Toksyczny gaz ketenowy tworzy się na wapowaniu octanu witaminy E, co powoduje zainteresowanie jego możliwą rolą w epidemii EVALI

ostatnie wysiłki Centers for Disease Control and Prevention (CDC), amerykańskiej Agencji ds. żywności i Leków (FDA) oraz władz państwowych doprowadziły do ustalenia, że octan witaminy E (VEA) jest silnie związany z e-papierosem lub produktem do wapowania związanym z urazem płuc (EVALI) (1). VEA stwierdzono w prawie wszystkich badanych próbkach płynu płucnego pacjentów, a nie obserwowano w płynie płucnym ze zdrowych kohort. Pomimo silnych dowodów łączących VEA z EVALI, jego przypuszczalna rola jako czynnika sprawczego nie została jeszcze ustalona. Aby rozwiązać kluczową kwestię, czy VEA jest tylko markerem, czy znaczącym mediatorem EVALI, Wu I O ’ Shea (2) informują w PNAS, że VEA reaguje po aerozolizowaniu z e-papierosem w celu wytworzenia wysoce toksycznego ketenu gazowego. Potwierdzenie, że Keten pochodzący z VEA jest czynnikiem sprawczym EVALI, musi poczekać na rygorystyczne badania kliniczne. Jednak Wu I O ’ Shea (2) w międzyczasie odkryli przekonujący trop.

jednym z najbardziej dotyczących aspektów EVALI jest jego agresywny początek. W przeciwieństwie do niszczących skutków tradycyjnych papierosów, które manifestują się przez dziesięciolecia, EVALI dotyka młodych pacjentów, u których objawy zagrażające życiu rozwinęły się dosłownie w ciągu kilku godzin po wystąpieniu początkowych nudności i dyskomfortu oddechowego (3). Wydaje się to zgodne z toksycznością ketenu, która w modelach zwierzęcych powodowała poważne, ostre uszkodzenie płuc na poziomie pęcherzyków płucnych w ciągu 24 godzin od ekspozycji. Poziom narażenia ostrego (śmiertelnego) 10-minutowa wartość narażenia dla ketenu wynosi 0,24 ppm (4).

co ważne, odkrycie zgłoszone w PNAS, że Keten może być wytwarzany z VEA przy użyciu komercyjnego urządzenia do wapowania (2) podkreśla potrzebę zbadania reakcji chemicznych zachodzących podczas wapowania w celu lepszego zrozumienia szlaków toksykologicznych. Niektórzy zwolennicy wapowania lekceważyli znaczenie nieklinicznych badań chemicznych toksyn aerozolowych e-papierosów, twierdząc, że waperzy mogą skutecznie regulować każde podwyższone spożycie toksyn po prostu przez zmysłową percepcję (5). Niestety, epidemia EVALI pokazała, że samoregulacja przez waperów jest w najlepszym razie niewiarygodna, a w najgorszym śmiertelna. Co więcej, bez badań skoncentrowanych na chemii, takich jak zgłoszone przez Wu I O ’ Shea (2), potencjalne znaczenie ketenu dla EVALI byłoby niezauważone. Dzieje się tak głównie dlatego, że notoryczna niestabilność ketenu sprawia, że jego bezpośrednie oznaczanie jest wysoce niepraktyczne w przetworzonych próbkach pacjentów. Trudne strategie wykrywania pośredniego mogą być zatem wymagane do połączenia ketenu z pacjentami z grupy EVALI, takie jak oznaczanie śladów biologicznych, w tym białek zmodyfikowanych posttranslacyjnie (4) i charakterystycznych produktów reakcji.

uzasadnienie powstawania ketenu z VEA ma swoje korzenie w raportach z 1938 r. opisujących pirolizę estrów organicznych (6, 7). VEA posiada grupę funkcyjną octanu fenylu, o której wiadomo, że płynnie przekształca się w Keten i fenol (Fig. 1) (6). Jednak termiczna konwersja VEA na Keten ma stosunkowo wysoką energię aktywacji (2), co skłania do pytania, czy znaczące poziomy ketenu mogą tworzyć się w temperaturach i warunkach wapowania, które są realistyczne dla użytkowników (8). Na przykład Narimani i de Silva (8) niedawno obliczyli, że tworzenie ketenu z VEA jest możliwe tylko w temperaturach powyżej 500 °C lub w warunkach „suchych”. W takich warunkach ustalono, że stężenia ketenu w płucach osiągną poważne (30 ppm) poziomy (8).

