JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

خراطيش vape نواتج تقطير القنب هي أجهزة تعمل بالبطاريات تعمل بالرذاذ على المستخلصات التي تحتوي على تركيزات عالية من القنب. يخلق عدم وجود نماذج قبل السريرية الراسخة لهذه المنتجات تحديات في دراسة آثارها الفسيولوجية. ولمعالجة هذه الفجوة، تم تطوير نموذج موحد للفئران الاستنشاقية قبل السريرية لنواتج تقطير القنب المتبخرة.

Abstract

على الرغم من شعبيتها المتزايدة ، لا تزال منتجات vape القنب غير مدروسة. تستخدم خراطيش vape القنب مع الأجهزة التي تعمل بالبطاريات والتي تقوم برذاذ مستخلصات زهرة القنب التي تحتوي على تركيزات عالية من القنب مثل THC. تعرف هذه الأنواع من المنتجات باسم نواتج تقطير القنب. تمثل فاعلية هذه المنتجات تحديات في تحديد جرعات فعالة للدراسات قبل السريرية. حاليا ، لا توجد نماذج ما قبل السريرية الراسخة والموحدة لاختبار سلامة وفعالية هذه المنتجات بطرق مماثلة لأنماط الاستخدام البشري. وبالتالي ، فإن نظام التعرض لتقطير القنب في الجسم الحي المطلوب لتحقيق جرعات ذات صلة من الناحية الفسيولوجية مقارنة بما يتم تحقيقه في البشر لا يزال غير محدد. ولمعالجة هذه الفجوة، تم تطوير نموذج موحد للفئران قبل السريرية لاستنشاق نواتج تقطير القنب المتبخرة باستخدام نظام توصيل يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر. يوضح هذا البروتوكول تفاصيل إجراءات إدارة نواتج تقطير القنب vape باستخدام تضاريس نفخة منظمة للفئران بواسطة برج تعرض للأنف فقط. يتم أيضا توفير طرق لمراقبة النتائج السلوكية للفأر بعد التعرض واستخدام ELISA شبه الكمي لتأكيد توصيل THC في الدورة الدموية الجهازية. سيسمح هذا البروتوكول بالتحقيق في الاستجابات الرئوية والنظامية لمنتجات نواتج تقطير القنب vape من قبل الباحثين المهتمين باستكشاف تأثير vaping القنب باستخدام بروتوكولات التسليم في العالم الحقيقي ، مما يوفر فرصة للسلامة الصارمة والتقييم العلاجي.

Introduction

مع إضفاء الشرعية على القنب الذي يحدث في جميع أنحاء العالم ، يتزايد استخدام القنب. لا تعمل التغييرات الكبيرة في سوق القنب بالتجزئة على تعزيز إمكانية الوصول فحسب ، بل تقود هذه التغييرات أيضا إلى تطوير وإنتاج أنواع جديدة من منتجات القنب للاستهلاك1. أصبحت المبخرات ، التي تسخن منتجات القنب دون احتراق ، طريقة استهلاك شائعةبشكل متزايد 2،3. تشتمل أجهزة التبخير على خراطيش vape للقنب التي تستخدم تقنية السجائر الإلكترونية لتسخين نواتج تقطير القنب ورذاذها. يتم استخراج نواتج التقطير هذه من زهرة القنب ساتيفا لإنتاج سائل لزج بتركيزات عالية من القنب مثل Δ 9-tetrahydrocannabinol (THC) ، المكون الأساسي ذو التأثير النفساني للقنب4. هذه الأجهزة سهلة الاستخدام والإخفاء ، مما يجعلها جذابة للمستخدمينالمبتدئين 5. في كندا ، حيث تم تقنين القنب لأغراض ترفيهية في عام 2018 ، تظهر بيانات المسح التي تم الحصول عليها زيادة في القبول الاجتماعي المتصور للقنب vaping بالإضافة إلى زيادات كبيرة في استخدام قلم / خرطوشة القنبvape 6.

قد يعتقد مستهلكو القنب أن تدخين نواتج القنب الإلكترونية أكثر أمانا من تدخين الزهرة المجففة على شكل مفصل ، مما يساهم في زيادة شعبيتها2. على الرغم من الانخفاض المحتمل في التعرض لمنتجات الاحتراق المستنشقة عند استخدام نواتج تقطير القنب vape ، فقد لا تكون هذه المنتجات خالية من المخاطر. أحد المخاوف هو التعرض لجرعات عالية من القنب الموجودة في خراطيش vape التجارية. يمكن شراء زهرة القنب المجففة بنسبة تصل إلى 36٪ من رباعي هيدروكانابينول ، في حين أن تركيز THC في خراطيش نواتج تقطير القنب يمكن أن يصل إلى 96٪ 7. يحتوي الهباء الجوي من خراطيش نواتج تقطير القنب على ما يقرب من ضعف تركيزات THC مقارنة بدخان القنب 8,9. لم يعرف بعد ما هي تأثيرات تركيزات THC المرتفعة على الجهاز التنفسي. علاوة على ذلك ، توفر التركيزات العالية من THC تحديات في تحديد جرعات فعالة لدراسات الفئران قبل السريرية ، حيث أن التعرض المفرط ل THC نفسه قد يكون له آثار ضارة على الفئران10. من الضروري البدء بالحد الأدنى من مستويات التعرض وزيادة تدريجية حتى يتم تحقيق الجرعات ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية للتأكد من أن هذه التعرضات ذات صلة.

