Forme di gas chetene tossico su vaping vitamina E acetato suscitando interesse nel suo possibile ruolo nel focolaio EVALI

Recenti sforzi da parte dei Centers for Disease Control and Prevention (CDC), la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti, e le autorità statali hanno portato alla determinazione che la vitamina E acetato (VEA) è fortemente associato con e-sigaretta o vaping product use-associated lung injury (EVALI) (1). VEA è stato trovato in quasi tutti i campioni di liquido polmonare paziente analizzati e non osservati in liquido polmonare da coorti sane. Nonostante le forti prove che collegano VEA a EVALI, il suo ruolo putativo come agente causale deve ancora essere determinato. Per affrontare la questione chiave se VEA è un marcatore giusto o un mediatore significativo di EVALI, Wu e O’Shea (2) riportano in PNAS che VEA reagisce quando viene aerosolizzato con una sigaretta elettronica per produrre il chetene di gas altamente tossico. La conferma che il chetene derivato da VEA è un agente causale di EVALI deve attendere una rigorosa indagine clinica. Tuttavia, Wu e O’Shea (2) hanno nel frattempo scoperto un vantaggio convincente.

Uno degli aspetti più preoccupanti di EVALI è la sua insorgenza aggressiva. In contrasto con gli effetti devastanti delle sigarette tradizionali che impiegano decenni a manifestarsi, EVALI ha afflitto giovani pazienti che hanno sviluppato sintomi potenzialmente letali letteralmente entro poche ore dopo aver sperimentato nausea iniziale e disagio respiratorio (3). Ciò sembra coerente con la tossicità del chetene, che è stata riportata per causare gravi danni polmonari acuti in modelli animali a livello alveolare entro 24 ore dall’esposizione. Il livello di esposizione acuta (letale) 10-min valore di esposizione per il chetene è 0,24 ppm (4).

È importante sottolineare che la scoperta riportata in PNAS che il chetene può essere prodotto da VEA utilizzando un dispositivo di svapo commerciale (2) evidenzia la necessità di indagare le reazioni chimiche che avvengono durante lo svapo per migliorare la comprensione dei percorsi tossicologici. Alcuni sostenitori dello svapo sono stati sprezzanti della rilevanza delle indagini chimiche non cliniche delle tossine chimiche degli aerosol di sigarette elettroniche, postulando che i vapers possono efficacemente autoregolare qualsiasi assunzione di tossine elevata semplicemente dalla percezione sensoriale (5). Purtroppo, l’epidemia di EVALI ha dimostrato che l’autoregolamentazione dei vapers è inaffidabile nel migliore dei casi e mortale nel peggiore dei casi. Inoltre, senza uno studio incentrato sulla chimica, come riportato da Wu e O’Shea (2), la potenziale rilevanza del chetene per EVALI sarebbe passata inosservata. Ciò è in gran parte perché l’instabilità nota del ketene rende la sua determinazione diretta altamente impraticabile nei campioni trattati del paziente. Per collegare il chetene ai pazienti EVALI possono quindi essere necessarie strategie di rilevazione indiretta impegnative, come la determinazione delle impronte biologiche, comprese le proteine modificate posttranslazionalmente (4) e i prodotti di reazione caratteristici.

La logica per la formazione di chetene da VEA ha le sue radici nei rapporti del 1938 che descrivono la pirolisi degli esteri organici (6, 7). VEA possiede un gruppo funzionale di acetato di fenile noto per convertire senza problemi in chetene e fenolo (Fig. 1) (6). Tuttavia, la conversione termica di VEA in chetene ha un’energia di attivazione relativamente elevata (2), spingendo la domanda se livelli significativi di chetene possano formarsi a temperature di svapo e condizioni realistiche per gli utenti (8). Narimani e de Silva (8), ad esempio, hanno recentemente calcolato che la formazione di chetene da VEA è fattibile solo a temperature superiori a 500 °C o in condizioni di “soffio secco”. In tali condizioni, hanno determinato che le concentrazioni polmonari di chetene avrebbero raggiunto livelli gravi (30-ppm) (8).

