Molekulare Veränderungen durch Vaping: Aromen und Gerätetyp spielen eine Schlüsselrolle

US-Forscher haben Veränderungen der Genexpression bei Rauchern, Vapern und Nichtkonsumenten verglichen. Dabei sammelten sie Informationen zu molekularen Signalwegen, die mit Krebs und anderen Erkrankungen in Verbindung stehen.

Die Wissenschaftler von der Keck School of Medicine der University of Southern California (USC) stellten Folgendes fest: Menschen mit regelmäßigem E-Zigaretten-Konsum weisen im Vergleich zu Personen, die weder rauchen noch vapen, eine veränderte Aktivität bei 3124 Genen im gesamten Genom auf. Während einige dieser Veränderungen (28,8%) damit zusammenhängen, wie oft oder wie viel die Betroffenen dampfen, sei ein weitaus größerer Teil (66,6%) mit der Art der verwendeten Aromen und Geräte verknüpft, berichtet das Forscherteam im Journal „Frontiers in Oncology“. Die Ergebnisse der Untersuchung unterstreichen ihrer Ansicht nach die Rolle, die Aromen und der verwendete Gerätetyp für die biologischen Auswirkungen des Vapens spielen.

Vaping verändert Genexpression – aber wie?

Da E-Zigaretten noch ein verhältnismäßig neues Phänomen sind, ist es noch unklar, welche langfristigen Gesundheitsrisiken sie haben. Während es bei chronischen Erkrankungen oft Jahrzehnte dauert, bis sie klinisch in Erscheinung treten, können Veränderungen in der Expression krankheitsrelevanter Gene bereits frühzeitige Hinweise auf die potenziellen schädlichen Auswirkungen des Vapens liefern. Ältere Forschungsarbeiten haben bereits gezeigt, dass das Dampfen – ähnlich wie das Rauchen – mit Veränderungen der Genexpression assoziiert ist, die bei der Entstehung von Krebs sowie bestimmter Herz- und Lungenerkrankungen eine Rolle spielen.

„Eine zentrale Frage bleibt jedoch weiterhin offen: Was genau treibt diese Veränderungen an?“, fragt Ahmad Besaratinia, Professor für Bevölkerungsforschung und Public-Health an der Keck School of Medicine der USC. „Ist es der Akt des Vapens an sich – oder sind es die Intensität und Dauer des Dampfens, die spezifischen Eigenschaften der verwendeten Produkte oder eine Kombination dieser Faktoren?“ Die Untersuchung, deren Seniorautor Besaratinia ist, wurde teilweise von den National Institutes of Health (NIH) finanziert.

Vergleich von Vapern, Rauchern und Nichtkonsumenten

Um diese Frage zu beantworten, verglichen Besaratinia und sein Team die Veränderungen der Genexpression bei insgesamt 83 Personen – darunter Vaper, Raucher und Nichtkonsumenten. Dabei stellten die Forschenden fest, dass sich zwei Drittel der Veränderungen in der Genaktivität auf die verwendeten E-Zigaretten-Aromen und den jeweiligen Gerätetyp zurückführen ließen. Dies lässt die Schlussfolgerung zu, dass sowohl die chemische Zusammensetzung der Vaping-Produkte als auch das Design und die technische Konfiguration der Geräte eine maßgebliche Rolle für deren biologische Auswirkungen spielen. Unter den Vapern zeigten jene, die Fruchtaromen oder eine Kombination verschiedener Geschmacksstoffe verwendeten oder modifizierbare Geräte („Mods“) nutzten, im Vergleich zu anderen Gruppen stärkere Veränderungen der Genexpression.

„Dies legt nahe, dass jedes Aroma über einzigartige Eigenschaften verfügt, die unterschiedliche biologische Wirkungen hervorrufen“, erklärt Besaratinia. „Dies ist ein Aspekt, den Zulassungsbehörden sorgfältig berücksichtigen sollten, wenn sie die Gesundheitsrisiken oder potenziellen Vorteile einzelner aromatisierter E-Zigaretten-Produkte bewerten.“

Veränderte Expression bei 3124 Genen

Für die Studie rekrutierten die Autoren 35 Vaper, 24 Raucher und 24 Nichtkonsumenten – sowohl Männer als auch Frauen, alle gesunde junge Erwachsene. Bei der Analyse der Daten zur Genexpression nutzten die Wissenschaftler statistische Methoden, um Unterschiede hinsichtlich Alter und Geschlecht auszugleichen.

Die Forscher entnahmen den Teilnehmern Zellproben aus der Wangenschleimhaut. Mittels RNA-Sequenzierung untersuchte man simultan die Aktivität Tausender Gene. Geklärt werden sollte die Frage, wie sich Veränderungen an einem einzelnen Gen auf andere Gene oder auf das gesamte Gennetzwerk auswirken können.

Im Vergleich zu Personen, die weder rauchten noch dampften, wiesen die Vaper eine veränderte Expression bei insgesamt 3124 Genen auf. Dabei zeigten Nutzer von E-Zigaretten variablere Muster der Genaktivität als die Raucher. Eine detaillierte Betrachtung der verwendeten Produkte hilft, die Ursachen hierfür zu erklären.

Fruchtaromen und Kombinationen haben den stärksten Effekt

Die Analyse ergab, dass unterschiedliche Vape-Aromen zu unterschiedlichen Veränderungen in der Genregulation führten: Süße Aromen standen im Zusammenhang mit Veränderungen bei 2,9 Prozent der betroffenen Gene; Minz- beziehungsweise Mentholaromen bei 0,9 Prozent; Fruchtaromen bei 31 Prozent und Kombinationen mehrerer Aromen bei 64,3 Prozent der betroffenen Gene. Darüber hinaus wurden Geräte der neueren Generation – wie etwa Mods – mit den stärksten und beständigsten Veränderungen der Genregulation in Verbindung gebracht.

„Diese produktbedingten Unterschiede erklärten einen größeren Anteil der beobachteten Variationen in der Genregulation als die Frage, wie viel oder wie häufig die Personen vapten“, so Besaratinia.

Zudem führten die Forscher eine umfassende bioinformatische Analyse durch, um jene molekularen Prozesse, biologischen Signalwege und Krankheitsbilder zu identifizieren, die mit den beobachteten Veränderungen der Genexpression in Verbindung stehen. Bei den Vapern wurde Krebs mit der höchsten Anzahl an Veränderungen der Genexpression in Zusammenhang gebracht– gefolgt von endokrinen Störungen, Magen-Darm-Erkrankungen sowie neurologischen Erkrankungen.

„Krankheitsrelevante molekulare Veränderungen“

Diese neuen Forschungsergebnisse sind von besonderer Relevanz, da die FDA derzeit an ihren Leitlinien für aromatisierte E-Zigaretten-Produkte arbeitet. „Die Regulierungsbehörden wurden damit beauftragt zu überprüfen, ob der Nutzen der E-Zigarettennutzung für Erwachsene die Risiken überwiegt, die für Jugendliche bestehen“, erklärt Besaratinia. „Wir zeigen hier jedoch, dass das Dampfen aromatisierter Produkte mit krankheitsrelevanten molekularen Veränderungen einhergeht – unabhängig vom Alter des Nutzers.“

Der Rat der Studienautoren an die Regulierungsbehörden lautet, die Produkte differenzierter zu bewerten und dabei den Aromen verstärkte Aufmerksamkeit zu widmen. (ac)