حتى الآن ، لا توجد دراسات تدرس الآثار المحتملة لنواتج تقطير القنب المتبخر المستنشق. ويرجع ذلك جزئيا إلى عدم وجود نماذج ما قبل السريرية الموحدة الحالية. تتفاقم التحديات البحثية في المناطق التي لا تزال فيها هذه المنتجات غير قانونية ، مما يدفع الباحثين إلى إنتاج نواتج التقطير الداخلية التي قد لا تعكس بدقة المنتجات التجارية11. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المجموعة الواسعة من المنتجات المتاحة تعقد التوحيد القياسي. لسد هذه الفجوة ، بدأت هذه الدراسة باستخدام المنتجات القانونية المتاحة تجاريا التي يمكن للمستهلكين الكنديين الوصول إليها. تم اختيار المنتجات والأجهزة المدرجة كأفضل البائعين في متجر أونتاريو للقنب للاستخدام. الهدف من هذا البروتوكول هو إنشاء نظام سهل الاستخدام للتعرض للفئران يوفر جرعات THC مماثلة للمستويات البشرية ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية ، مما يخلق أساسا للباحثين لإجراء دراسات إضافية حول التأثيرات التنفسية والجهازية لنواتج تقطير القنب المتبخرة.

Protocol

تمت الموافقة على الإجراءات أدناه من قبل لجنة رعاية المؤسسية بجامعة ماكجيل (البروتوكول رقم 8087) وفقا لإرشادات المجلس الكندي لرعاية (CCAC).

1. إعداد المعدات

ملاحظة: ينطبق البروتوكول التالي على نظام SCIREQ inExposure الذي يدعمه برنامج flexiWare 8.

  1. تأكد من التجميع الصحيح لجميع مكونات النظام لتشبه المثال الموضح في الشكل 1 أ. تأكد من وجود أنبوب مغلق يتم إدخاله في الغرفة العازلة لمضخة النفخ لمنع تسرب النظام ، كما هو موضح في الشكل 1 ب.
  2. قم بتشغيل النظام وابدأ تشغيل البرنامج. حدد وحدة جلسات التجريب .
  3. حدد دراسة جديدة وحدد المجموعات التجريبية والموضوعات المراد دراستها. حدد القالب التجريبي الذي يتوافق مع نظام التعرض المطلوب.
  4. في نافذة خصائص الجلسة، أكمل قسم المشغل لتعقب استخدام المعدات.
  5. لإجراء المعايرة، حدد القناة المطلوبة واتبع الخطوات الموضحة في برنامج التشغيل.
  6. (خطوة حاسمة) لإجراء اختبار تدفق النظام ، حدد المضخة المطلوبة واتبع الخطوات الموضحة في برنامج التشغيل. تحقق من توجيه تدفق النظام نحو مقياس الدوران. هذه المعايرة هي لضمان عدم وجود تسرب في النظام. إذا لم يجتاز النظام اختبار التدفق ، فقم بتنظيف المكونات والأنابيب قبل إعادة محاولة الاختبار.
  7. إلغاء المطالبات لبدء تسجيل البيانات ما لم تكن جاهزة لبدء التجربة.

2. إنشاء ملفات تعريف Puff

  1. قم بإنشاء ملف تعريف تدفق متحيز بمقدار 2 لتر / دقيقة لضمان تهوية كافية للموضوعات طوال التجربة. للقيام بذلك، ارجع إلى Technote 037: دليل لإنشاء ملفات تعريف في مستند خارجي متوفر من الشركة المصنعة.
  2. قم بإنشاء نفخة لملفات تعريف السجائر الإلكترونية. للقيام بذلك، راجع الملاحظة الفنية 037. في البروتوكول الموضح هنا ، تم تعديل الملاحظة الفنية لتقديم حجم نفخة 78 مل ، مع مدة نفخة 2.4 ثانية ، و 1 أو 2 أو 4 نفث / دقيقة كما تم نشره سابقا12،13،14،15،16،17.

3. تحضير

  1. استخدم كلا من الفئران من الذكور والإناث C57BL / 6 ، الذين تتراوح أعمارهم بين 10-12 أسبوعا ووزنهم حوالي 20-30 جراما لهذا البروتوكول. تأقلم الفئران مع النظام تدريجيا على مدار 3 أيام.
    1. ابدأ التأقلم بوضع الفئران داخل التقييد الناعم ، ثم ابدأ تدفق التحيز بمعدل 2 لتر / دقيقة بهواء الغرفة على مدى فترة تتناسب مع طول تعرضها التجريبي. استخدم فترة تأقلم مدتها 10 دقائق أو 20 دقيقة أو 30 دقيقة لمطابقة التعرضات التجريبية الموضحة هنا. تم اتخاذ هذه الخطوات لتقليل أي آثار ناجمة عن الإجهاد على النتائج ذات الأهمية.
    2. لوضع في قيود ناعمة ، قم بسحب مكون الشبكة بالكامل ، وامسك التقييد بالكامل أمام ، وانتظر حتى ينتقل إلى مكون المكبس.
    3. تحقق من أن أنف مرئي في مكون المكبس في التقييد ، ثم قم بتأمين مشبك الموثق خلف مباشرة لمنع أي حركة خارج التقييد.
      ملاحظة: يمكن للحيوانات الأصغر حجما المناورة بسهولة أكبر داخل التقييد ، لذلك من الضروري التحقق من أن أنفها يظل مرئيا خارج مكون المكبس.
  2. عند العمل مع الفئران من مختلف الجنسين أو الأنماط الجينية ، ضع في اعتبارك استخدام مقاطع رابطة مرمزة بالألوان للتمييز بين.

