„An der E-Zigarette bleibt nichts Gutes“: So schädigen sie akut Gehirn, Blutgefäße und Lunge

Ute Eppinger

Interessenkonflikte

13. November 2019

Kardiologen warnen vor den Gefahren von E-Zigaretten: Neue Forschungsergebnisse zeigen jetzt, dass sie Gehirn, Herz und Blutgefäße unmittelbar schädigen. Schon eine einzige Vaping-Episode erhöht die Herzfrequenz, die Arterien werden steif und die Funktion des Endothels, das bekanntlich für die Dehnung und Verengung der Blutgefäße verantwortlich ist und Blutgerinnungs- und Entzündungsprozesse reguliert, wird beeinträchtigt.

Die Studie von Prof. Dr. Thomas Münzel, Direktor des Zentrums für Kardiologie am Universitätsklinikum Mainz, und Kollegen, die im European Heart Journal veröffentlicht wurde, identifiziert auch daran beteiligte Mechanismen [1].

„Die Arbeit ist die bislang detaillierteste Studie sowohl zu den akuten Schäden, die durch E-Zigaretten hervorgerufen werden, als auch zu den Mechanismen, die zu den Schäden führen“, erklärt Prof. Dr. Helmut Gohlke, Vorstandsmitglied der Deutschen Herzstiftung, im Gespräch mit Medscape. Aus Tiermodellen war zwar bekannt, dass der Konsum von E-Zigaretten Lungenemphyseme verursachen kann, doch wie akut Schäden an den Gefäßen schon unmittelbar nach dem Vapen auftreten, ist jetzt klar nachgewiesen. „An der E-Zigarette bleibt nichts Gutes“, so Gohlke.

 
An der E-Zigarette bleibt nichts Gutes. Prof. Dr. Helmut Gohlke
 

Oxidativer Stress in Lunge, Gefäßen und Hirn

Die Wissenschaftler hatten an gesunden Rauchern unmittelbar die Auswirkungen von Vaping untersucht und in einer weiteren Studie Mäuse an mehreren Tagen mehrfach Zigarettendampf ausgesetzt. Dabei zeigte sich, dass E-Zigarettendampf über einen NOX-2-abhängigen Mechanismus oxidativen Stress im Gehirn, in der Lunge und in den Gefäßen verursacht und Entzündungen und Lipidperoxidation hervorruft. Offenbar spielt das toxische Aldehyd Acrolein eine aktivierende Rolle.

 
Unsere Studien identifizierten mehrere molekulare Mechanismen, durch die E-Zigaretten Schäden an Blutgefäßen, Lunge, Herz und Gehirn verursachen können. Prof. Dr. Thomas Münzel
 

„Unsere Studien identifizierten mehrere molekulare Mechanismen, durch die E-Zigaretten Schäden an Blutgefäßen, Lunge, Herz und Gehirn verursachen können. Das ist eine Folge der toxischen Chemikalien, die durch den Vaping-Prozess entstehen und auch in niedrigeren Konzentrationen in der Flüssigkeit selbst vorhanden sein können“, erklärt Münzel, Direktor des Zentrums für Kardiologie am Universitätsklinikum Mainz. 

„Diese Gefäßveränderungen werden auch beim Rauchen von normalen Tabakzigaretten gesehen. Zumindest sind beide Produkte für die Endothelfunktion schädlich. Ein Punkt, der insofern wichtig ist, weil die Endothelfunktion prognostische Bedeutung besitzt“, erklärt Münzel im Gespräch mit Medscape.

„Wir haben ein Enzym – NOX-2 – identifiziert, das alle Auswirkungen von E-Zigaretten auf das Gehirn und das Herz-Kreislauf-System vermittelt. Wir haben auch festgestellt, dass eine giftige Chemikalie namens Acrolein, die produziert wird, wenn die Flüssigkeit in E-Zigaretten verdampft wird, die schädlichen Auswirkungen von NOX-2 aktiviert“, so Münzel weiter.

Schädliches Duo: NOX-2 und Acrolein

Bei 20 gesunden Rauchern hatten Münzel und seine Kollegen den Einfluss von E-Zigarettendampf auf die Durchblutung der Brachialarterie im Oberarm gemessen – unmittelbar vor und 15 Minuten nach dem Vaping. Die Endothelfunktion wurde mittels Messung der flussvermittelten Dilatation (MKS) und der niedrig flussvermittelten Verengung (FMC) der Brachialarterie beurteilt. Die Scherrate, die Hautperfusion und die arterielle Steifigkeit wurde über die arterielle Tonometrie gemessen.

Um die Folgen der E-Zigaretten-Exposition zu untersuchen arbeiteten Wissenschaftler mit 151 Mäusen (männlich, Alter 12 ± 3 Wochen), darunter 27 Mäuse, denen das NOX-2-Gen fehlte. Die Tiere wurden über 1, 3 oder 5 Tage für 2 h/Tag (6 mal 20 min) dem Dampf von E-Zigaretten ausgesetzt. E-Zigarettenliquid, das für die Exposition verwendet wurde (GermanFlavours, Deutschland), bestand aus 50% Propylenglykol, 50% pflanzlichem Glycerin und enthielt kein zusätzliches Aroma.

