Einfluss pränataler E-Zigaretten-Exposition auf die fetale Entwicklung: ein Überblick

Zusammenfassung

Seit der Markteinführung im Jahr 2007 gewannen E-Zigaretten an Popularität und galten als vergleichsweise sichere Alternative zu konventionellen Zigaretten. Insbesondere bei Schwangeren und bei Frauen im gebärfähigen Alter werden vermehrt E-Zigaretten konsumiert. Zu Auswirkungen pränataler Exposition auf den betroffenen Fetus ist bisher wenig bekannt. Das Ziel ist es, eine Übersicht zur aktuellen Forschungslage zum Thema Auswirkungen pränataler E-Zigaretten-Exposition auf den Fetus zu geben. Aufgrund bisher fehlender Humanstudien bezieht sich diese Übersicht ausschließlich auf Tier- und In-vitro-Analysen. Für eine umfangreiche Literaturrecherche wurden die Datenbanken PubMed und Web of Science verwendet. Die Recherche resultierte in N = 17 relevanten Forschungsarbeiten. Folgeschäden, die durch die pränatale Exposition konventioneller Zigaretten entstehen können, zeigten sich auch bei pränataler E-Zigaretten-Exposition. Es konnte eine Assoziation zwischen pränataler E-Zigaretten-Exposition und einer global gesteigerten DNA-Methylierung festgestellt werden, was in einer geringeren Genexpression resultiert. Dies könnte besonders bei entwicklungsrelevanten Genen zu negativen Folgen für entsprechende Entwicklungsbereiche betroffener Kinder führen. So kam es bei Mäusen zu einer stark verminderten Zellvitalität von neuronalen und Stammzellen und zu vermehrtem Zelltod. Weiter führte die pränatale Exposition von E-Zigaretten zu einer Vielzahl von Entwicklungsstörungen, wie Fehlbildungen der Gesichtsmorphologie oder geringeres Geburtsgewicht. Zudem konnte im Tierexperiment eine Verschlechterung des Kurzzeitgedächtnisses bei den Tieren festgestellt werden. Aktivität und kognitive Flexibilität waren gesteigert, Angstverhalten vermindert. Es wird deutlich, dass mehr Forschungsarbeiten und insbesondere Humanstudien zu diesem Thema benötigt werden. Zudem bedarf es einer intensiveren Aufklärung des Fachpersonals der Schwangerschaftsbetreuung sowie der Frauen im gebärfähigen Alter und während der Schwangerschaft.

