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대마초 증류액 vape 카트리지는 고농도의 카나비노이드를 함유한 추출물을 에어로졸화하는 배터리 구동 장치입니다. 이러한 제품에 대해 확립된 전임상 모델이 없기 때문에 생리학적 효과를 연구하는 데 어려움이 있습니다. 이 격차를 해소하기 위해, 기화된 대마초 증류액에 대한 표준화된 전임상 흡입 쥐 모델이 개발되었습니다.
인기가 높아지고 있음에도 불구하고 대마초 전자담배 제품은 여전히 연구가 부족합니다. 대마초 전자담배 카트리지는 THC와 같은 고농도의 카나비노이드를 함유한 대마초 꽃 추출물을 에어로졸화하는 배터리 구동 장치와 함께 사용됩니다. 이러한 유형의 제품은 일반적으로 대마초 증류액으로 알려져 있습니다. 이러한 제품의 효능은 전임상 연구를 위한 효과적인 투여량을 확립하는 데 어려움을 초래합니다. 현재로서는 인간의 사용 패턴과 유사한 방식으로 이러한 제품의 안전성과 효능을 테스트하기 위한 확립되고 표준화된 전임상 모델이 없습니다. 따라서, 인간에서 달성되는 것과 비교하여 생리학적으로 관련된 용량을 달성하는 데 필요한 생체 내 대마초 증류 액 노출 체제는 결정되지 않은 상태로 남아 있습니다. 이러한 격차를 해소하기 위해 기화된 대마초 증류액의 흡입을 위한 표준화된 전임상 쥐 모델이 컴퓨터 제어 전달 시스템을 사용하여 개발되었습니다. 이 프로토콜은 코만 있는 노출 타워에 의해 생쥐에게 연대화된 퍼프 지형을 사용하여 대마초 전자담배 증류액을 투여하는 절차를 자세히 설명합니다. 노출 후 마우스 행동 결과를 모니터링하는 방법과 전신 순환으로의 THC 전달을 확인하기 위해 반 정량적 ELISA의 활용도 제공됩니다. 이 프로토콜은 실제 전달 프로토콜을 사용하여 대마초 베이핑의 영향을 탐구하는 데 관심이 있는 연구자가 대마초 전자담배 증류액 제품에 대한 폐 및 전신 반응을 조사할 수 있도록 하여 엄격한 안전성 및 치료 평가를 위한 기회를 제공합니다.
전 세계적으로 대마의 합법화가 진행됨에 따라 대마초 사용이 증가하고 있습니다. 소매 대마초 시장의 중요한 변화는 접근성을 높일 뿐만 아니라 이러한 변화는 소비를 위한 새로운 유형의 대마초 제품의 개발 및 생산을 주도하고 있습니다1. 연소하지 않고 대마초 제품을 가열하는 기화기는 점점 더 대중적인 소비 방법이되고 있습니다 2,3. 기화기에는 전자 담배 기술을 활용하여 대마초 증류액을 가열하고 에어로졸화하는 대마초 전자담배 카트리지가 포함됩니다. 이 증류 액은 대마초 sativa 꽃에서 추출되어 대마의 주요 향정신성 성분 인 Δ9- 테트라 하이드로 칸 나비 놀 (THC)과 같은 칸 나비 노이드의 고농도 점성 액체를생산합니다 4. 이러한 장치는 사용하기 쉽고 숨길 수 있어 초보 사용자에게 매력적입니다5. 2018년 레크리에이션 목적으로 대마가 합법화된 캐나다에서 얻은 설문 조사 데이터에 따르면 베이핑 대마에 대한 사회적 수용성이 증가하고 대마초 베이프 펜/카트리지 사용량이 크게 증가한 것으로 나타났습니다6.
대마초 소비자는 대마초 증류액을 베이핑하는 것이 말린 꽃을 관절 형태로 훈제하는 것보다 안전하다고 생각할 수 있으며, 이는 인기 상승에 기여합니다2. 대마초 전자담배 증류액을 사용할 때 흡입 연소 생성물에 대한 노출을 줄일 수 있음에도 불구하고 이러한 제품은 위험이 없을 수 없습니다. 한 가지 우려 사항은 상업용 전자담배 카트리지에 존재하는 고용량의 칸나비노이드에 노출되는 것입니다. 건조 대마초 꽃은 최대 36 %의 THC로 구입할 수 있지만 대마초 증류 액 카트리지의 THC 농도는 96 %7까지 올라갈 수 있습니다. 대마초 증류 액 카트리지의 에어로졸은 대마초 연기 8,9에 비해 약 두 배의 THC 농도를 함유하고 있습니다. 이러한 THC 농도 상승이 호흡기에 어떤 영향을 미치는지는 아직 알려져 있지 않습니다. 또한, THC의 고농도는 과도한 THC 노출 자체가 마우스에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 전임상 쥐 연구를 위한 효과적인 투여량을 설정하는 데 어려움을 제공합니다10. 최소한의 노출 수준부터 시작하여 이러한 노출이 관련성이 있는지 확인하기 위해 생리학적으로 관련된 용량에 도달할 때까지 점차적으로 증가시키는 것이 중요합니다.
