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04.10.2019

Lungenerkrankungen und Tote durch E-Zigaretten

Anlass

In den Vereinigten Staaten von Amerika werden immer mehr Lungenschädigungen und Todesfälle bekannt, die mit dem Gebrauch von E-Zigaretten (Vaping) in Verbindung gebracht werden. Bis zum 1. Oktober zählte die zuständige Behörde 1.080 Patienten mit Lungenschäden und 18 Todesfälle, wie die Centers for Disease and Control and Prevention (CDC) – am 3. Oktober mitteilte (siehe Primärquelle, gleichzeitig [I]). Die Fälle der Lungenschädigungen konzentrieren sich vor allem auf junge (80 Prozent unter 35 Jahre) und männliche (70 Prozent) Nutzer von E-Zigaretten und Vaping-Produkten. Das Durchschnittsalter der Toten lag bei 49,5 Jahren, währenddessen das Durchschnittsalter aller Fälle bei 23 Jahren liegt [I]. Mitte September tauchte außerdem ein erster Fall in Kanada auf [II].

Über das Krankheitsbild ist bisher folgendes bekannt: Betroffene haben Husten, Atemnot und Thoraxschmerzen, häufig in Verbindung mit Magen-Darm-Problemen. Ein Lungenversagen führte bei einigen Betroffenen zum Tod [III]. Teils konnte eine Lipidpneumonie – eine Entzündung der Lunge durch eingeatmete Öle oder Fette – diagnostiziert werden, teils nicht [I].

Es kursieren viele verschiedene Geräte und verdampfbare Produkte (E-Liquids) auf dem offiziellen US-amerikanischen Markt und auf dem Schwarzmarkt, was die Suche nach Ursachen erschwert. Die amerikanische Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA) hat nach neuesten Berichten 440 Proben von Vaping-Produkten analysiert: Keine Substanz wurde in allen Proben gefunden [I]. Bisher stehen vor allem THC-haltige Vaping-Öle im Verdacht – also solche, die die psychoaktive Substanz Tetrahydrocannabinol enthalten, mit den Lungenschädigungen in Verbindung zu stehen. 78 Prozent von bisher 578 befragten Patienten gaben an, THC-haltige Produkte verwendet zu haben. Nur 17 Prozent rauchten nach eigenen Angaben ausschließlich Nikotin-haltige Produkte [I].

Generell gibt es noch wenige Studien zur gesundheitlichen Wirkung von E-Zigaretten. Studien mit Zellkulturen, an Tieren und am Menschen legen verschiedene negative biologische Auswirkungen auf die Atemwegsschleimhäute und den Gasaustausch in der Lunge nahe. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse liefert eine aktuelle Übersichtsarbeit [IV]. Ergebnisse zu Langzeiteffekten von E-Zigaretten, wie sie für Tabakrauchen bekannt sind, liegen bisher noch nicht vor.

Inwiefern die Situation in den USA auf Europa übertragbar ist, bleibt weiter offen. Fest stehen aber folgende Unterschiede zu Europa:

     

  • In den USA kursieren andere Vaping-Produkte mit höheren Nikotingehalten, die häufig von Schwarzmärkten stammen [I].
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  • Außerdem werden E-Zigaretten in den USA wahrscheinlich von viel mehr Jugendlichen verwendet als in Europa – in den USA vapt jeder fünfte Jugendliche regelmäßig [V]; das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) sagt zwar, dass „regelmäßiger Konsum unter Jugendlichen sehr selten“ ist, aus seinen Daten lässt sich jedoch eine klare Zunahme an Jugendlichen erkennen, die schon einmal eine E-Zigarette probiert haben [VI].
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Die verwendeten Geräte sind flächendeckend die gleichen. In Deutschland gibt es bisher keine Hinweise auf eine solche Epidemie; die hiesigen Ärzte sind jedoch angehalten, verstärkt auf etwaige Symptome zu achten.

