Effects of Prenatal Electronic Cigarette Exposure On Foetal Development: a Review of the Literature

Abstract Since their market launch in 2007, e-cigarettes gained popularity and were considered a relatively safe alternative to traditional cigarettes. Pregnant women and women of childbearing age in particular are increasingly turning to e-cigarettes. Little is known about the effects of prenatal exposure on the affected foetus. This paper aims to provide an overview of the current research on the effects of prenatal e-cigarette exposure on the foetus. Since studies in humans are lacking to date, this review refers only to animal and in vitro analyses. The PubMed and Web of Science databases were used for an extensive literature search. The search yielded N = 17 significant research papers. Possible sequelae resulting from prenatal exposure to traditional cigarettes were also seen in prenatal exposure to e-cigarettes. Prenatal e-cigarette exposure was found to be associated with increased DNA methylation overall, resulting in lower gene expression. This could adversely impact the development of affected children, especially in case of those genes relevant to their development. In mice, for example, this greatly reduced the cell vitality of neural and stem cells and increased cell death. Further, prenatal exposure to e-cigarettes resulted in numerous developmental disorders, such as malformations of facial morphology and lower birth weight. Moreover, in animal models the animals suffered from a deterioration of their short-term memory. Activity and cognitive flexibility increased, while anxiety behaviour decreased. It is clear that more research and especially studies of humans are needed on this issue. In addition, there is a need for more intense education of prenatal care professionals as well as women of childbearing age and during pregnancy. 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.