4. تعرض

  1. ضع ستة مقيدة في برج الأنف فقط لنظام التعريض وابدأ تدفق التحيز بمعدل 2 لتر / دقيقة بهواء الغرفة لضمان تدفق هواء كاف.
  2. في عامل إرساء المهام على الجانب الأيمن من الشاشة ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق ملف تعريف السجائر الإلكترونية الذي تم إنشاؤه ، ثم حدد خصائص المهمة.
  3. ضمن تردد النفخة، أدخل التردد المطلوب لبدء النفخة. على سبيل المثال ، يتطلب نظام 2 نفخة / دقيقة مدخلات 30 ثانية. انقر فوق موافق، ثم نعم عندما يطلب البرنامج تأكيد هذا التغيير. لحفظ نظام النفخ هذا للاستخدام في المستقبل، اتبع التعليمات في نهاية الجلسة لحفظه كقالب.
  4. عندما تكون جاهزا لإجراء التعريض الضوئي ، انقر نقرا مزدوجا فوق ملف تعريف السجائر الإلكترونية الذي تم إنشاؤه وتعديله الآن. تأكد من بدء مؤقت لتتبع طول التعريض الضوئي.
  5. لتقييم الجرعة على زيادة أطوال التعرض ، قم بإجراء 10 دقائق و 20 دقيقة و 30 دقيقة من التعرض بمعدل 1 نفخة / دقيقة. بعد ذلك ، لتقييم زيادة شدة التعرض ، حافظ على طول التعرض لمدة 10 دقائق وقم بزيادة تردد النفخة إلى 1 نفث / دقيقة ، و 2 نفث / دقيقة ، و 4 نفث / دقيقة.
  6. بعد اكتمال التعرض ، أعد بدء تدفق التحيز مع إعادة إلى أقفاصها.
  7. لإزالة من القيود ، افصل مشبك الموثق واسحب الشبكة بالكامل إلى المكبس ، مما يسمح للحيوان بالخروج من القيود من تلقاء نفسه. إذا ظل في حالة ضبط النفس ، اسحب ذيله برفق للإشارة إلى أنه حر في التحرك للخلف خارج التقييد.

5. اختبار نقص الحركة

  1. بعد التعرض مباشرة ، انقل إلى مجموعة اختبار سلوكية لإجراء اختبار ميداني مفتوح باستخدام برنامج ANY-Maze. لإجراء تسجيلات أساسية لسلوك ، تأكد من تعرضها فقط لتدفق التحيز.
  2. تأكد من أن الغرفة مضاءة جيدا وقلل من مستويات الضوضاء لمنع الضغط غير الضروري على ، حيث قد يؤثر ذلك على سلوكها.
  3. افتح البرنامج وحدد تجربة فارغة جديدة. ضمن علامة التبويب البروتوكول في الجزء العلوي من الشاشة ، حدد إضافة عنصر ، ثم انقر فوق مصدر فيديو جديد من القائمة المنسدلة لإضافة مصدر الكاميرا لاستخدامه في التجربة.
  4. في القائمة الموجودة على الجانب الأيسر من الشاشة ، ضمن قسم التتبع ، حدد الجهاز لتحديد الحقل المفتوح الذي سيتم وضع فيه.
  5. ضمن علامة التبويب البروتوكول ، حدد أداة المستطيل لرسم منطقة الحقل المفتوح وإدخال أبعادها في البرنامج.
  6. في القائمة الموجودة على الجانب الأيسر من الشاشة، ضمن قسم التتبع، حدد لون لتحديد ما إذا كان أفتح أو أغمق من الخلفية. تساعد هذه المعلومات البرنامج على تتبع حركة بدقة.
  7. في القائمة اليمنى، ضمن قسم الاختبار، حدد المراحل لتحديد مدة الاختبار للتجربة. أدخل مدة اختبار 60 ثانية.
  8. ضمن علامة التبويب التجربة ، حدد العلاج التجريبي وعدد لكل علاج.
  9. الآن ، لإجراء الاختبار ، انقر فوق علامة التبويب الاختبارات . ضع في الحقل المفتوح ، وانقر فوق زر التشغيل الأخضر أعلى تسجيل الحقل المفتوح لبدء الاختبار.
  10. عند الانتهاء من الاختبار، في القائمة اليمنى، ضمن قسم التحليل والنتائج، حدد النتائج والتقارير والبيانات وحدد إجمالي المسافة المقطوعة لتضمين هذه المعلومات في التقرير.
  11. لإنشاء التقرير، انقر فوق علامة التبويب النتائج ، وقم بتصدير البيانات بالتنسيق المطلوب.