 

Übersicht

     

  • Dr. Martin Chaumont, Arzt in der Abteilung für Kardiologie des Erasme Universitätsklinikums, und Mitglied des Institutes für Translationale Forschung in den Bereichen Herz-Kreislauf und Atemwege, Université Libre de Bruxelles, Belgien
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  • Assoc.-Prof. Dr. Mathieu Morisette, Mitarbeiter am Forschungszentrum des Instituts für Kardiologie und Pneumologie, Université Laval, Québec, Kanada
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Statements

Dr. Martin Chaumont

Arzt in der Abteilung für Kardiologie des Erasme Universitätsklinikums, und Mitglied des Institutes für Translationale Forschung in den Bereichen Herz-Kreislauf und Atemwege, Université Libre de Bruxelles, Belgien

„Es gibt viele Möglichkeiten zu vapen, die sich gesundheitlich unterschiedlich auswirken. Die Vielfalt der verfügbaren Geräte und E-Liquids ist außergewöhnlich und stellt die Wissenschaftler vor große Herausforderungen. Um die Toxizität des Vapings genau einschätzen zu können, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, wie zum Beispiel die Leistung des Geräts, die Nikotinkonzentration, die Gesamtmenge der pro Tag gefüllten E-Liquids und die Aromen. So kann beispielsweise das Vaping mit hoher Wattzahl und einer großen Menge stark aromatisierter E-Liquids pro Tag für die Lunge schädlich sein. Im Gegensatz dazu könnte es sicherer sein, weniger E-Liquids bei niedrigen und mittleren Wattzahlen zu verdampfen. Nach meinem besten Wissen gibt es keine Daten, die klare Grenzen für Vaping-Methoden setzen, um Sicherheit und Toxizität von Vaping zu unterscheiden [1-3].“

„Im Moment ist es nicht sicher, ob diese Lungenerkrankungen mit Propylenglykol, Glycerin, Nikotin, Aromen oder eher mit synthetischen und/oder natürlichen Drogen zusammenhängen, die manchmal E-Liquids zugesetzt werden. Obwohl das Vaping (Propylenglykol mit oder ohne Glycerin und/oder Nikotin) schädliche Auswirkungen auf die Lunge hat [2], hat sich das E-Zigaretten-Vaping seit über zehn Jahren als sicher erwiesen [4]. Es ist daher sehr merkwürdig, diese neue Epidemie lebensbedrohlicher Lungenerkrankungen unter den Anwendern zu beobachten, und ich glaube nicht, dass aerosoliertes Propylenglykol/Glycerin selbst einige der aktuellen Verletzungen verursachen kann, die in den USA zu beobachten sind. Das Einatmen der Trägerflüssigkeiten (zum Beispiel Propylenglykol und Glycerin) erscheint relativ harmlos – mit einigen Nebenwirkungen sicherlich, aber ohne Lebensgefahr. Nikotin ist sehr süchtig machend, aber das ist ein anderes Thema [4, 5]. Die Aromen stellen eines der größten Fragezeichen in diesem Bereich dar, weil sie bisher kaum untersucht wurden. Einige Aromen scheinen jedoch giftiger zu sein als andere. Es ist nicht bekannt, ob die Menge dieser Aromen, die in den E-Liquids vorhanden sind, ausreicht, um unter realen Bedingungen eine Toxizität zu verursachen [6]. Studien sind im Gange. [1,4,7].“

„Ich bin fest davon überzeugt, dass diese neue besorgniserregende Epidemie in den USA mit synthetischen Cannabinoiden zusammenhängt, die leider bei jungen Menschen beliebt sind. Diese neuen synthetischen Cannabinoide sind noch völlig unbekannt, zu wenig erforscht und sehr vielfältig in ihrer Zusammensetzung [5]. Es ist wahrscheinlich, dass ein oder mehrere spezifische und sehr giftige synthetische Cannabinoidmoleküle, die sich derzeit auf dem US-Markt befinden (oder vor einigen Wochen vorhanden waren und bereits veraltet sind), diese Epidemie verursacht haben. Außerdem berichtete ein Artikel, der im September 2019 im Fachjournal ‚New England Journal of Medicine‘ veröffentlicht wurde, dass insgesamt 84 Prozent dieser Patienten angaben, Tetrahydrocannabinol (THC)-Produkte in E-Zigarettengeräten verwendet zu haben, obwohl eine Vielzahl von Produkten und Geräten berichtet wurde [5, 6]. Ebenso sollten wir uns an diesen ‚Zombie‘-Ausbruch erinnern, der durch das synthetische Cannabinoid AMB-FUBINACA in New York verursacht wurde. Dieser ‚Zombie-Ausbruch‘ wurde auch im ‚New England Journal of Medicine‘ veröffentlicht, das 2017 schrieb, dass AMB-FUBINACA ein Beispiel für die aufstrebende Klasse der ‚ultrapotenten‘ synthetischen Cannabinoide ist und eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit darstellt [7].“

