E-sigaret, of vapen, geassocieerd longletsel (EVALI) heeft duizenden mensen ziek gemaakt, de meesten onder de 35 jaar. Studies hebben vitamine E-acetaat, een olieachtige stof in sommige verdampende vloeistoffen, in verband gebracht met de aandoening.
Nu hebben onderzoekers in het ACS ‘Chemical Research in Toxicology een mogelijk mechanisme blootgelegd: vitamine E-acetaat zou de vloeibaarheid van long-oppervlakteactieve stof kunnen verhogen, waardoor de oppervlakteactieve laag kan instorten, wat bijdraagt aan symptomen zoals kortademigheid en longontsteking.
De longen zijn opgebouwd uit longblaasjes, dit zijn kleine holtes waar gasuitwisseling plaatsvindt. Zuurstof die wordt ingeademd, diffundeert over het alveolaire membraan en in de haarvaten, terwijl koolstofdioxide in de tegenovergestelde richting stroomt om te worden uitgeademd. Long-oppervlakteactieve stof, een vloeistof die bestaat uit lipiden en eiwitten, bedekt het binnenoppervlak van de longblaasjes, waardoor de oppervlaktespanning wordt verminderd, zodat de longblaasjes gemakkelijk kunnen opblazen wanneer iemand inademt.
Wetenschappers weten nog steeds niet precies hoe de oppervlakteactieve laag uitzet en samentrekt wanneer een persoon in- en uitademt, maar een hypothese is dat bepaalde lipiden worden ‘uitgeperst’ of verdreven wanneer de longblaasjes samentrekken en zich vervolgens weer over het oppervlak verspreiden wanneer de longblaasjes breiden uit. Drew Marquardt en collega’s vroegen zich af hoe vitamine E-acetaat, dat in de longen van de meeste EVALI-patiënten wordt aangetroffen, maar niet bij gezonde controles, dit proces zou kunnen beïnvloeden.
Om erachter te komen, voegden de onderzoekers steeds grotere hoeveelheden vitamine E-acetaat toe aan twee model-longsurfactanten in het laboratorium: een met alleen het lipide DPPC (de primaire component van longsurfactant) en de andere met een mengsel van de vier belangrijkste lipiden in de vloeistof. Met behulp van een combinatie van neutronen-spin-echo en kleine-hoek-neutronenverstrooiing, ontdekte het team dat het verhogen van de vitamine E-acetaatconcentratie de membraanvloeibaarheid en samendrukbaarheid voor beide model oppervlakteactieve stoffen verhoogde, tot een plateau.
Deze bevindingen tonen aan dat, in de aanwezigheid van het verdampingsadditief, de monolaag van het oppervlakte-actieve middel in de longen de lipiden voortijdig zou kunnen “persen” tijdens het uitademen, waardoor het onstabiel wordt. De onderzoekers merken echter op dat deze experimenten zijn uitgevoerd in een modelsysteem zonder eiwitcomponenten of longblaasjes, dus er moet nog meer worden gedaan.
De auteurs erkennen financiering van de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, het Ontario Graduate Scholarship-programma, het National Institute of Standards and Technology, het Center for High Resolution Neutron Scattering, de National Science Foundation, het WE-SPARK Health Institute en de Universiteit van Windsor.