6. جمع عينات المصل

  1. بعد 30 دقيقة من التعرض، قم بتخدير بحقن داخل الصفاق بمقدار 250 ملغم/كغ أفيرتين (2،2،2-ثلاثي بروموإيثانول). لضمان التخدير المناسب ، قم بتحفيز منعكس سحب الدواسة عن طريق الضغط على الجلد بين أصابع القدم باستخدام ملقط حاد. بمجرد اختفاء المنعكس تماما ، يتم تخدير بعمق كاف ليتم القتل الرحيم عن طريق القتل الرحيم عن طريق ثقب القلب. يتم تحديد النقطة الزمنية لمدة 30 دقيقة لتحقيق ذروة تركيزات THC-COOH في مصل الدم بعدالتعرض 18.
  2. اجمع الدم عن طريق ثقب القلب في أنابيب جمع الدم ، ثم جهاز الطرد المركزي عند 10,000 × جم لمدة 10 دقائق لفصل المصل.
  3. استخدم عينات المصل لإجراء THC Forensic ELISA لتحديد مستويات THC-COOH وفقا لتعليمات الشركة المصنعة وكما تم نشرهاسابقا 19.

النتائج

كان الهدف الأولي هو تحديد نظام التعرض الذي يمكن أن يوصل مستويات ذات صلة من الناحية الفسيولوجية من THC إلى الدم مقارنة بالبشر. وبالتالي ، كان أحد المكونات الرئيسية لاختيار معلمات التعرض هو استخدام الميزات التي تحاكي أنماط الاستخدام البشري20،21. تعرض ذكور وإناث الفئران C57BL / 6 لجراب Pineapple Express Pax Era الذي يحتوي على ~ 85٪ THC لمدة 10 دقائق و 20 دقيقة و 30 دقيقة عند نفخة واحدة / دقيقة مع حجم نفخة 78 مل ومدة نفخة 2.4 ثانية. تم التضحية بالفئران بعد 30 دقيقة من التعرض لقياس مستويات THC-COOH. THC-COOH هو مستقلب ثانوي ل THC22. في الفئران ، يصل مصل THC إلى ذروته مباشرة بعد التعرض ويتم هيدروكسيل لاحقا بواسطة إنزيمات CYP450 لتكوين 11-OH-THC ، والذي يتأكسد بسرعة إلى THC-COOH23،24. ثم يتراكم THC-COOH في المصل ، ويصل إلى تركيزات الذروة بعد حوالي 30 دقيقة من التعرض ، مما يوفر علامة موثوقة للكشف18. كانت تركيزات THC-COOH في المصل أقل من حد الكشف في الفئران المعرضة للهواء ولكنها زادت بشكل ملحوظ إلى حوالي 11.2 نانوغرام / مل و 15.2 نانوغرام / مل و 16.1 نانوغرام / مل في الفئران المعرضة لمنتج THC vape لمدة 10 دقائق و 20 دقيقة و 30 دقيقة على التوالي (الشكل 2 أ). بعد ذلك ، تم تغيير شدة التعريضات عن طريق زيادة عدد النفخات التي يتم تسليمها في الدقيقة مع الحفاظ على جميع المعلمات الأخرى كما هي خلال وقت التعرض لمدة 10 دقائق. هنا ، زاد مصل THC-COOH بشكل ملحوظ إلى حوالي 11.4 نانوغرام / مل و 21.8 نانوغرام / مل و 25.2 نانوغرام / مل في الفئران المعرضة لمنتج THC vape عند 1 و 2 و 4 نفث / دقيقة ، على التوالي (الشكل 2 ب). تقارب مستويات THC-COOH التي تم تحقيقها في أنظمة التعرض لمدة 10 دقائق و 2 نفث / دقيقة و 4 نفث / دقيقة تقريبا مستويات THC-COOH الموجودة في مصل المستخدمين البشريين للقنب بعدالاستنشاق 22،25،26،27،28.

بعد تحديد نظام التعرض الذي قدم جرعات القنب ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية للفئران ، كانت الخطوة التالية هي تأكيد أن هذا النظام سيؤدي أيضا إلى نتائج سلوكية مهمة. لتقييم ذلك ، تم إجراء اختبار نقص الحركة ، لأنه أحد مكونات مقايسة رباعي الجذور المستخدمة بشكل شائع لتقييم الاستجابات السلوكية ل THC في القوارض29. أدت قياسات خط الأساس في الفئران المعرضة فقط لتدفق الهواء المتحيز إلى إزاحة 3.41 متر. بعد التعرض ل 10 دقائق من منتج THC vape عند 2 نفث / دقيقة ، تم تقليل الإزاحة بشكل كبير إلى 0.29 متر ، وعند 4 نفث / دقيقة ، تم تخفيضها إلى 0.05 متر (الشكل 3). لم يكن هناك فرق كبير في إزاحة الفئران بين التعرض 2 نفث / دقيقة و 4 نفث / دقيقة. وبالتالي ، تم اختيار نظام التعرض 2 نفث / دقيقة لمدة 10 دقائق لاستخدامه في الدراسات المستقبلية لأنه يتجه نحو تعافي أكثر سلاسة للفئران بعد التعرض مع الاستمرار في تقديم جرعات ذات صلة من الناحية الفسيولوجية.