„Das jüngst im ‚Journal of Clinical Investigation‘ veröffentlichte Papier ist ausführlich und sehr interessant [8]. Diese Ergebnisse spiegeln jedoch eher die chronischen als die akuten Auswirkungen des Vaping wider. Nach meinem besten Wissen sind die Tiere, die sie studierten, nicht am Vaping gestorben. Es gibt mehrere Fallberichte, die eine akute exogene Lipoidpneumonie mit Vaping beschrieben, aber ich bin von diesen Fällen nicht überzeugt, die entweder idiosynkratische Reaktionen oder andere Lungenerkrankungen widerspiegeln könnten, die nicht mit Vaping verbunden sind.“

„E-Zigaretten-Aerosol besteht aus kleinen Molekülen (Propylenglykol, Glycerin, Nikotin und Aroma), die beim Einatmen tief in die Lunge eindringen. Propylenglykol und Glycerin könnten mit der dünnen Flüssigkeitsschicht (Lungensurfactant), die die tiefe Lunge auskleidet, interagieren und so den Gasaustausch in der Lunge stören. Dies ist allerdings eine Hypothese. Wir haben gezeigt, dass das Vaping mit hoher Leistung den Sauerstoffeintrag aus der Lunge in den Blutkreislauf vorübergehend stört. Darüber hinaus beobachteten wir, dass ein Protein (club cell protein-16), das speziell von kleinen Atemwegszellen produziert wurde, nach dem Vaping im Blut erhöht wurde [9]. Es ist bekannt, dass dieses Protein nach akuten Lungenverletzungen, wie Tabakrauchen oder Einatmen von Feuerrauch, zunimmt [10]. Aber es sollte hervorgehoben werden, dass wir (bei naiven E-Zigaretten-Nutzern) ein Hochleistungssystem verwendet haben, das eine riesige Menge E-Liquid pro Zug aerosoliert und große Wolken erzeugt. Diese Art von Geräten scheint heute in den USA (und in Europa) weniger beliebt zu sein. Kapseln, die bei niedriger Leistung (JUUL und andere) und hohem Nikotingehalt arbeiten, ersetzen sie teilweise [11]. Daher müssen unsere Ergebnisse mit dieser Art von Pods bestätigt werden.“

„Die Hauptbestandteile der E-Zigarette sind in den USA und Europa gleich (Geräte, Spulen, Metalle, Propylenglykol, Glycerin, Nikotin oder Aroma). Daher ist es unwahrscheinlich, dass diese Bestandteile an der aktuellen US-Vaping-Epidemie beteiligt sind. Im Gegensatz dazu könnten synthetische Cannabinoide, die in Europa weniger populär zu sein scheinen als in den USA (sehr wenige Daten darüber), und vor allem dieses (diese) spezifische(n) unbekannte(n) Molekül(e), das (die) an den aktuellen Todesfällen beteiligt sein könnte(n). Deshalb haben wir eine solche Epidemie noch nicht beobachtet. Aber es könnte auch in Europa in wenigen Monaten passieren, wenn diese spezifischen Moleküle auf unseren Markt kommen.“

„Eine weitere Erklärung könnte sein, dass das US-Gesundheitssystem besser organisiert ist und dass es mehr Benutzer in den USA gibt. In Belgien zum Beispiel wäre es fast unmöglich, diese beunruhigende, aber kleine Fallzahl im Vergleich zu der großen Anzahl von Vapers zu erkennen.“

Assoc.-Prof. Dr. Mathieu Morisette

Mitarbeiter am Forschungszentrum des Instituts für Kardiologie und Pneumologie, Université Laval, Québec, Kanada

„Ich wäre sehr überrascht, wenn die jüngsten Fälle von dampfassoziierten Lungenverletzungen durch einen einzigen Wirkstoff verursacht würden. Die jüngste Publikation aus dem ‚New England Journal of Medicine‘ [6] über die pathologischen Befunde bestätigt diese Aussage, denke ich. Alle Fälle wiesen lipidbeladene Makrophagen (Zellen des Immunsystems, die Schadstoffe auffressen/Fresszellen; Anm. d. Red.) und vakuolisierte Pneumozyten (Lungenzellen in den Lungenbläschen, die Einlagerungen aufweisen; Anm. d. Red.) auf. Intraalveoläres Fibrin (Protein, das bei der Blutgerinnung entsteht und in Lungenbläschen gefunden wurde; Anm. d Red.) und die organisierende Lungenentzündung waren ebenfalls häufig gemeinsame Merkmale der untersuchten Fälle. Es wurden keine Fälle von exogener Lipidpneumonie gemeldet.“