Schlüsselwörter

E-Zigarette - Schwangerschaft - fetale Entwicklung - Prävention

Publikationsverlauf

Eingereicht: 22. Februar 2021

Angenommen nach Revision: 08. Juni 2021

Artikel online veröffentlicht:
04. November 2021

• References/Literatur

• 1 Boseley S. Hon Lik invented the e-cigarette to quit smoking – but now heʼs a dual user. The Guardian 2015. Accessed December 01, 2020 at: https://www.theguardian.com/society/2015/jun/09/hon-lik-e-cigarette-inventor-quit-smoking-dual-user
• 2 Schupp JC, Prasse A, Erythropel HC. E-Cigarettes – Operating Principle, Ingredients, and Associated Acute Lung Injury | E-Zigaretten – Funktionsweise, Inhaltsstoffe und die Vaping-assoziierte akute Lungenschädigung. Pneumologie 2020; 74: 77-87
• 3 Mendelsohn C, Gould GS, Oncken C. Management of smoking in pregnant women. Aust Fam Physician 2014; 43: 46-51
• 4 Directorate-General for Health and Food safety. Special Eurobarometer 506 Report Attitudes of Europeans towards tobacco and electronic cigarettes February 2021 Survey requested by the European Commission. 2021. Accessed February 03, 2021 at: https://europa.eu/eurobarometer/surveys/detail/2240
• 5 Schilling L, Schneider S, Maul H. et al. STudy on E-Cigarettes and Pregnancy (STEP) – Study Protocol of a Mixed Methods Study on Risk Perception of E-Cigarette Use During Pregnancy and Sample Description. Geburtshilfe Frauenheilkd 2020; 80: 66-75
• 6 Wagner NJ, Camerota M, Propper C. Prevalence and Perceptions of Electronic Cigarette Use during Pregnancy. Matern Child Health J 2017; 21: 1655-1661
• 7 Whittington JR, Simmons PM, Phillips AM. et al. The Use of Electronic Cigarettes in Pregnancy: A Review of the Literature. Obs Gynecol Surv 2018; 73: 544-549
• 8 Bhandari NR, Day KD, Payakachat N. et al. Use and Risk Perception of Electronic Nicotine Delivery Systems and Tobacco in Pregnancy. Womens Health Issues 2018;
• 9 Chiang SC, Abroms LC, Cleary SD. et al. E-cigarettes and smoking cessation: a prospective study of a national sample of pregnant smokers. BMC Public Health 2019; 19: 964
• 10 Lange S, Probst C, Rehm J. et al. National, regional, and global prevalence of smoking during pregnancy in the general population: a systematic review and meta-analysis. Lancet Glob Heal 2018; 6: e769-e776
• 11 Kahr MK, Padgett S, Shope CD. et al. A qualitative assessment of the perceived risks of electronic cigarette and hookah use in pregnancy. BMC Public Health 2015; 15: 1-8
• 12 NHS. Stop smoking in pregnancy-Your pregnancy and baby guide. 2020. Accessed December 16, 2020 at: https://www.nhs.uk/conditions/pregnancy-and-baby/smoking-pregnant
• 13 Stratton K, Kwan LY, Eaton DL. Public Health Consequences of E-Cigarettes. Washington, D.C.: National Academies Press (US); 2018
• 14 Nulman I, Shulman T, Liu F. Fetal Alcohol Spectrum Disorder. In: Slikker W jr., Paule MG, Wang C, eds. Handbook of developmental Neurotoxicology. London: Academic Press; 2018: 427-437
• 15 World Health Organization. WHO recommendations for the prevention and management of tobacco use and second-hand smoke exposure in pregnancy. World Heal Organ 2013; ISBN: 9789241506076 Accessed December 16, 2020 at: https://apps.who.int/iris/handle/10665/94555
• 16 Peterson LA, Hecht SS. Tobacco, e-cigarettes, and child health. Curr Opin Pediatr 2017; 29: 225-230
• 17 Lødrup Carlsen KC, Skjerven HO, Carlsen KH. The toxicity of E-cigarettes and childrenʼs respiratory health. Paediatr Respir Rev 2018; 28: 63-67
• 18 McCubbin A, Fallin-Bennett A, Barnett J. et al. Perceptions and use of electronic cigarettes in pregnancy. Health Educ Res 2017; 32: 22-32
• 19 National Toxicology Program. OHAT Risk of Bias Rating Tool for Human and Animal Studies. Off Heal Assess Transl 2015. Accessed November 06, 2020 at: https://ntp.niehs.nih.gov/ntp/ohat/pubs/riskofbiastool_508.pdf