figure-results-3105
الشكل 1: تصوير النظام. (أ) تأكد من تجميع المعدات بشكل صحيح ، بما في ذلك لسان حال الجهاز المحدد ، والأنابيب النظيفة ، واتجاه تدفق النظام الدقيق نحو برج التعرض للأنف فقط. (ب) تأكد من أن الغرفة العازلة تحتوي على أنبوب مغلق لمنع التسرب ، على النحو المحدد بالسهم في المنظر العلوي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3747
الشكل 2: مستويات مصل THC-COOH بعد التعرض لمنتج vape THC. تعرض ما مجموعه ستة فئران لمنتج vape THC يحتوي على 85٪ THC. بعد 30 دقيقة من التعرض ، تم جمع المصل لتحديد مستويات THC-COOH بواسطة THC ELISA. تمثل الرسوم البيانية مستويات THC-COOH بعد (أ) 10 أو 20 أو 30 دقيقة من التعرض عند نفخة واحدة / دقيقة أو (ب) بعد التعرض لمدة 10 دقائق عند 1 أو 2 أو 4 نفث / دقيقة. يتم التعبير عن النتائج كمتوسط ± SEM. تمثل نقاط البيانات الفئران الفردية. يمثل الخط المنقط حد الكشف. تم استخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) لتحديد الأهمية ، مع فحص الاختلافات بين المجموعات باستخدام اختبارات المقارنة المتعددة ل Tukey (* p = 0.0348 ؛ ** p = 0.0022 ؛ **** p < 0.0001 مقارنة بالفئران المعرضة للهواء). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4791
الشكل 3: اختبار نقص الحركة بعد التعرض لمنتج vape THC. تعرض ما مجموعه ستة فئران لتدفق الهواء المنحاز لمدة 10 دقائق ثم تم نقلها إلى حقل مفتوح لإجراء اختبار نقص الحركة. عند الانتهاء من قياسات خط الأساس ، تعرضت الفئران للتعرض لمدة 10 دقائق بمعدل 2 نفث / دقيقة أو 4 نفث / دقيقة. تم إجراء اختبار ثان لنقص الحركة مباشرة بعد التعرض. كانت مدة الاختبار 60 ثانية. يتم التعبير عن النتائج كمتوسط ± SEM. تمثل نقاط البيانات الفئران الفردية. تم استخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) لتحديد الأهمية ، مع فحص الاختلافات بين المجموعات باستخدام اختبارات المقارنة المتعددة لتوكي (**** ص < 0.0001).  الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

تحتوي منتجات vape نواتج تقطير القنب على تركيزات عالية من القنب ، بما في ذلك ما يصل إلى 85٪ THC للمنتج المستخدم في هذا البروتوكول. نظرا لأن زهرة القنب تصل حاليا إلى 36٪ THC7 فقط ، فإن فاعلية منتجات vape نواتج القنب المقطرة توفر تحديات عند تطوير نموذج للتعرض للاستنشاق. كان الهدف هو تحديد نظام التعرض الذي يمكن أن يقدم بشكل فعال جرعات ذات صلة من القنب للفئران دون التسبب في آثار ضارة من مستويات التعرض المفرط ل THC.

المجموعة الواسعة من منتجات القنب المتاحة للشراء تعقد المقارنات بين الدراسات. ومع ذلك ، فإن اختيار المنتجات ذات الفاعلية المماثلة ل THC يعزز التكاثر. في حين أن معلمات النفخة قابلة للتكيف مع المنتجات المختلفة ، فإن استخدام المنتجات الأقل فعالية قد يتطلب تعريضا طويلا لضمان التكاثر ، إلى جانب التحقق من الجرعة الجهازية التي يتم تسليمها. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم ملاحظة أن هذه الدراسة كشفت عن ستة فئران في وقت واحد. على سبيل المثال ، يتم توزيع التعرض لمدة 10 دقائق بمعدل 2 نفث / دقيقة على ستة فئران ، مما يعني أن تغيير عدد الفئران في كل جلسة تعرض يمكن أن يؤثر على الجرعة الفردية المتلقاة. يعد الإبلاغ الشفاف عن عدد في كل تعرض أمرا ضروريا في الدراسات المستقبلية التي تستخدم معدات مماثلة ، حيث يمكن أن يؤثر بشكل كبير على الجرعة الفعالة التي يتلقاها كل ، وبالتالي على النتائج الإجمالية للدراسة. بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من الجهود المبذولة لتطوير ملفات تعريف النفخة التي تكرر أنماط الاستخدام البشري ، من المهم ملاحظة أن الفئران المكشوفة لا تستنشق بالكامل كل نفخة يتم إنتاجها. يتم إطلاق جزء كبير من الهباء الجوي في البيئة المحيطة. لذلك ، يعد التحقق من الجرعة التي يتم تسليمها في الدورة الدموية الجهازية بعد التعرض أمرا بالغ الأهمية للتفسير النهائي للبيانات. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام تقنيات مراقبة الهباء الجوي ، مثل دمج مرشحات البولي تترافلورو إيثيلين المتخصصة (PFTE) داخل نظام التعرض لالتقاط جزيئات الهباء الجوي ، لتقييم ترسب الجسيمات30 ، 31. بعد التعرض ، يمكن استخراج محتوى THC المودع على هذه المرشحات وقياسه كميا باستخدام قياس الطيف الكتلي الكروماتوغرافيا السائل (LC-MS) 32. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن قياس حجم الجسيمات باستخدام حيود الليزر33. من خلال دمج البيانات المتعلقة بتركيز الهباء الجوي وحجم الجسيمات ومعلمات الجهاز التنفسي للفئران مثل حجم المد والجزر وتردد التنفس ، يمكن تقدير الجرعات المستنشقة النظرية بدقة أكبر باستخدام نماذج قياس الجرعات الحاسوبية34،35،36.