Der Dampf führte zu einer Hochregulierung der NOX-2-Aktivität. Mäuse, denen das NOX-2-Gen fehlte, wiesen keinen oxidativen Stress und keine endotheliale Dysfunktion als Reaktion auf E-Zigarettendampf auf. Das zeigt, dass NOX-2 für die Schädigung von Blutgefäßen, einschließlich derjenigen in der Lunge und im Gehirn, durch E-Zigarettendampf verantwortlich ist.

NOX-2 ist an der Abwehr von Bakterien im Körper und an einem Prozess beteiligt, der als oxidativer Stress bezeichnet wird – ein Ungleichgewicht zwischen freien Radikalen und Antioxidantien im Körper.

Ohne Nikotin mehr schädliche Auswirkungen

E-Zigarettendampf ohne Nikotin hatte dabei mehr schädliche Auswirkungen auf die Endothelfunktion, Marker für oxidativen Stress, Entzündungen und Lipidperoxidation als nikotinhaltiger Dampf. Zumindest seien die negativen Effekte nicht über das Nikotin zu erklären, sondern eher Folge des Verdampfens von Glycerin und Propylenglykol, so Münzel.

Er fügt hinzu: „Aufgrund unserer Knockout-Experimente glauben wir, dass die Reihenfolge diese ist: Durch Vaping entstehen toxische Aldehyde, insbesondere Acrolein, das aktiviert NOX-2 in den Makrophagen, es kommt zur Radikalenbildung in Gefäßen, Hirn und Lungen und zur Blutdrucksteigerung. Durch einen NOX-2-Knockout lassen sich diese negativen Effekte verhindern.“

Macitentan und Bepridil wirken offenbar schützend

Die Forscher fanden auch heraus, dass Mäuse, die mit Macitentan oder Bepridil behandelt worden waren, keine Anzeichen von endothelialer Dysfunktion, oxidativem Stress oder Entzündungen zeigten. Macitentan wird zur Therapie von endothelialer Dysfunktion, Hypertonie und oxidativem Stress verwendet, Bepridil zur Behandlung von oxidativem Stress und Bluthochdruck.

Das Ansprechen auf Macitentan und Bepridil weist auf eine zentrale Rolle von Endothelin 1 hin, das an der Verengung der Arterien beteiligt ist, und auf ein Protein namens FOXO-3, das vor oxidativem Stress schützt. „Die positiven Auswirkungen von Macitentan und Bepridil deuten darauf hin, dass E-Zigaretten die Verengung der Blutgefäße triggern und das Antioxidations- und Überlebenssystem unserer Zellen beeinträchtigen“, erläutert Münzel.

Die Studiendaten könnten darauf hinweisen, dass E-Zigaretten „keine gesunde Alternative zu herkömmlichen Zigaretten sind, und ihre wahrgenommene ‚Sicherheit‘ eben nicht gewährleistet ist“, folgert Münzel. Hinzu kommt: „Wir haben noch keine Erfahrung mit den gesundheitlichen Auswirkungen, die durch langfristigen Gebrauch entstehen.“

Länder sollten ein Verbot erwägen

E-Zigaretten seien so gefährlich und süchtig machend, dass Länder ein Verbot in Betracht ziehen sollten, betont Münzel. „Wir können nicht zulassen, dass eine ganze Generation vom Nikotin abhängig wird.“ Gerade junge Menschen sind durch E-Zigaretten ganz besonders gefährdet.

Im Vereinigten Königreich etwa nutzen 1,6% der 11- bis 18-Jährigen E-Zigaretten mehr als einmal pro Woche – verglichen mit noch 0,5% im Jahr 2015. Und nach Angaben der US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) verwenden in den USA über 3,6 Millionen Kinder E-Zigaretten. Zwischen 2017 und 2018 stieg der Anteil unter Schülern der High School von 11,7% auf 20,8%, berichtet Münzel.

„Vaping, das eigentlich als Hilfe beim Raucherentwöhnen gedacht war, hat sich zu einem Trend unter jungen Menschen in den USA entwickelt, der zur Nikotinabhängigkeit geführt hat – auch unter denjenigen, die vorher nicht geraucht hatten“, so Münzel.

Er fordert, dass „deutliche Maßnahmen ergriffen werden sollten, um unsere Kinder vor Gesundheitsrisiken durch E-Zigaretten zu schützen.“ Regierungen sollten den Zugang zu Tabakerzeugnissen für junge Menschen verhindern, Tabakerzeugnisse stark besteuern, ihre Vermarktung einschränken, Teenager und ihre Familien über die Gefahren von Tabakerzeugnissen aufklären. Auch sollte die Forschung über die negativen gesundheitlichen Folgen von Vaping intensiviert werden.

 
Deutliche Maßnahmen sollten ergriffen werden, um unsere Kinder vor Gesundheitsrisiken durch E-Zigaretten zu schützen. Prof. Dr. Thomas Münzel
 

 

Kommentar

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