• 20 Viswanathan M, Berkman ND, Dryden DM. et al. Assessing risk of bias and confounding in observational studies of interventions or exposures: further development of the RTI item bank. Methods Res Rep 2013 (Prepared by RTI–UNC Evidence-based Practice Center under Contract No. 290-2007-10056-I). AHRQ Publication No. 13-EHC106-EF. Rockville, MD: Agency for Healthcare Research and Quality.; 2020. Accessed November 06, 2020 at: http://www.effectivehealthcare.ahrq.gov/reports/final.cfm
• 21 Nguyen T, Li GE, Chen H. et al. Neurological Effects in the Offspring after Switching from Tobacco Cigarettes to E-Cigarettes during Pregnancy in a Mouse Model. Toxicol Sci 2019; 172: 191-200
• 22 Sifat AE, Nozohouri S, Villalba H. et al. Prenatal electronic cigarette exposure decreases brain glucose utilization and worsens outcome in offspring hypoxic-ischemic brain injury. J Neurochem 2020; 153: 63-79
• 23 Zahedi A, Phandthong R, Chaili A. et al. Mitochondrial Stress Response in Neural Stem Cells Exposed to Electronic Cigarettes. iScience 2019; 16: 250-269
• 24 Schiebler T, Korf H. Hrsg. Anatomie. 9. Aufl.. Darmstadt: Steinkopff Verlag; 2007
• 25 Das R, Chakrabarti O. Mitochondrial hyperfusion: a friend or a foe. Biochem Soc Trans 2020; 48: 631-644
• 26 Müller-Esterl W. Hrsg. Biochemie. 2. Aufl.. Heidelberg: Spektrum, Akademischer Verlag; 2011
• 27 Rassow J, Hauser K, Netzker R, Deutzmann R. Hrsg. Biochemie. Duale Reihe. 4. Aufl.. Stuttgart: Thieme; 2016
• 28 Strachan T, Read A, Seidler L. Hrsg. Molekulare Humangenetik. 3. Aufl.. Heidelberg: Elsevier/Spektrum Akademischer Verl.; 2005
• 29 Nguyen T, Li GE, Chen H. et al. Maternal E-Cigarette Exposure Results in Cognitive and Epigenetic Alterations in Offspring in a Mouse Model. Chem Res Toxicol 2018; 31: 601-611
• 30 Lauterstein DE, Tijerina PB, Corbett K. et al. Frontal cortex transcriptome analysis of mice exposed to electronic cigarettes during early life stages. Int J Environ Res Public Health 2016; 13: 1-14
• 31 DiSabato D, Quan N, Godbout JP. Neuroinflammation: The devil is in the details. J Neurochem 2016; 139: 136-153
• 32 Church JS, Chace-Donahue F, Blum JL. et al. Neuroinflammatory and Behavioral Outcomes Measured in Adult Offspring of Mice Exposed Prenatally to E-cigarette Aerosols. Environ Health Perspect 2020;
• 33 Piao WH, Campagnolo D, Dayao C. et al. Nicotine and inflammatory neurological disorders. Acta Pharmacol Sin 2009; 30: 715-722
• 34 Zelikoff JT, Parmalee NL, Corbett K. et al. Microglia activation and gene expression alteration of neurotrophins in the hippocampus following early-life exposure to E-cigarette aerosols in a murine model. Toxicol Sci 2018; 162: 276-286
• 35 Chen H, Li G, Chan YL. et al. Modulation of neural regulators of energy homeostasis, and of inflammation, in the pups of mice exposed to e-cigarettes. Neurosci Lett 2018; 684: 61-66
• 36 Chen H, Saad S, Sandow SL. et al. Cigarette smoking and brain regulation of energy homeostasis. Front Pharmacol 2012;
• 37 Noël A, Hansen S, Zaman A. et al. In utero exposures to electronic-cigarette aerosols impair the Wnt signaling during mouse lung development. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2020; 318: L705-L722
• 38 Speckmann E-J, Heschler J, Köhling R. Hrsg. Physiologie. 5. Aufl.. München: Elsevier; 2008
• 39 Chen H, Li G, Chan YL. et al. Maternal E-Cigarette Exposure in Mice Alters DNA Methylation and Lung Cytokine Expression in Offspring. Am J Respir Cell Mol Biol 2017; 58: 366-377
• 40 Berkelhamer SK, Helman JM, Gugino SF. et al. In Vitro Consequences of Electronic-Cigarette Flavoring Exposure on the Immature Lung. Int J Environ Res Public Health 2019; 16: 3635