Soffio secco è un termine colloquiale che viene utilizzato da alcuni sostenitori vaping come una panacea per i rapporti che descrivono i livelli di tossine pericolose in aerosol e-sigaretta (5). Il termine implica la condizione per cui i livelli di solvente della sigaretta elettronica sono così bassi da impedire un efficace assorbimento e raffreddamento delle bobine di riscaldamento, con conseguente surriscaldamento e la conseguente formazione di livelli elevati di prodotti di combustione parziale pericolosi. Tuttavia, è stato dimostrato che le sigarette elettroniche possono emettere livelli pericolosi di tossine aerosol in condizioni che non sono associate al soffio secco (9). Ad esempio, Narimani e de Silva (8) ipotizzano che, in alternativa al soffio secco, la catalisi superficiale potrebbe consentire la formazione di chetene in condizioni di svapo benigne. Infatti, è stato definitivamente dimostrato da Shihadeh e colleghi (10) che i fili del filamento della sigaretta elettronica presentano forti effetti catalitici che modulano la formazione di tossina aerosol a basse temperature.

Mentre la catalisi proveniente da componenti di dispositivi metallici potrebbe portare alla formazione di chetene a temperature relativamente basse, un problema non chiaramente notato nei recenti rapporti incentrati sul chetene è che la maggior parte dei pazienti EVALI ha svapato cannabis rispetto ai prodotti del tabacco (1). VEA è usato per l’adulterazione del concentrato di tetraidrocannabinolo (THC) (olio di cannabis). È importante sottolineare che il THC è altamente viscoso e richiederà più calore per aerosolizzare rispetto ai solventi e agli ingredienti della sigaretta elettronica. Ad esempio, i materiali di stoppino di cotone utilizzati per lo svapo del prodotto del tabacco sono noti per prendere fuoco quando vengono utilizzati per lo svapo dell’olio di cannabis (9). Un’altra considerazione importante è che le cartucce di vape THC contraffatte sono state utilizzate da una grande percentuale di pazienti EVALI (1, 11). Tali dispositivi esporranno l’assorbimento globale più povero e l’efficienza del trasferimento di calore rispetto al dispensario autorizzato autentico ed ai vaporizzatori medici di uso. Pertanto, svapare materiali altamente viscosi e adulterati con dispositivi vaping economici e di bassa qualità ottimizzerà le emissioni di aerosol tossici.

In sintesi, lo studio di Wu e O’Shea (2) mostra che vaping VEA può portare all’esposizione al gas velenoso chetene. Questo è un risultato significativo che sta già spingendo ulteriori indagini per determinare se il chetene prodotto da VEA gioca un ruolo causale in EVALI (1). Inoltre, dimostra che è necessaria una comprensione delle reazioni che possono portare a emissioni tossiche di aerosol per aumentare l’attenzione sullo screening degli ingredienti chimici nei campioni non formattati. Attualmente, il CDC non può escludere che sostanze chimiche di interesse diverso dal VEA, compresi i prodotti del tabacco, abbiano un ruolo nello sviluppo di EVALI (1). Ad esempio, Rahman e colleghi (11) hanno dimostrato che numerosi composti pericolosi e potenzialmente pericolosi sono presenti negli aerosol derivati da prodotti vaping recuperati da pazienti EVALI. Questi includono idrocarburi derivati da solventi, composti coniugati al silicio, pesticidi, plastificanti, policaprolattoni e metalli (11). Infine, lo studio di Wu e O’Shea (2) incarna un forte promemoria sul fatto che aromi, vitamine e altre molecole additive ritenute sicure per l’ingestione non dovrebbero mai essere considerate sicure per lo svapo senza prove sotto forma di dati rigorosi basati sull’evidenza.