في دراسات الاستنشاق ، يتم استخدام طريقتين أساسيتين للتعرض : التعرض لكامل الجسم والأنف فقط. في حالات التعرض لكامل الجسم ، تكون غير مقيدة ، مما يسمح لسطح الجسم بالكامل بالتلامس مع جو الاختبار37. عيب هذه الطريقة هو إمكانية ترسيب وكلاء الاختبار على الفراء ، والذي يمكن تناوله عندما يعتني بنفسه ، مما يؤدي إلى إدخال طريق غير مقصود للتعرض38. يمكن تجنب ذلك باستخدام برج استنشاق الأنف فقط. ومع ذلك ، فإن التعرض للأنف فقط له أيضا قيود. يمكن أن يؤدي تقييد إلى زيادة التوتر ، ويمكن أن تؤدي بعض القيود إلى إضعاف التنظيم الحراري39. يمكن أن يصبح هذا النهج أيضا كثيف العمالة عند العمل مع مجموعات أكبر من. في الجهود المبذولة للتخفيف من هذه العوامل وتجنب النتائج المربكة ، من الضروري وضع التحكم في قيود داخل برج التعرض ، مع تلقي تدفق هواء متحيز فقط.

يقترح هنا جرعة تعرض موحدة تحقق مستويات ذات صلة من الناحية الفسيولوجية من القنب مقارنة بالبشر. يضع هذا القياس الأساسي أساسا للباحثين لاستكشاف تأثيرات جرعات التعرض المنخفضة والعالية عن طريق تعديل تكرار النفخة ومدة التعرض لتحديد الجرعة الفعالة المطلوبة لتلبية الاحتياجات التجريبية المحددة. تهدف الدراسات المستقبلية إلى مقارنة المنتجات والأجهزة التجارية المختلفة وتقييم آثارها التنفسية باستخدام البروتوكول الموضح هنا. بالنظر إلى أن باحثي الجهاز التنفسي يستخدمون الفئران C57BL / 6 و Balb / c بشكل متكرر ، فمن الضروري أيضا تحديد ما إذا كانت النتائج المقدمة هنا قابلة للتطبيق على فئران Balb / c لتوجيه الأبحاث المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الجرعة المقترحة للبروتوكول مناسبة للدراسات الموسعة التي تبحث في الآثار الحادة أو المزمنة لمنتجات vape نواتج القنب ، مما يوفر فرصة لتقييم السلامة الصارم. بالنظر إلى أن طريق التعرض هو الاستنشاق ، فمن الضروري أن نفهم تماما آثار هذه المنتجات على الرئتين. يمكن أن يوفر التحقيق في كيفية تأثير التعرض المزمن على ميكانيكا الرئة ، ووظيفة الخلايا المناعية المقيمة في الأنسجة ، والقابلية للإصابة بالأمراض فهما أوليا لتأثيرها على فسيولوجيا الرئة. بالإضافة إلى ذلك ، تمتد المخاوف المتعلقة بالآثار طويلة المدى لهذه المنتجات إلى ما وراء الرئتين إلى الأعضاء الأخرى. على سبيل المثال ، لا تزال الآثار المزمنة للتعرض القوي لل THC vape على الدماغ غير مفهومة جيدا. ومع ذلك ، فقد تم ربط التعرض المزمن ل THC بالضعف الإدراكي والإدمان والتغيرات الهيكلية في الدماغ40،41،42،43. علاوة على ذلك ، نظرا لشعبية هذه المنتجات بين الشباب ، فإن تأثيرها المحتمل على نمو الدماغ يستدعي التحقيق. سيكون السعي وراء نقاط النهاية هذه مهما مع استمرار نمو سوق القنب ، وهناك حاجة للبحث للتحقيق في سلامة المنتجات الجديدة. هذا أمر حيوي لأنه يساهم في تحسين فهم آثار القنب ويساعد على ضمان سلامة الملايين من مستهلكي القنب في جميع أنحاء العالم.