현재까지 흡입 기화 대마초 증류액의 잠재적 영향을 조사한 연구는 없습니다. 이는 부분적으로 기존의 표준화된 전임상 모델이 부족하기 때문입니다. 이러한 제품이 불법으로 남아 있는 지역에서는 연구 과제가 더욱 복잡해지며, 연구자들은 상용 제품을 정확하게 반영하지 못할 수 있는 자체 증류액을 생산하게 됩니다11. 또한 사용 가능한 제품의 종류가 다양하기 때문에 표준화가 복잡해집니다. 이 격차를 해소하기 위해 이 연구는 캐나다 소비자가 이용할 수 있는 합법적이고 상업적으로 이용 가능한 제품을 사용하여 시작되었습니다. Ontario Cannabis Store에서 최고 판매자로 나열된 제품 및 장치가 사용하도록 선택되었습니다. 이 프로토콜의 목표는 생리학적으로 관련된 인간 수준에 필적하는 THC 용량을 제공하는 사용하기 쉬운 쥐 노출 요법을 수립하여 연구원들이 기화 된 대마초 증류 액의 호흡기 및 전신 효과에 대한 추가 연구를 수행 할 수있는 기반을 마련하는 것입니다.
아래 절차는 캐나다 동물 관리 위원회(CCAC)의 지침에 따라 McGill University 기관 동물 관리 위원회(프로토콜 번호 8087)의 승인을 받았습니다.
1. 장비 준비
참고: 다음 프로토콜은 flexiWare 8 소프트웨어가 지원하는 SCIREQ inExpose 시스템에 적용됩니다.
2. 퍼프 프로필 생성
3. 동물 준비
4. 동물에 대한 노출
5. 저운동(Hypo-locomotion) 시험
6. 혈청 샘플 수집
초기 목표는 인간과 비교하여 생리학적으로 관련된 수준의 THC를 혈액에 전달할 수 있는 노출 체제를 결정하는 것이었습니다. 따라서, 노출 매개변수를 선택하기 위한 핵심 구성 요소는 인간의 사용 패턴을 모방한 특징을 사용하는 것이었다20,21. 수컷 및 암컷 C57BL/6 마우스는 78mL 퍼프 부피 및 2.4초 퍼프 지속 시간으로 10분, 20분 및 30분 동안 ~85% THC가 포함된 Pineapple Express Pax Era Pod에 노출되었습니다. THC-COOH 수치를 측정하기 위해 노출 후 30 분 후에 마우스를 희생 시켰습니다. THC-COOH는 THC22의 2차 대사 산물입니다. 생쥐에서 혈청 THC는 노출 직후 최고조에 달한 후 CYP450 효소에 의해 수산화 된 11-OH-THC를 형성하며, 이는 THC-COOH23,24로 빠르게 산화됩니다. 그런 다음 THC-COOH는 혈청에 축적되어 노출 후 약 30분 후에 최고 농도에 도달하여 검출에 대한 신뢰할 수 있는 마커를 제공합니다18. 혈청 THC-COOH 농도는 공기에 노출된 마우스에서 검출 한계 미만이었지만 THC 전자담배 제품에 각각 10분, 20분 및 30분 동안 노출된 마우스에서는 약 11.2ng/mL, 15.2ng/mL 및 16.1ng/mL로 크게 증가했습니다(그림 2A). 그런 다음, 10분의 노출 시간 동안 다른 모든 매개변수를 동일하게 유지하면서 분당 전달되는 퍼프 수를 증가시켜 노출 강도를 변경했습니다. 여기에서 혈청 THC-COOH는 THC 전자담배 제품에 노출된 마우스에서 각각 1, 2, 4 퍼프/분으로 약 11.4ng/mL, 21.8ng/mL 및 25.2ng/mL로 크게 증가했습니다(그림 2B). 10 분, 2 퍼프 / 분 및 4 퍼프 / 분 노출 체제에서 달성 된 THC-COOH 수준은 흡입 후 대마초 인간 사용자의 혈청에서 발견되는 THC-COOH 수치와 유사합니다 22,25,26,27,28.
