Yeni nesil e-sigara bileşenlerinin insan bronşiyal epitelyal hücrelerinde bulunan ENaC, CFTR, CaCC kanalları ve solunum yolu yüzey sıvı yüksekliği üzerine etkileri
The effects of new generation e-cigarette components on ENaC, CFTR, CaCC channels, and airway surface liquid height
Yazar: ÖZGE BEYAZÇİÇEK
Danışman: PROF. DR. RECEP ÖZMERDİVENLİ ; PROF. DR. ROBERT TARRAN
Düzce Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Bronşlar = Bronchi ; Elektronik sigara = Electronic cigarettes ; Epitel hücreleri = Epithelial cells ; Kalsiyum kanalları = Calcium channels ; Kistik fibroz = Cystic fibrosis ; Sigara = Cigarette ; Sigara içme = Smoking ; Solunum sistemi = Respiratory system ; İnsan fizyolojisi = Human physiology

Özet:
Elektronik nikotin verme sistemi olarak da bilinen elektronik sigaralar (e-sig), tütüne kıyasla nispeten daha güvenli olduğu düşünülen, minimal bir araçla aerosol haline getirilmiş nikotini vermek üzere tasarlanan cihazlardır. E-sigara bileşenlerinin, anormal solunum yolu iyon transport değişiklikleri de dahil olmak üzere protein fonksiyonunda değişikliklere yol açtığını bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı, yeni nesil e-sigara bileşenlerinin insan bronşiyal epitelyal hücrelerinde bulunan ENaC, CFTR ve CaCC kanalları, solunum yolu yüzey sıvı (SYYS) yüksekliği ve iyon transportu üzerine etkilerinin araştırılmasıdır.
Çalışmada e-sigara bileşenleri olan; nikotin tuzu, benzoik asit, sodyum hidrojen tartar, propilen glikol/vegetable gliserin (PG/VG), serbest baz nikotin ve nikotin tuzu+benzoik asit karışımı kullanılmıştır. Her bir bileşenden 100 µM olacak şekilde 6 grup oluşturulmuştur. Kontrol grubu olarak PBS kullanılmıştır. E-sigara bileşenlerinin iyon kanalları ve solunum yolu yüzey sıvısı üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla in vivo solunum yolu epitel morfolojisini taklit eden primer insan bronşiyal epitel hücreleri (HBEC) kullanılmıştır. Elektronik sigarada bulunan bileşenlerin sitotoksisite etkilerini belirlemek amacıyla bir immortal hücre hattı olan HEK-293T hücreleri kullanılmıştır. Bunlara ek olarak e-sigara aromalarının üçüncü el maruziyetleri de incelenmiştir. İstatistiksel analizler GraphPad Prism v8.0 programı kullanılarak yapılmıştır. 
E-sigara bileşenleri uygulanan HBEC kültürlerinde SYYS yüksekliğinin zamana bağlı olarak azaldığı belirlenmiştir (P<0,0001). E-sigara bileşenlerinin iyon değişimi üzerindeki etkileri belirlemek için yapılan çalışmada gruplar arasında ΔIsc'ler ve ΔTER'ler bakımında anlamlı farklılık saptanmamıştır (p>0,05). E-sigara bileşenlerinin 0,0999 µM konsantrasyonundan daha yüksek dozlar sitotoksik bulunmuştur (p<0,01). E-sigara bileşenlerinin yüzeylerde birikim miktarları değerlendirildiğinde Fruit Medley aroma grubunun RFU değeri 450 nm'de en yüksek olduğu bulunmuştur.
 Sonuç olarak e-sigaralarda bulunan bileşenlerin solunum yolu yüzey sıvısı yüksekliğini azalttığı, ENaC, CFTR ve CaCC kanallarını etkilediği, sitotoksik etkilere sahip olduğu bulunmuştur.

Abstract:
Electronic cigarettes (e-cigarettes), also known as electronic nicotine delivery systems, are devices designed to deliver aerosolized nicotine with a minimal vehicle, which is considered to be relatively safer than tobacco. E-cigarette components are known to cause changes in protein function, including abnormal airway ion transport changes. The aim of this study is to investigate the effects of new generation e-cigarette components on ENaC, CFTR and CaCC channels, airway surface liquid (ASL) height and ion transport in human bronchial epithelial cells.
Nicotine salt, benzoic acid, sodium hydrogen tartar, propylene glycol/vegetable glycerin, free base nicotine and nicotine salt + benzoic acid were used as e-cigarette components in the study. Each component were formed as 100 µM of six groups. PBS was used as control group. Primary human bronchial epithelial cells (HBEC) mimicking respiratory epithelial morphology in vivo were used to determine the effects of e-cigarette components on ion channels and airway surface liquid. HEK-293T cells, which are an immortal cell line, were used to determine the effects of cytotoxicity of the components of electronic cigarette. In addition, third hand exposures of e-cigarette flavors were also investigated. Statistical analyzes were performed by using GraphPad Prism v8.0 program.
E-cigarette components applied in HBEC cultures it was determined that ASL height decreased by the time (P <0.0001). In the study to determine the effects of e-cigarette components on ion exchange, there was no significant difference between groups in terms ΔIsc and ΔTER (p> 0.05). The doses of e-cigarette components higher concentration of 0.0999 µM were found to be cytotoxic (p <0.01). When the amount of accumulation on the surfaces of e-cigarette components were evaluated, the RFU value of Fruit Medley aroma group was found to be highest at 450 nm.
As a result, it was found that the components in e-cigarettes decreased airway surface liquid height, affected ENaC, CFTR and CaCC channels and had cytotoxic effects.