Disclosures

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم تضارب في المصالح فيما يتعلق بهذا العمل للإفصاح عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل مشروع منحة المعاهد الكندية للبحوث الصحية (CIHR) 162273. تم دعم CJB من قبل Fonds de Recherche du Québec -Santé (FRQS).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
2,2,2-TribromoethanolSigma-AldrichT48402-5GAvertin
inExposeSCIREQsales@scireq.comwww.scireq.com
Microtainer Serum Separator TubesBD365967
Pax Era Vape PenPAXPurchased from Ontario Cannabis Store
Pineapple Express Pax PodGood SupplyPurchased from Ontario Cannabis Store
SoftRestraintsSCIREQIX-XN1-SR-ALwww.scireq.com
THC Forensic ELISA KitNeogen131019

References

  1. Spindle, T. R., et al. Acute Effects of Smoked and Vaporized Cannabis in Healthy Adults Who Infrequently Use Cannabis: A Crossover Trial. JAMA Netw Open. 1 (7), e184841-e184841 (2018).
  2. Morean, M. E., Kong, G., Camenga, D. R., Cavallo, D. A., Krishnan-Sarin, S. High School Students' Use of Electronic Cigarettes to Vaporize Cannabis. Pediatrics. 136 (4), 611-616 (2015).
  3. Russell, C., Rueda, S., Room, R., Tyndall, M., Fischer, B. Routes of administration for cannabis use - basic prevalence and related health outcomes: A scoping review and synthesis. Int J Drug Policy. 52, 87-96 (2018).
  4. Lazarjani, M. P., Young, O., Kebede, L., Seyfoddin, A. Processing and extraction methods of medicinal cannabis: a narrative review. J Cannabis Res. 3 (1), 32(2021).
  5. Jones, C. B., Hill, M. L., Pardini, D. A., Meier, M. H. Prevalence and correlates of vaping cannabis in a sample of young adults. Psychol Addict Behav. 30 (8), 915-921 (2016).
  6. 2023–24 Departmental Plan: Health Canada. , https://www.canada.ca/en/health-canada/corporate/transparency/corporate-management-reporting/report-plans-priorities/2023-2024-departmental-plan.html (2023).
  7. Geweda, M. M., et al. Evaluation of dispensaries' cannabis flowers for accuracy of labeling of cannabinoids content. J Cannabis Res. 6 (1), 11(2024).
  8. Meehan-Atrash, J., Rahman, I. Cannabis Vaping: Existing and Emerging Modalities, Chemistry, and Pulmonary Toxicology. Chem Res Toxicol. 34 (10), 2169-2179 (2021).
  9. Van der Kooy, F., Pomahacova, B., Verpoorte, R. Cannabis smoke condensate I: the effect of different preparation methods on tetrahydrocannabinol levels. Inhal Toxicol. 20 (9), 801-804 (2008).
  10. Rosenberg, E. C., Patra, P. H., Whalley, B. J. Therapeutic effects of cannabinoids in animal models of seizures, epilepsy, epileptogenesis, and epilepsy-related neuroprotection. Epilepsy Behav. 70 (Pt B), 319-327 (2017).
  11. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine; Health and Medicine Division. The Health Effects of Cannabis and Cannabinoids: The Current State of Evidence and Recommendations for Research. , (2017).
  12. Been, T., et al. Chronic low-level JUUL aerosol exposure causes pulmonary immunologic, transcriptomic, and proteomic changes. Faseb J. 37 (2), e22732(2023).
  13. Been, T., et al. Differential impact of JUUL flavors on pulmonary immune modulation and oxidative stress responses in male and female mice. Arch Toxicol. 96 (6), 1783-1798 (2022).
  14. Caruana, V., et al. Chronic exposure to E-cigarette aerosols potentiates atherosclerosis in a sex-dependent manner. Toxicol Appl Pharmacol. 492, 117095(2024).
  15. Paoli, S., Eidelman, D. H., Mann, K. K., Baglole, C. Sex-specific alterations in pulmonary metabolic, xenobiotic and lipid signalling pathways after e-cigarette aerosol exposure during adolescence in mice. BMJ Open Respir Res. 11 (1), e002423(2024).
  16. Lamb, T., Muthumalage, T., Meehan-Atrash, J., Rahman, I. Nose-Only Exposure to Cherry- and Tobacco-Flavored E-Cigarettes Induced Lung Inflammation in Mice in a Sex-Dependent Manner. Toxics. 10 (8), 471(2022).
  17. Wang, J., et al. Protein thiol oxidation in the rat lung following e-cigarette exposure. Redox Biol. 37, 101758(2020).
  18. Gazarov, E. A., et al. Pharmacokinetics of delta-9-tetrahydrocannabinol following acute cannabis smoke exposure in mice; effects of sex, age, and strain. Front Pharmacol. 14, 1227220(2023).
  19. Haidar, Z., Traboulsi, H., Eidelman, D. H., Baglole, C. J. Differential inflammatory profile in the lungs of mice exposed to cannabis smoke with varying THC:CBD ratio. Arch Toxicol. 97 (7), 1963-1978 (2023).
  20. Behar, R. Z., Hua, M., Talbot, P. Puffing topography and nicotine intake of electronic cigarette users. PLoS One. 10 (2), e0117222(2015).