생쥐에게 생리학적으로 관련된 카나비노이드 용량을 전달하는 노출 체제를 확인한 후, 다음 단계는 이 체제가 또한 중요한 행동 결과를 이끌어낼 것임을 확인하는 것이었습니다. 이를 평가하기 위해 설치류의 THC에 대한 행동 반응을 평가하는 데 일반적으로 사용되는 테트라드 분석의 구성 요소이기 때문에 저운동 테스트가 수행되었습니다29. 바이어스 유동 공기에만 노출된 마우스의 기준선 측정은 3.41m의 변위를 초래했습니다. 10 퍼프 / 분에서 2 퍼프 / 분으로 THC vape 제품에 노출 된 후 변위는 0.29m로 크게 감소했으며 4 퍼프 / 분에서는 0.05m로 더욱 감소했습니다 (그림 3). 2 puffs/min 노출과 4 puffs/min 노출 사이에 마우스의 변위에는 큰 차이가 없었습니다. 따라서, 10분 동안 2 puffs/min 노출 요법은 생리학적으로 관련된 용량을 계속 전달하면서 노출 후 마우스의 더 부드러운 회복을 지향하기 때문에 향후 연구에 사용하기 위해 선택되었습니다.
그림 1: 시스템 묘사 (A) 특정 장치에 적합한 마우스피스, 깨끗한 튜브, 노즈 전용 노출 타워를 향한 정확한 시스템 흐름 방향을 포함하여 장비가 올바르게 조립되었는지 확인하십시오. (B) 오버헤드 뷰에서 화살표로 표시된 대로 누출을 방지하기 위해 버퍼 챔버에 닫힌 튜브가 포함되어 있는지 확인합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: THC 전자담배 제품에 노출된 후 혈청 THC-COOH 수치. 총 6 마리의 마우스가 85 % THC를 함유 한 THC vape 제품에 노출되었습니다. 노출 후 30 분에, THC ELISA에 의해 THC-COOH 수준을 정량화하기 위해 혈청을 수집했다. 그래프는 (A) 10 퍼프/분에서 20분, 20분 또는 30분 노출 후 또는 (B) 10분 노출 후 1, 2 또는 4 퍼프/분으로 THC-COOH 수준을 나타냅니다. 결과는 SEM± 평균으로 표현되며, 데이터 포인트는 개별 마우스를 나타냅니다. 점선은 감지 한계를 나타냅니다. 유의성을 결정하기 위해 일원 분산 분석(ANOVA)을 사용했으며, Tukey의 다중 비교 검정(*p = 0.0348; **p = 0.0022; *p < 0.0001)을 사용하여 그룹 간의 차이를 조사했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3 : THC vape 제품에 노출 된 후 저운동 테스트. 총 6마리의 마우스를 10분 동안 바이어스 유동 공기에 노출시킨 다음 열린 들판으로 옮겨 저운동 테스트를 수행했습니다. 기준선 측정이 완료되면 마우스는 2 퍼프/분 또는 4 퍼프/분으로 10분 노출되었습니다. 두 번째 저운동 검사는 노출 직후에 실시되었습니다. 테스트 시간은 60초였습니다. 결과는 SEM± 평균으로 표현되며, 데이터 포인트는 개별 마우스를 나타냅니다. 유의성을 결정하기 위해 일원 분산 분석(ANOVA)을 사용했으며, Tukey의 다중 비교 검정(**p < 0.0001)을 사용하여 그룹 간의 차이를 조사했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
대마초 증류액 vape 제품에는 이 프로토콜에 사용되는 제품에 대해 최대 85% THC를 포함하여 고농도의 칸나비노이드가 포함되어 있습니다. 대마초 꽃은 현재 THC7의 36%에 불과하기 때문에 대마초 증류 전자담배 제품의 효능은 흡입 노출 모델을 개발할 때 문제를 제공합니다. 목표는 과도한 THC 노출 수준으로 인한 부작용을 일으키지 않고 적절한 용량의 카나비노이드를 생쥐에게 효과적으로 전달할 수 있는 노출 체제를 결정하는 것이었습니다.
