マウスの脳の認知記憶機能と炎症反応に対する電子タバコの短期毒性効果

Short-term E-cigarette toxicity effects on brain cognitive memory functions and inflammatory responses in mice.

• E S Prasedya
• Y Ambana
• N W R Martyasari
• Ye'muh Aprizal
• Nurrijawati
• Sunarpi

抄録

たばこの煙（CS）への暴露は、脳卒中、アルツハイマー病、認知症などのいくつかの神経疾患のリスクの増加と関連しています。現在、電子タバコ（EC）の商業化が進んでおり、より有害なニコチンの放出システムとして宣伝されています。しかし、電子タバコの脳への神経毒性効果についての研究は限られており、未だに議論の対象となっている。本研究では、EC蒸気の脳への短期暴露のin vivo効果を評価し、タバコの煙（CS）の効果と比較することを目的とした。BALB/cマウスを空気、CS、ECに14日間曝露した。次に、マウスの炎症反応、酸化ストレス、認知機能を迷路試験を用いて評価した。認知空間試験では、CSとECに曝露されたマウスは、食物の報酬を見つける時間が遅れていた。EC曝露では、翌日に食べ物のご褒美を見つける空間記憶学習に改善は見られなかった。このことから、CSやEC暴露は嗅覚系に損傷を与える可能性があることが示唆された。特に、EC暴露はマウスの記憶機能に異常を引き起こす可能性がある。EC暴露群のマウス大脳皮質の組織学的染色では、壊死や細胞質の空胞化などの炎症反応が認められた。また、免疫組織化学的染色では、EC曝露群、CS曝露群ともに炎症性サイトカインTNF-αが高発現していることが明らかになった。このことから、ECはCSと同様の毒性プロファイルを有しており、脳機能に悪影響を及ぼす可能性があると結論づけた。

Exposure to cigarette smoke (CS) is associated with an increased risk of several neurological diseases such as stroke, Alzheimer's disease, and dementia. At present, commercialization of E-cigarettes (ECs) is increasing, and they are advertised as a less harmful nicotine-delivery system. There are, however, limited studies regarding the neurotoxicity effects of ECs on the brain, which remains a subject of debate. In the present study, we aimed to evaluate the in vivo effects of short-term EC vapor exposure on the brain and compare them with the effects of cigarette smoke (CS). BALB/c mice were exposed to air, CS, and EC for 14 days. We then assessed the inflammatory responses, oxidative stress, and cognitive functions of the mice by using maze tests. Cognitive spatial tests showed that the mice exposed to CS and ECs had delayed time in finding food rewards. EC exposure demonstrated no improvement in spatial memory learning to find the food reward on the next day. This implies that CS and EC exposure possibly causes damage to the olfactory system. Notably, EC exposure potentially causes abnormalities in mice memory functions. Histological staining of the cerebral cortex of mice brain in the EC-exposed group demonstrated inflammatory responses such as necrosis and cytoplasm vacuolization. Immunohistochemical staining revealed high expression of proinflammatory cytokine TNF-α in both the EC- and CS-exposed groups. Hence, we conclude that ECs share similar toxicity profiles as CS, which potentially negatively impact brain function.

© Korean Society of Toxicology 2020.