angiogenesis in mice. Sci. Rep. 9 (1), 4085 (2019).Article ADS PubMed PubMed Central Google Scholar
OlfertIM et al. Chronic exposure to electronic cigarettes results in impaired cardiovascular function in mice. J. Appl. Physiol. (1985). 124 (3), 573–582 (2018).
El-Mahdy, M. A. et al. Long-term electronic cigarette exposure induces cardiovascular dysfunction similar to tobacco cigarettes: role of nicotine and exposure duration. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 320 (5), H2112–H2129 (2021).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Alam, F. & Silveyra, P. Sex differences in E-Cigarette Use and Related Health effects. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 20 (22), 7079 (2023).Article PubMed PubMed Central Google Scholar
Hering, D. et al. Heightened acute circulatory responses to smoking in women. Blood Press. 17 (3), 141–146 (2008).Article ADS PubMed Google Scholar
Kotlyar, M., Thuras, P., Hatsukami, D. K. & al’Absi, M. Sex differences in physiological response to the combination of stress and smoking. Int. J. Psychophysiol. 118, 27–31 (2017).Article PubMed PubMed Central Google Scholar
Dai, W. et al. Effects of electronic cigarette vaping on Cardiac and vascular function, and post-myocardial infarction remodeling in rats. Cardiovasc. Toxicol. 24 (2), 199–208 (2024).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Rahman, A., Alqaisi, S., Alzakhari, R. & Saith, S. Characterization and summarization of the impact of electronic cigarettes on the Cardiovascular System: a systematic review and Meta-analysis. Cureus 15 (5), e39528 (2023).PubMed PubMed Central Google Scholar
Kleinman, M. T. et al. E-cigarette or Vaping Product Use-Associated Lung Injury Produced in an animal model from electronic cigarette vapor exposure without tetrahydrocannabinol or vitamin E oil. J. Am. Heart Assoc. 9 (18), e017368 (2020).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Alavi, R. et al. Adverse Cardiovascular effects of Nicotine delivered by Chronic Electronic cigarettes or Standard cigarettes captured by Cardiovascular intrinsic frequencies. J. Am. Heart Assoc. 13 (18), e035462 (2024). Article PubMed Google Scholar