„Zusätzlich erschwert das Rauchen von Tabak oder Marihuana eine Identifikation von Vaping-spezifischen Befunden obendrein, da es ebenso die oben genannten Merkmale auslösen kann. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen definitiv zum Vaping verwendetes Cannabisöl und illegale Vaping-Produkte. Aus meiner Sicht wird es sehr schwierig sein, die wirkliche Ursache anhand der klinischen Daten aus den aktuellen Fällen von Lungenschädigungen ausfindig zu machen. Sie könnten jedoch dabei helfen, mögliche Kandidaten zu identifizieren, die dann unter kontrollierten Bedingungen zu testen sind. Aber Experimente am Menschen sind natürlich verboten.“

„Wir führen derzeit Experimente in präklinischen Umgebungen – an Mäusen – durch, um zu untersuchen, ob bestimmte Inhaltsstoffe der Vapings zu akuten Lungenverletzungen führen können.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Alle: Keine angegeben.

Primärquelle

[I] Centers for Disease Control and Prevention (03.10.2019): Transcript of CDC Telebriefing: Lung Injury Investigation.

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

[II] Santé et services sociaux Québec (2019): Un premier cas au Québec de maladie pulmonaire sévère associée au vapotage.

[III] Layden JE et al. (2019): Pulmonary Illness Related to E-Cigarette Use in Illinois and Wisconsin — Preliminary Report. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa1911614.

[IV] Gotts JW et al. (2019): What are the respiratory effects of e-cigarettes? BMJ; 366: I5275. DOI: 10.1136/bmj.l5275.

[V] Fadus MC et al. (2019): The rise of e-cigarettes, pod mod devices,and JUUL among youth: Factors influencing use, health implications, and downstream effects. Drug Alcohol Depend.; 201: 85-93. DOI: 10.1016/j.drugalcdep.2019.04.011

[VI] Deutsches Krebsforschungszentrum (2018): E-Zigaretten: Konsumverhalten in Deutschland 2014–2018.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Health Feedback: E-cigarettes are less dangerous than smoking, but they are not harmless; long-term health effects remain debated. 

[2] Chun LF et al. (2017): Pulmonary toxicity of e-cigarettes. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol; 313, L193-L206. DOI: 10.1152/ajplung.00071.2017.

[3] Clapp PW et al. (2019): Cinnamaldehyde in flavored e-cigarette liquids temporarily suppresses bronchial epithelial cell ciliary motility by dysregulation of mitochondrial function. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol.; 316 (3) :L470-L486. DOI: 10.1152/ajplung.00304.2018.

[4] The National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2018): Public health consequences of e-cigarettes. DOI: 10.17226/24952.

[5] Health Feedback: Washington Post article provides accurate and insightful report on recent spate of vaping-related illnesses.

[6] Layden JE et al. (2019): Pulmonary Illness Related to E-Cigarette Use in Illinois and Wisconsin — Preliminary Report. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa1911614.

[7] Adams AJ et al. (2017): "Zombie" Outbreak Caused by the Synthetic Cannabinoid AMB-FUBINACA in New York. N Engl J Med.; 376 (3): 235-242. DOI: 10.1056/NEJMoa1610300.

[8] Madison MC et al. (2019): Electronic cigarettes disrupt lung lipid homeostasis and innate immunity independent of nicotine. J Clin Invest.; pii: 128531. DOI: 10.1172/JCI128531.

[9] Chaumont M (2019): Fourth generation e-cigarette vaping induces transient lung inflammation and gas exchanges disturbances: results from two randomized clinical trials. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol; 316 (5): L705-719. DOI: 10.1152/ajplung.00492.2018.

[10] Hermans C et al. (1999): Lung epithelium-specific proteins: characteristics and potential applications as markers. Am J Respir Crit Care Med; 159: 646-78.

[11] Fadus MC et al. (2019): The rise of e-cigarettes, pod mod devices,and JUUL among youth: Factors influencing use, health implications, and downstream effects. Drug Alcohol Depend.; 201: 85-93. DOI: 10.1016/j.drugalcdep.2019.04.011.