Giftiges Ketengas bildet sich beim Verdampfen von Vitamin E-Acetat, was das Interesse an seiner möglichen Rolle beim EVALI-Ausbruch weckt

Jüngste Bemühungen der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC), der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) und der staatlichen Behörden haben zu der Feststellung geführt, dass Vitamin E-Acetat (VEA) stark mit einer mit der Verwendung von E-Zigaretten oder Dampfprodukten verbundenen Lungenverletzung (EVALI) in Verbindung gebracht wird (1). VEA wurde in fast allen analysierten Lungenflüssigkeitsproben von Patienten gefunden und nicht in Lungenflüssigkeit von gesunden Kohorten beobachtet. Trotz starker Beweise, die VEA mit EVALI in Verbindung bringen, muss seine mutmaßliche Rolle als Erreger noch bestimmt werden. Um die Schlüsselfrage zu beantworten, ob VEA ein spezifischer Marker oder ein signifikanter Mediator von EVALI ist, berichten Wu und O’Shea (2) in PNAS, dass VEA reagiert, wenn es mit einer E-Zigarette aerosolisiert wird, um das hochgiftige Gas Keten zu produzieren. Die Bestätigung, dass aus VEA gewonnenes Keten ein Erreger von EVALI ist, muss einer strengen klinischen Untersuchung unterzogen werden. Doch Wu und O’Shea (2) haben inzwischen eine überzeugende Führung aufgedeckt.

Einer der besorgniserregendsten Aspekte von EVALI ist sein aggressiver Beginn. Im Gegensatz zu den verheerenden Wirkungen traditioneller Zigaretten, deren Manifestation Jahrzehnte dauert, hat EVALI junge Patienten befallen, die innerhalb von Stunden nach anfänglicher Übelkeit und Atembeschwerden buchstäblich lebensbedrohliche Symptome entwickelten (3). Dies scheint im Einklang mit der Keten-Toxizität zu stehen, von der berichtet wurde, dass sie in Tiermodellen innerhalb von 24 Stunden nach der Exposition schwere, akute Lungenschäden auf Alveolarebene verursacht. Der 10-Minuten-Expositionswert für Keten beträgt 0,24 ppm (4).

Wichtig ist, dass der in PNAS gemeldete Befund, dass Keten aus VEA mit einem kommerziellen Dampfgerät hergestellt werden kann (2), die Notwendigkeit unterstreicht, die chemischen Reaktionen zu untersuchen, die während des Dampfens stattfinden, um das Verständnis der toxikologischen Wege zu verbessern. Einige Vaping-Befürworter haben die Relevanz nichtklinischer chemischer Untersuchungen chemischer Toxine von E-Zigaretten-Aerosolen abgelehnt und postuliert, dass Vaper jede erhöhte Toxinaufnahme einfach durch sensorische Wahrnehmung effektiv selbst regulieren können (5). Leider hat der EVALI-Ausbruch gezeigt, dass die Selbstregulierung durch Vaper bestenfalls unzuverlässig und schlimmstenfalls tödlich ist. Darüber hinaus wäre ohne eine auf Chemie ausgerichtete Studie, wie sie von Wu und O’Shea (2) berichtet wurde, die potenzielle Relevanz von Keten für EVALI unbemerkt geblieben. Dies liegt vor allem daran, dass die berüchtigte Instabilität von Keten seine direkte Bestimmung in verarbeiteten Patientenproben sehr unpraktisch macht. Anspruchsvolle indirekte Nachweisstrategien können daher erforderlich sein, um Keten mit EVALI-Patienten zu verknüpfen, wie z. B. die Bestimmung biologischer Fußabdrücke, einschließlich posttranslational modifizierter Proteine (4) und charakteristischer Reaktionsprodukte.

Die Begründung für die Bildung von Keten aus VEA hat ihre Wurzeln in Berichten von 1938, die die Pyrolyse organischer Ester beschreiben (6, 7). VEA besitzt eine funktionelle Phenylacetatgruppe, von der bekannt ist, dass sie reibungslos in Keten und Phenol übergeht (Abb. 1) (6). Die thermische Umwandlung von VEA in Keten hat jedoch eine relativ hohe Aktivierungsenergie (2), was die Frage aufwirft, ob sich unter für den Anwender realistischen Dampftemperaturen und -bedingungen signifikante Mengen an Keten bilden können (8). Narimani und de Silva (8) haben zum Beispiel kürzlich berechnet, dass die Bildung von Keten aus VEA nur bei Temperaturen über 500 ° C oder „Dry Puff“ -Bedingungen möglich ist. Unter solchen Bedingungen stellten sie fest, dass die Ketenkonzentrationen in der Lunge schwere Werte (30 ppm) erreichen würden (8).

