Vanillin in E-Zigaretten schadet Embryonalentwicklung

Die Forscherinnen haben humane embryonale Stammzellen in einer Reihe von Labortests untersucht, um zu verstehen, wie Chemikalien in E-Zigaretten-Aerosolen menschliche Embryonen beeinflussen können und welche Art von Schäden dabei auftreten können.

„Es ist wenig darüber bekannt, wie sich das Dampfen auf die Entwicklung von Embryonen bei schwangeren Frauen auswirkt, die E-Zigaretten konsumieren“, sagte Studienleiterin Prue Talbot, Professorin im Graduiertenkolleg des Fachbereichs Molekulare Zell- und Systembiologie an der University of California, Riverside (UCR). „Wir haben diese Studie durchgeführt, um festzustellen, ob Vanillin, ein Aromastoff, der häufig in hohen Konzentrationen in E-Zigaretten verwendet wird, die Entwicklung junger Embryonen beim Menschen beeinträchtigen kann.“ 

„Wir haben uns auf Vanillin konzentriert, weil es häufig in E-Zigarettenflüssigkeiten verwendet wird, oft in hohen Konzentrationen, und weil wir wussten, dass embryonale Zellen einen Kanal namens TRPV4 auf ihrer Oberfläche haben, der wahrscheinlich mit Vanillin interagieren würde“, erklärte Talbot.

Sie und ihre Koautorin Shabnam Etemadi ,Stammzellbiologin und Computerwissenschaftlerin an der UCR, setzten humane embryonale Stammzellen in Kulturschalen im Labor unterschiedlichen Vanillinkonzentrationen aus: nanomolaren (niedrigen) und mikromolaren (hohen) Konzentrationen.

„Wir haben festgestellt, dass mikromolare Konzentrationen die Zellen tendenziell abtöten“, sagte Talbot. „Nanomolare Konzentrationen führten dazu, dass die Zellen ihre Pluripotenz verloren, also die Fähigkeit, sich zu allen Zelltypen zu entwickeln. Vanillin bewirkte außerdem, dass sich die Stammzellen in Endoderm anstatt in Ektoderm oder Mesoderm differenzierten. Das Endoderm ist ein embryonales Gewebe, aus dem die Schleimhaut des Darms und der Atemwege entsteht. Diese Veränderungen sind potenziell sehr schwerwiegend und könnten die normale Entwicklung von Embryonen verhindern.“

Die Forscherinnen stellten fest, dass die Wirkung von Vanillin auf die Stammzellen durch den TRPV4-Antagonisten blockiert wurde, wodurch der TRPV4-Kanal als der Weg identifiziert wurde, über den Vanillin die Zellen negativ beeinflusste.

„Unsere Daten lassen darauf schließen, dass Vanillin in nanomolaren Konzentrationen den Embryo bei schwangeren Frauen erreicht, die E-Zigaretten konsumieren“, sagte Talbot. „In diesen Konzentrationen bindet Vanillin an einen Kanal namens TRPV4 auf der Oberfläche embryonaler Zellen und ermöglicht so einen schnellen Einstrom von Kalzium, einem Signalmolekül. Kalzium wiederum aktiviert nachgeschaltete Prozesse, die zum Verlust der Pluripotenz und zur Differenzierung embryonaler Stammzellen in Endoderm führen.“ 

Talbot erklärte, dass sich embryonale Stammzellen in der normalen Entwicklung in drei Zelltypen differenzieren: Endoderm, Ektoderm und Mesoderm. In Embryonen ohne Ektoderm könne sich das Nervensystem nicht entwickeln. In Embryonen ohne Mesoderm würden sich viele Gewebe, wie beispielsweise Muskeln, nicht entwickeln.

„Frauen kennen die in E-Zigaretten enthaltenen Chemikalien nicht unbedingt“, sagte Talbot. „Unsere Ergebnisse legen nahe, dass sie vorsichtig sein und sich von Ärzten vom Dampfen während der Schwangerschaft beraten lassen sollten, insbesondere wenn sie Schwierigkeiten haben, schwanger zu werden oder Fehlgeburten erleiden. Regulierungsrichtlinien basieren in der Regel auf Daten, die an Erwachsenen oder adulten Zellen gewonnen wurden. Die pränatalen Entwicklungsstadien sind jedoch meist am empfindlichsten gegenüber Umweltchemikalien.“ 

Es sei daher eine verpflichtende Angabe der Inhaltsstoffe auf den Verpackungen von E-Zigaretten in Erwägung zu ziehen. „Bei der Festlegung von Richtlinien für den Gebrauch und Vertrieb von E-Zigaretten wäre es ratsam zu prüfen, ob und wie die Produkte dem ungeborenen Leben schaden“, sagte Talbot. „Die Auswirkungen einer langfristigen Exposition könnten noch größer sein."

Die Forscherinnen weisen darauf hin, dass ihre Ergebnisse aus einer Laborstudie stammen und sie daher nicht mit Sicherheit belegen können, dass dieselben Effekte auch bei Frauen und ihren Embryonen zu beobachten sind.