  21. Leavens, E. L. S., et al. electronic cigarette use patterns, other tobacco product use, and reasons for use among ever users: Results from a convenience sample. Addict Behav. 95, 178-183 (2019).
  22. Huestis, M. A. Human cannabinoid pharmacokinetics. Chem Biodivers. 4 (8), 1770-1804 (2007).
  23. Hložek, T., et al. Pharmacokinetic and behavioural profile of THC, CBD, and THC+CBD combination after pulmonary, oral, and subcutaneous administration in rats and confirmation of conversion in vivo of CBD to THC. Eur Neuropsychopharmacol. 27 (12), 1223-1237 (2017).
  24. Nasrin, S., Watson, C. J. W., Perez-Paramo, Y. X., Lazarus, P. Cannabinoid Metabolites as Inhibitors of Major Hepatic CYP450 Enzymes, with Implications for Cannabis-Drug Interactions. Drug Metab Dispos. 49 (12), 1070-1080 (2021).
  25. Hartman, R. L., et al. Controlled Cannabis Vaporizer Administration: Blood and Plasma Cannabinoids with and without Alcohol. Clin Chem. 61 (6), 850-869 (2015).
  26. Newmeyer, M. N., et al. Free and Glucuronide Whole Blood Cannabinoids' Pharmacokinetics after Controlled Smoked, Vaporized, and Oral Cannabis Administration in Frequent and Occasional Cannabis Users: Identification of Recent Cannabis Intake. Clin Chem. 62 (12), 1579-1592 (2016).
  27. Schwope, D. M., Karschner, E. L., Gorelick, D. A., Huestis, M. A. Identification of recent cannabis use: whole-blood and plasma free and glucuronidated cannabinoid pharmacokinetics following controlled smoked cannabis administration. Clin Chem. 57 (10), 1406-1414 (2011).
  28. Sharma, P., Murthy, P., Bharath, M. M. Chemistry, metabolism, and toxicology of cannabis: clinical implications. Iran J Psychiatry. 7 (4), 149-156 (2012).
  29. Metna-Laurent, M., Mondésir, M., Grel, A., Vallée, M., Piazza, P. V. Cannabinoid-Induced Tetrad in Mice. Curr Protoc Neurosci. 80, 9.59.1-9.59.10 (2017).
  30. Soo, J. C., Monaghan, K., Lee, T., Kashon, M., Harper, M. Air sampling filtration media: Collection efficiency for respirable size-selective sampling. Aerosol Sci Technol. 50 (1), 76-87 (2016).
  31. Tang, Z. J., et al. Cytotoxicity and toxicoproteomic analyses of human lung epithelial cells exposed to extracts of atmospheric particulate matters on PTFE filters using acetone and water. Ecotoxicol Environ Safety. 191, 110223(2020).
  32. Puah, P. Y., et al. Extractable impurities from fluoropolymer-based membrane filters - interference in high-throughput, untargeted analysis. RSC Adv. 9 (55), 31918-31927 (2019).
  33. Berrada-Gomez, M. P., Bui, B., Bondarenko, H., Ferret, P. J. Particle size distribution in the evaluation of the inhalation toxicity of cosmetic spray products. Reg Toxicol Pharmacol. 139, 105359(2023).
  34. Hammer, T., Gao, H., Pan, Z., Wang, J. Relationship between Aerosols Exposure and Lung Deposition Dose. Aerosol Air Quality Res. 20 (5), 1083-1093 (2020).
  35. Asgharian, B., et al. Computational modeling of nanoscale and microscale particle deposition, retention and dosimetry in the mouse respiratory tract. Inhal Toxicol. 26 (14), 829-842 (2014).
  36. Chou, L. T., et al. Particle size matters: Discrepancies in the health risks posed by traditional cigarettes and e-cigarettes in mice and humans. J Hazardous Mater Lett. 4, 100088(2023).
  37. Cheng, Y. S., et al. Exposing Animals to Oxidant Gases. Proc Am Thorac Society. 7 (4), 264-268 (2010).
  38. Chen, L. C., Lippmann, M. Inhalation Toxicology Methods: The Generation and Characterization of Exposure Atmospheres and Inhalational Exposures. Curr Protoc Toxicol. 63 (1), 24.24.21-24.24.23 (2015).
  39. Wong, B. A. Inhalation Exposure Systems: Design, Methods and Operation. Toxicologic Pathol. 35 (1), 3-14 (2007).
  40. Cousijn, J., et al. Grey matter alterations associated with cannabis use: results of a VBM study in heavy cannabis users and healthy controls. Neuroimage. 59 (4), 3845-3851 (2012).
  41. Filbey, F. M., Schacht, J. P., Myers, U. S., Chavez, R. S., Hutchison, K. E. Marijuana craving in the brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (31), 13016-13021 (2009).
  42. Sneider, J. T., Gruber, S. A., Rogowska, J., Silveri, M. M., Yurgelun-Todd, D. A. A preliminary study of functional brain activation among marijuana users during performance of a virtual water maze task. J Addict. 2013, 461029(2013).
  43. Gilman, J. M., et al. Cannabis use is quantitatively associated with nucleus accumbens and amygdala abnormalities in young adult recreational users. J Neurosci. 34 (16), 5529-5538 (2014).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

219

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved