Eine „Epidemie“ von akuten Lungenschädigungen bei E-Zigaretten-Nutzern in den USA – erste Hinweise auf die Ursachen

Sonja Boehm

Interessenkonflikte

11. September 2019

Bereits 3 Todesfälle bei Nutzern von E-Zigaretten bestätigten am Wochenende die US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) – ein 4. Verdachtsfall werde untersucht. Derzeit werden von den CDC insgesamt 450 Fälle von möglichen schweren Lungenschädigungen als Folge des „Dampfens“ (Vaping) untersucht.

 
Es handelt sich eindeutig um eine Epidemie, die eine dringende Reaktion erfordert. Prof. Dr. David C. Christiani
 

Zum vergangenen Wochenende hat das New England Journal of Medicine eine Reihe von Berichten veröffentlicht, in denen es die vorhandene Evidenz zu den bisher gemeldeten Fällen zusammenfasst. „Es handelt sich eindeutig um eine Epidemie, die eine dringende Reaktion erfordert“, schreibt Prof. Dr. David C. Christiani von der Abteilung für Umweltmedizin an der Harvard T.H. Chan School of Public Health in Boston, USA, in einem Editorial [1].

In Deutschland bislang keine ähnlichen Fälle bekannt

Für Deutschland gibt es bislang allerdings keine bekannten Fälle von akuten Lungenschädigungen als Folge der Nutzung von E-Zigaretten, bestätigt Dr. Harald Tschiche vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) in Berlin im Gespräch mit Medscape. Er arbeitet in der Gruppe, die für die wissenschaftliche Bewertung und Toxikologie von Tabakprodukten zuständig ist. „Solche akuten Fälle gibt es hier nicht – zumindest sind uns bislang keine bekannt“, sagt er.

 
Das BfR warnt auch ausdrücklich davor, Selbstmischungen beim Vaping zu vewenden. Dr. Harald Tschiche
 

Die Situation in Europa unterscheide sich auch von der in den USA. „In der EU sind solche Produkte besser gesetzlich reguliert. Sie müssen z.B. genaue Angaben zu den Rezepturen enthalten.“ Beide Inhaltsstoffe, die als mögliche Ursachen für toxische Lungenschädigungen beim Gebrauch in E-Zigaretten in den USA in Verdacht stehen – Vitamin-E-Acetat und Cannabis-Zubereitungen – seien bei uns sowieso nicht zulässig. „Das BfR warnt auch ausdrücklich davor, Selbstmischungen beim Vaping zu verwenden“, betont Tschiche.

Die Nutzer von E-Zigaretten sollen sich laut BfR auf die Anwendung der kommerziell erhältlichen EU-Produkte bei den Liquids beschränken, die den hiesigen Qualitätsstandards entsprechen. „Deren Inhaltsstoffe sind für die kurzzeitige Anwendung als unproblematisch befunden worden“, sagt Tschiche. „Daten zur Langzeitanwendung und den langfristigen Folgen fehlen allerdings auch hier noch.“

Über 80 Prozent der Erkrankten hatten Cannabis-Produkte genutzt

In einem separaten Artikel im NEJM haben Prof. Dr. Jennifer E. Layden vom Illionois Department of Public Health und ihre Kollegen eine Serie von 53 Patienten aus Wisconsin und Illinois mit ihren klinischen Charakteristika zusammengetragen [2]. Alle hatten E-Zigaretten mit entsprechenden Produkten/Liquids benutzt, wiesen in der Bildgebung pulmonale Infiltrate auf – und es gab keine anderen Erklärungen für ihre Symptomatik.

„Die Überwachungsdaten aus Illinois zeigen, dass in den Monaten Juni bis August die Rate an Notfall-Behandlungen wegen schwerer respiratorischer Erkrankungen doppelt so hoch wie in den entsprechenden Monaten im Vorjahr war“, schreibt Layden und bestätigt damit Christianis Einschätzung von einer „Epidemie“.

