Podgrzewanie tytoniu zamiast spalania może być mniej szkodliwe

Ograniczenie szkodliwych bądź potencjalnie szkodliwych substancji, wynikające z faktu podgrzewania tytoniu, a nie spalania go, może być właściwym kierunkiem ograniczającym stres komórkowy i nieprawidłowe funkcjonowanie mitochondriów w porównaniu do palenia tradycyjnych papierosów – wynika z nowatorskiego badania dotyczącego funkcjonowania mitochondriów w komórkach przeprowadzonego przez naukowców Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk.

Szkodliwość dymu papierosowego została już potwierdzona wieloma badaniami naukowymi. Jednak to zespół badawczy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk przeprowadził, jako pierwszy na świecie, nowatorskie badania porównujące jak substancje powstające podczas spalania (ok. 8000C – konwencjonalny papieros) oraz podgrzewania tytoniu (do 3500C – THS2.2) wpływają na funkcjonowanie mitochondriów w ludzkich komórkach nabłonka oskrzeli.

Dym ze spalanego tytoniu zawiera wiele toksycznych związków, które mogą gromadzić się w mitochondriach i zakłócać funkcję oddychania mitochondrialnego, wpływając tym samym na wytwarzanie energii komórkowej. Nieprawidłowe funkcjonowanie mitochondriów może powodować uszkodzenia komórek oraz prowadzić do wielu chorób nie tylko układu oddechowego. Mitochondria są uważane za generatory energii dla komórek i pełnią kluczową funkcję dla zdrowego funkcjonowania organizmu.

„Badania wykazały, że ograniczenie szkodliwych bądź potencjalnie szkodliwych substancji dzięki podgrzewaniu, zamiast spalaniu tytoniu, jest zachęcającym podejściem do zmniejszenia stresu mitochondrialnego w komórce związanego z paleniem wyrobów tytoniowych” – stwierdza autorka badania, prof. Joanna Szczepanowska z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

„Szkodliwość wyrobów tytoniowych jest oczywista. Aczkolwiek moje podróże badawcze i rozmowy z naukowcami z wielu uniwersytetów oraz centrów badawczo-rozwojowych od USA po Japonię, uświadomiły mi, że temat ograniczania szkodliwości wyrobów tytoniowych jest bardzo poważnie traktowany” – mówi prof. Jerzy Duszyński, Prezes Polskiej Akademii Nauk. „Wyniki wielu badań w tym obszarze są obiecujące, także tych przeprowadzanych w Polsce” – dodaje Prezes PAN.

System Podgrzewania Tytoniu (THS2.2 – nazwa handlowa IQOS), który elektronicznie podgrzewa tytoń  w temperaturze znacznie niższej od temperatury spalania, powoduje powstanie aerozolu zawierającego nikotynę oraz mieszaninę związków o znacząco niższej zawartości substancji toksycznych w porównaniu do dymu papierosowego powstałego wskutek spalania tytoniu.

Substancje powstające podczas spalania tytoniu (3R4F) powodują zmianę morfologii i kształtu komórek.

Morfologia komórek (kolorem zielonym oznaczono cytoszkielet komórki, czerwonym - mitochondria, niebieskim - jądro komórkowe), od lewej obraz pochodzący z mikroskopii konfokalnej:

• po 7 dniach braku ekspozycji na dym tytoniowy i aerozol z THS2.2;
• po 7 dniach stałej ekspozycji na aerozol THS2.2 (o stężeniu 7.5µg/ml);
• po 7 dniach ekspozycji na dym tytoniowy papierosa referencyjnego (o stężeniu 7.5µg/ml).

Mitochondria są organellami wielofunkcyjnymi, których głównym zadaniem jest dostarczenie ATP dla wielu procesów komórkowych. Mitochondria uczestniczą w wielu kluczowych przemianach komórki, odgrywają rolę w wielu szlakach sygnałowych, są głównym źródłem powstawania reaktywnych form tlenu (potocznie zwanych wolnymi rodnikami) i mają wpływ na gospodarkę wapniową w komórce. Dlatego mitochondria są kluczowym elementem wielu podstawowych procesów komórkowych, między m.in. apoptozy (programowana śmierć komórki, różnicowania, ruchu komórki i jej podziału). Defekty funkcjonowania mitochondriów mogą być pierwotną i wczesną przyczyną dysfunkcji: układu nerwowego, mięśnia sercowego, mięśni szkieletowych, siatkówki oka czy układu endokrynnego, czyli tych tkanek i narządów, które dla swojego prawidłowego funkcjonowania wymagają dużego nakładu energetycznego.

Zaburzenia funkcji mitochondriów powodują deficyt energii, zwiększoną generację reaktywnych form tlenu (RFT), zaburzenie homeostazy wapniowej, zmiany w mitochondrialnym DNA, zmiany w procesie biogenezy, oraz zaburzenie struktury i organizacji samych mitochondriów.

Wykres namnażania się komórek po jednym dniu od wysiewu:

• krzywa czerwona - po 7 dniach ekspozycji na dym tytoniowy papierosa referencyjnego 3R4F o stężeniu 7.5µg/ml;
• krzywa niebieska - po 7 dniach stałej ekspozycji na aerozol THS2.2 o stężeniu 7.5µg/ml;
• krzywa czarna - po siedmiu dniach braku ekspozycji na czynniki zewnętrzne.

Projekt naukowy został zainicjowany w 2016 r. i trwał 12 miesięcy. Został sfinansowany z grantu Philip Morris International. Wyniki badań zostały zaprezentowane na prestiżowym 42. Kongresie Federacji Europejskich Stowarzyszeń Biotechnologicznych FEBS (ang. Federation of European Biochemical Societies), który odbył się we wrześniu tego roku w Izraelu oraz na kongresie „The Life Sciences” w Seattle, USA, który miał miejsce w dniach 20-24 sierpnia 2017 r.