Dry Puff ist ein umgangssprachlicher Begriff, der von einigen Vaping-Befürwortern als Allheilmittel für Berichte verwendet wird, die gefährliche Toxinspiegel in E-Zigaretten-Aerosolen beschreiben (5). Der Begriff impliziert die Bedingung, dass der Lösungsmittelgehalt der E-Zigarette so niedrig ist, dass ein wirksames Dochten und Abkühlen der Heizschlangen verhindert wird, was zu einer Überhitzung und der daraus resultierenden Bildung erhöhter Konzentrationen gefährlicher Teilverbrennungsprodukte führt. Es wurde jedoch gezeigt, dass E-Zigaretten unter Bedingungen, die nicht mit trockenem Puff verbunden sind, gefährliche Mengen an Aerosoltoxinen abgeben können (9). Zum Beispiel spekulieren Narimani und de Silva (8), dass die Oberflächenkatalyse als Alternative zum trockenen Puff die Bildung von Keten unter gutartigen Dampfbedingungen ermöglichen könnte. In der Tat wurde von Shihadeh und Mitarbeitern (10) schlüssig nachgewiesen, dass E-Zigaretten-Filamentdrähte starke katalytische Effekte aufweisen, die die Aerosoltoxinbildung bei niedrigen Temperaturen modulieren.

Während die Katalyse, die von Metallbauteilen ausgeht, bei relativ niedrigen Temperaturen zur Bildung von Keten führen könnte, ist ein Problem, das in den jüngsten Berichten, die sich auf Keten konzentrieren, nicht eindeutig festgestellt wurde, dass die meisten EVALI-Patienten Cannabis im Gegensatz zu Tabakerzeugnissen dampfen (1). VEA wird zur Verfälschung von Tetrahydrocannabinol (THC) -Konzentrat (Cannabisöl) verwendet. Wichtig ist, dass THC hochviskos ist und im Vergleich zu Lösungsmitteln und Inhaltsstoffen für Tabak-E-Zigaretten mehr Wärme zum Aerosolisieren benötigt. Zum Beispiel ist bekannt, dass die Baumwolldochtmaterialien, die für das Verdampfen von Tabakprodukten verwendet werden, Feuer fangen, wenn sie für das Verdampfen von Cannabisöl verwendet werden (9). Eine weitere wichtige Überlegung ist, dass gefälschte THC-Vape-Patronen von einem großen Teil der EVALI-Patienten verwendet wurden (1, 11). Solche Geräte weisen im Vergleich zu authentischen, lizenzierten Verdampfern für Apotheken und medizinische Zwecke insgesamt eine schlechtere Docht- und Wärmeübertragungseffizienz auf. So wird das Verdampfen von hochviskosen, verfälschten Materialien mit billigen, minderwertigen Dampfgeräten die toxischen Aerosolemissionen optimieren.

Zusammenfassend zeigt die Studie von Wu und O’Shea (2), dass das Verdampfen von VEA zu einer Exposition gegenüber dem giftigen Gas Keten führen kann. Dies ist ein bedeutender Befund, der bereits Anlass zu weiteren Untersuchungen gibt, um festzustellen, ob aus VEA hergestelltes Keten eine ursächliche Rolle bei EVALI spielt (1). Darüber hinaus zeigt es, dass ein Verständnis der Reaktionen, die zu toxischen Aerosolemissionen führen können, erforderlich ist, um den Fokus auf das Screening chemischer Inhaltsstoffe in nicht abgeschirmten Proben zu erhöhen. Derzeit kann die CDC nicht ausschließen, dass andere besorgniserregende Chemikalien als VEA, einschließlich Tabakerzeugnisse, eine Rolle bei der Entwicklung von EVALI spielen (1). Zum Beispiel haben Rahman und Mitarbeiter (11) gezeigt, dass zahlreiche gefährliche und potenziell gefährliche Verbindungen in den Aerosolen enthalten sind, die von Dampfprodukten stammen, die von EVALI-Patienten gewonnen wurden. Dazu gehören lösungsmittelbasierte Kohlenwasserstoffe, siliciumkonjugierte Verbindungen, Pestizide, Weichmacher, Polycaprolactone und Metalle (11). Schließlich verkörpert die Studie von Wu und O’Shea (2) eine deutliche Erinnerung daran, dass Aromen, Vitamine und andere Additivmoleküle, die als sicher für die Einnahme gelten, niemals ohne Beweise in Form strenger evidenzbasierter Daten als sicher für das Dampfen angesehen werden sollten.