83% der Patienten in Laydens Fallserie waren männlich und im Median waren sie 19 Jahre alt. Respiratorische (98%) und gastrointestinale (81%) sowie konstitutionelle Symptome (100%) waren vorherrschend. Es handelte sich um Kurzatmigkeit, Brustschmerzen, pleuritische Schmerzen, Husten und Hämoptysen, um Nausea, Erbrechen, Diarrhoe und Abdominalschmerzen sowie um Fieber, Schüttelfrost, Gewichtsverlust und Fatigue, bei 21 Patienten auch Kopfschmerzen.

94% der Patienten mussten hospitalisiert werden, jeder 3. benötigte eine Intubation und mechanische Beatmung, knapp 60% mussten intensiv-medizinisch betreut werden, in dieser Fallserie gab es einen Todesfall. Immerhin 84% der hier ausgewerteten Patienten gaben an, dass sie Tetra-Hydro-Cannabinol-(THC-)Produkte in ihren E-Zigaretten genutzt hatten. „Es wurde aber eine weite Spannbreite von verschiedenen Produkten und Geräten verwendet“, räumt Layden ein.   

Auch wenn sich die klinischen Charakteristika der Fälle ähnelten, habe das auslösende Agens nicht identifiziert werden können, berichten die Autoren. Sie raten, so lange die Untersuchungen nicht abgeschlossen sind, vom Gebrauch von E-Zigaretten eher ab. Vor allem sollten die darin verdampften Produkte nur aus vertrauenswürdigen Quellen bezogen werden – und keine selbst hergestellten Mischungen oder nachträglich veränderte Produkte verwendet werden. Und vor allem wird Heranwachsenden und Schwangeren von der Nutzung von E-Zigaretten abgeraten.

FDA: Vitamin-E-Acetat in vielen THC-Produkten nachgewiesen

Die Suche nach der Ursache der Lungenschädigungen wird derzeit mit Hochdruck betrieben. Die US-Gesundheitsbehörde FDA hat am 10. September mitgeteilt, sie habe „signifikante Mengen von Vitamin-E-Acetat in den meisten THC-Produkten nachgewiesen, die von den betroffenen Patienten verwendet worden waren, bevor sie danach schwer erkrankten“.  Es sei „umsichtig, die Inhalation solche Substanzen zu vermeiden“, so die FDA weiter [3].

Jedoch haben nicht alle Erkrankten auch tatsächlich solche Produkte verwendet, so dass das Vitamin-E-Derivat zumindest nicht als einziger Kausalfaktor in Frage kommt. Die FDA rät außerdem, alle THC-Öle in Vaping-Produkten zu vermeiden sowie offiziell gekaufte Liquids und Produkte nicht entsprechend zu verändern. Nutzer von THC-haltigen Vaping-Produkten sollen auf entsprechende Symptome wie Kurzatmigkeit, Husten und Brustschmerzen achten und im Bedarfsfall unverzüglich ärztliche Hilfe suchen.

 
Wir haben signifikante Mengen von Vitamin-E-Acetat in den meisten THC-Produkten nachgewiesen, die von den betroffenen Patienten verwendet worden waren, bevor sie danach schwer erkrankten. FDA
 

Ärzte aus dem US-Bundesstaat Utah berichten ebenfalls im NEJM in einem Brief von 6 weiteren Fällen und beschreiben den schwersten davon im Detail [4]. Der zuvor gesunde 21-jährige Mann hatte täglich Nikotin und THC über E-Zigaretten gedampft und hatte sich mit Dyspnoe, Brustscherzen, Husten und Verschattungen auf den Lungen im Röntgenthorax vorgestellt. Unter einer empirischen Behandlung auf bakterielle Pneumonitis verschlechterte sich sein Zustand und er musste intubiert werden. Der junge Mann erholte sich schließlich nach einer Kortison-Behandlung und vorübergehender mechanischer Beatmung. Die Autoren des Briefes stellen aber als gemeinsame Komponente der von ihnen berichteten Fälle die Präsenz von lipidbeladenen Makrophagen heraus.

Lipidpneumonien: Ist es das Einatmen verdampfter ätherischer Öle?