• 41 Ahijevych K, Garrett BE. Menthol pharmacology and its potential impact on cigarette smoking behavior. Nicotine Tob Res 2004;
• 42 McAlinden KD, Chan YL, Kota A. et al. Maternal E-Cigarette Vaping Enhances Developing of Allergic Asthma in the Offspring. Am J Respir Crit Care Med Abstr 2017; 1: 195
• 43 Orbazal MR, Lunde-Young ER, Ramirez JI. et al. Chronic Exposure to E-Cig Aerosols during Early Development Causes Dysfunction and Offspring Growth Deficits. Transl Res 2019; 207: 70-82
• 44 Palpant NJ, Hofsteen P, Pabon L. et al. Cardiac Development in Zebrafish and Human Embryonic Stem Cells Is Inhibited by Exposure to Tobacco Cigarettes and E-Cigarettes. PLoS One 2015; 10: e0126259
• 45 Greten H, Andrassy K. Hrsg. Innere Medizin. Stuttgart: Thieme; 2005
• 46 Palpant NJ, Hofsteen P, Pabon L. et al. Cardiac development in zebrafish and human embryonic stem cells is inhibited by exposure to tobacco cigarettes and e-cigarettes. PLoS One 2015; 10: e0126259
• 47 Rohen J, Lütjen-Drecoll E. Funktionelle Embryologie. 3. Aufl.. Stuttgart: Schattauer; 2006
• 48 Li G, Chan YL, Nguyen LT. et al. Impact of maternal e-cigarette vapor exposure on renal health in the offspring. Ann N Y Acad Sci 2019; 1452: 65-77
• 49 Kennedy AE, Kandalam S, Olivares-Navarrete R. et al. E-cigarette aerosol exposure can cause craniofacial defects in Xenopus laevis embryos and mammalian neural crest cells. PLoS One 2017; 12: e0185729
• 50 Altintas MM, Rossetti MA, Nayer B. et al. Apoptosis, mastocytosis, and diminished adipocytokine gene expression accompany reduced epididymal fat mass in long-standing diet-induced obese mice. Lipids Health Dis 2011; 10: 1-12
• 51 Smith D, Aherrera A, Lopez A. et al. Adult behavior in male mice exposed to E-cigarette nicotine vapors during late prenatal and early postnatal life. PLoS One 2015; 10: e0137953
• 52 Max-Planck-Institut. Where is animal research carried out in Germany? 2020. Accessed December 16, 2020 at: https://www.mpg.de/animal-studies-in-basic-research
• 53 Jackson Laboratories. Why are mice considered exellent models for humans? 2020. Accessed December 16, 2020 at: https://www.jax.org/why-the-mouse/exellent-models
• 54 Polosa R, Caponnetto P, Morjaria JB. et al. Impact of an electronic cigarette on smoking reduction and cessation in schizophrenic smokers: A prospective 12-month pilot study. Int J Environ Res Public Health 2013; 10: 446-461
• 55 Katsaounou PA, Papadakis S. Reply to Letter to the Editor on ʼSmoking cessation in pregnancy: An update for maternity care practitionersʼ. Tob Induc Dis 2020; 18: 24
• 56 Holbrook BD. The effects of nicotine on human fetal development. Birth Defects Res C Embryo Today 2016; 108: 181-192
• 57 Fowler PA, Bhattacharya S, Flannigan S. et al. Maternal cigarette smoking and effects on androgen action in male offspring: Unexpected effects on second-trimester anogenital distance. J Clin Endocrinol Metab 2011; 96: 1502-1506
• 58 Tiesler CMT, Heinrich J. Prenatal nicotine exposure and child behavioural problems. Eur Child Adolesc Psychiatry 2014; 23: 913-929
• 59 Dwyer JB, McQuown SC, Leslie FM. The dynamic effects of nicotine on the developing brain. Pharmacol Ther 2009; 122: 125-139
• 60 Bublitz MH, Stroud LR. Maternal smoking during pregnancy and offspring brain structure and function: review and agenda for future research. Nicotine Tob Res 2011; 14: 388-397
• 61 Benowitz NL, Hukkanen J, Jacob P. Nicotine Chemistry, Metabolism, Kinetics and Biomarkers. Bone 2008; 23: 1-7
• 62 Aubard Y. Carbon Monoxide Poisoning in Pregnancy. Am J Obstet Gynecol 1965; 92: 526-528
• 63 Kosmider L, Sobczak A, Prokopowicz A. et al. Cherry-flavoured electronic cigarettes expose users to the inhalation irritant, Benzaldehyde. Thorax 2016; 71: 376-377