suchy puff to potoczne określenie, które jest używane przez niektórych zwolenników wapowania jako panaceum do raportów opisujących niebezpieczne poziomy toksyn w aerozolach e-papierosów (5). Termin ten oznacza stan, w którym poziomy rozpuszczalników w e-papierosach są tak niskie, że zapobiegają skutecznemu odprowadzaniu i chłodzeniu cewek grzewczych, co powoduje przegrzanie i powstanie podwyższonych poziomów niebezpiecznych produktów częściowego spalania. Wykazano jednak, że e-papierosy mogą emitować niebezpieczne poziomy toksyn w aerozolu w warunkach, które nie są związane z suchym puffem (9). Na przykład Narimani i de Silva (8) spekulują, że jako alternatywa dla suchego puffu kataliza powierzchniowa może umożliwić tworzenie ketenu w łagodnych warunkach wapienia. Rzeczywiście, shihadeh i współpracownicy udowodnili jednoznacznie, że druty żarowe do e-papierosów wykazują silne działanie katalityczne, które moduluje tworzenie się toksyn aerozolowych w niskich temperaturach.

podczas gdy kataliza pochodząca z elementów metalowych urządzeń może prowadzić do tworzenia ketenu w stosunkowo niskich temperaturach, jedna kwestia nie została wyraźnie zauważona w ostatnich raportach skupiających się na ketenie jest taka, że większość pacjentów z EVALI używało konopi indyjskich w przeciwieństwie do wyrobów tytoniowych (1). VEA jest stosowany do zafałszowania koncentratu tetrahydrokannabinolu (THC) (oleju z konopi indyjskich). Co ważne, THC jest bardzo lepki i wymaga więcej ciepła do aerozoli w porównaniu z rozpuszczalnikami i składnikami do e-papierosów tytoniowych. Na przykład wiadomo, że materiały z Knot bawełniany używane do wapowania wyrobów tytoniowych zapalają się, gdy są używane do wapowania olejem z konopi indyjskich (9). Inną ważną kwestią jest to, że podrobione wkłady THC vape były używane przez dużą część pacjentów z produktem EVALI (1, 11). Takie urządzenia będą wykazywały ogólnie gorszą skuteczność odprowadzania wilgoci i wymiany ciepła w porównaniu z autentycznymi licencjonowanymi waporyzatorami ambulatoryjnymi i medycznymi. W ten sposób wapowanie bardzo lepkich, zafałszowanych materiałów tanimi urządzeniami do wapowania o niskiej jakości zoptymalizuje emisję toksycznych aerozoli.

podsumowując, badanie przeprowadzone przez Wu I O ’ Shea (2) pokazuje, że wapowanie VEA może prowadzić do ekspozycji na trujący gaz Keten. Jest to znaczące odkrycie, które już teraz skłania do dalszych badań w celu ustalenia, czy Keten wytwarzany z VEA odgrywa rolę sprawczą w EVALI (1). Ponadto pokazuje, że zrozumienie reakcji, które mogą prowadzić do emisji toksycznych aerozoli, jest potrzebne, aby zwiększyć nacisk na przesiewanie składników chemicznych w nierozpuszczonych próbkach. Obecnie CDC nie może wykluczyć substancji chemicznych stanowiących zagrożenie innych niż VEA, w tym wyrobów tytoniowych, jako odgrywających rolę w rozwoju EVALI (1). Na przykład Rahman i współpracownicy (11) wykazali, że wiele niebezpiecznych i potencjalnie niebezpiecznych związków występuje w aerozolach pochodzących z produktów do wapowania odzyskanych od pacjentów z EVALI. Należą do nich węglowodory pochodzące z rozpuszczalników, związki sprzężone z krzemem, pestycydy, plastyfikatory, polikaprolaktony i metale (11). Wreszcie, badanie przeprowadzone przez Wu I O ’ Shea (2) zawiera wyraźne przypomnienie, że aromaty, witaminy i inne addytywne cząsteczki uznane za bezpieczne do spożycia nigdy nie powinny być uważane za bezpieczne do wapowania bez dowodu w postaci rygorystycznych danych opartych na dowodach.