Auch die CDC berichten in ihrem wöchentlichen Morbidity and Mortality Report vom 6. September von 5 Fällen in 2 Kliniken in North Carolina – auch diese Patienten hatten Marihuana-Öle bzw. -Konzentrate in ihren E-Zigaretten verdampft, die sie „auf der Straße gekauft hatten“. Auch Dr. Kevin Davidson und seine Mitautoren von den CDC bestätigen „extensive Lipidansammlungen in alveolären Makrophagen“ und stellten daraufhin die Diagnose einer „akuten exogenen Lipidpneumonie“ [5].

Davidson und Kollegen vermuten, dass bei den von ihnen geschilderten Fällen die Patienten aerolysierte Öle über die E-Zigaretten inhaliert und diese in den distalen Atemwegen und den Alveolen lokale inflammatorische Prozesse induziert haben, die wiederum den Gasaustausch beeinträchtigten. Vereinzelte Fälle von Lipidpneumonien nach Inhalation ätherischer Öle über E-Zigaretten seien auch schon früher berichtet worden, schreiben sie. Und die Symptome seien oft unspezifisch, so dass die Diagnose verzögert erfolge.

Christiani erinnert in seinem Editorial im NEJM daran, dass eine „toxische Inhalationspneumonitis“ als „heterogene Gruppe chemisch induzierter Verletzungen des Lungenparenchyms und der oberen Atemwege“ ein bekanntes Phänomen ist, wenn toxische Verbindungen eingeatmet werden. Wie sich die Schädigungen klinisch manifestieren, sei vor allem von der Art und Menge der eingeatmeten Substanzen abhängig. Pathophysiologisch zeigten sich häufig Inflammationen, Ödeme der Atemwege, Epithelverschorfungen, alveoläre Entzündungen und Ödeme mit Hypoxie.

Gefährliche Mischungen in den Liquids

Bei den bislang geschilderten Fallserien handle es sich um eine „heterogene Sammlung von Pneumonitis-Mustern“, schreibt Christiani. Auch er weist darauf hin, dass über 80% der Erkrankten angeben, Nikotin- und THC- oder Cannabidiol(CBD)-Produkte in ihren E-Zigaretten genutzt zu haben. Die berichteten klinischen Erkrankungsmuster wiesen weniger auf aktive Infektionen (etwa durch bakterielle Kontamination der Liquids) hin. „Aber akute toxische Lungenschädigungen scheinen zu passen“, so der Experte.

 
Das Mischen multipler Inhaltsstoffe mit primären Substanzen aber auch potenziellen Kontaminationen kann in vitro, aber sogar in vivo zur Produktion neuer Stoffe führen, die toxisch sind. Prof. Dr. David C. Christiani
 

„Das Mischen multipler Inhaltsstoffe mit primären Substanzen aber auch potenziellen Kontaminationen kann in vitro, aber sogar in vivo zur Produktion neuer Stoffe führen, die toxisch sind“, warnt er. „Die in E-Zigaretten verwendeten Liquids enthalten nachweislich mindestens sechs Gruppen von potenziell toxischen Verbindungen: Nikotin, Carbonylverbindungen, volatile organische Verbindungen (wie Benzol und Toluol), Partikel, Metall-Spurenelemente (je nach Aromastoffen), bakterielle Endotoxine und Glukane durch Pilzbefall.“

Christiani erinnert auch daran, dass allein schon für 2 Aromastoffe, Diacetyl und 2,3-Pentanediol, Störungen der Genexpression nachgewiesen worden sind, die die Zilien und Prozesse beim Aufbau des Zytoskeletts in normalen bronchialen Epithelzellen betreffen. Es müsse auf jeden Fall genauer untersucht werden, welchen Effekt es habe, wenn man zu solchen Substanzen noch THC oder CBD dazu mische.  

Bislang so sein Fazit, lasse sich noch keine Schlussfolgerung ziehen, welche Substanzen die Ursache der beobachteten Fälle von Lungenschädigungen sind. So lange bleibe nichts anderes als die öffentliche Wahrnehmung für die möglichen schädlichen Auswirkungen des Vapings zu erhöhen. Und: „Ärzte sollten ihren Patienten vom Vaping abraten“, empfiehlt Christiani.

 

Kommentar

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