구매할 수 있는 다양한 대마초 제품은 연구 간의 비교를 복잡하게 만듭니다. 그러나 유사한 THC 효능을 가진 제품을 선택하면 재현성이 향상됩니다. 퍼프 매개변수는 다양한 제품에 적용할 수 있지만, 효능이 낮은 제품을 사용하면 전달된 전신 용량의 검증과 함께 재현성을 보장하기 위해 장기간 노출이 필요할 수 있습니다. 또한 이 연구는 6마리의 쥐를 동시에 노출시켰다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 10분 동안 2퍼프/분으로 노출되면 6마리의 마우스에 분포되어 있으며, 이는 노출 세션당 마우스 수를 변경하면 개별 투여량에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다. 노출당 동물의 수에 대한 투명한 보고는 각 동물이 받은 유효 투여량과 결과적으로 연구의 전체 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있기 때문에 유사한 장비를 사용하는 향후 연구에서 필수적입니다. 또한, 인간의 사용 패턴을 복제하는 퍼프 프로파일을 개발하려는 노력에도 불구하고 노출된 마우스가 생성된 각 퍼프를 완전히 흡입하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 에어로졸의 상당 부분이 주변 환경으로 방출됩니다. 따라서 노출 후 전신 순환계로 전달되는 선량을 확인하는 것은 데이터의 최종 해석에 매우 중요합니다. 또한 에어로졸 입자를 포집하기 위해 노출 시스템 내에 특수 폴리테트라플루오로에틸렌(PFTE) 필터를 통합하는 것과 같은 에어로졸 모니터링 기술을 사용하여 입자 증착을 평가할 수 있습니다30,31. 노출 후 이러한 필터에 증착 된 THC 함량은 액체 크로마토 그래피-질량 분석법 (LC-MS) 32을 사용하여 추출하고 정량화 할 수 있습니다. 또한, 입자 크기는 레이저 회절(33)을 사용하여 측정할 수 있습니다. 에어로졸 농도, 입자 크기 및 일회 호흡량 및 호흡 빈도와 같은 쥐 호흡 매개변수에 대한 데이터를 통합함으로써 컴퓨터 선량 측정 모델 34,35,36을 사용하여 이론적 흡입 선량을 더 정확하게 추정할 수 있습니다.
흡입 연구에서는 두 가지 기본 노출 방식, 즉 전신 노출과 코 노출이 사용됩니다. 전신 노출에서 동물은 구속되지 않아 몸 전체가 테스트 대기와 접촉할 수 있습니다37. 이 방법의 단점은 실험 요원이 모피에 침착할 가능성이 있다는 것인데, 이는 동물이 그루밍할 때 섭취될 수 있어 의도하지 않은 노출 경로를 도입할 수 있다38. 이것은 코 전용 흡입 타워를 사용하여 피할 수 있습니다. 그러나 코만 노출하는 것도 제한이 있습니다. 동물을 제지하는 것은 스트레스를 증가시킬 수 있으며, 특정 제지는 체온 조절을 손상시킬 수 있다39. 이 접근 방식은 더 큰 동물 그룹과 함께 작업할 때 노동 집약적일 수도 있습니다. 이러한 요인을 완화하고 혼란스러운 결과를 피하기 위한 노력의 일환으로, 대조 동물을 노출 타워 내의 구속 장치에 배치하여 편향 공기 흐름만 받는 것이 필수적입니다.
여기에 제안 된 것은 인간과 비교하여 생리학적으로 관련성있는 수준의 칸 나비 노이드를 달성하는 표준화 된 노출 용량입니다. 이 기준선 측정은 연구자들이 특정 실험 요구에 필요한 유효 선량을 결정하기 위해 흡입 빈도와 노출 기간을 수정함으로써 더 낮은 노출량과 더 높은 노출량의 영향을 모두 조사할 수 있는 토대를 마련합니다. 향후 연구는 다양한 상용 제품 및 장치를 비교하고 여기에 설명된 프로토콜을 사용하여 호흡기 효과를 평가하는 것을 목표로 합니다. 호흡기 연구자들이 C57BL/6 및 Balb/c 마우스를 자주 사용한다는 점을 감안할 때, 여기에 제시된 연구 결과가 Balb/c 마우스에 적용 가능한지 여부를 결정하는 것도 향후 연구를 안내하는 데 필수적입니다. 또한, 프로토콜의 제안된 용량은 대마초 증류액 전자담배 제품의 급성 또는 만성 영향을 조사하는 확장 연구에 적합하여 엄격한 안전성 평가의 기회를 제공합니다. 노출 경로가 흡입이라는 점을 감안할 때 이러한 제품이 폐에 미치는 영향을 철저히 이해하는 것이 중요합니다. 만성 노출이 폐 역학, 조직 상주 면역 세포의 기능 및 질병에 대한 감수성에 어떤 영향을 미치는지 조사하면 폐 생리학에 미치는 영향을 초기에 이해할 수 있습니다. 또한 이러한 제품의 장기적인 영향에 대한 우려는 폐를 넘어 다른 장기에까지 확장됩니다. 예를 들어, 강력한 THC vape 노출이 뇌에 미치는 만성적인 영향은 잘 이해되지 않은 상태로 남아 있습니다. 그러나 만성 THC 노출은인지 장애, 중독 및 뇌의 구조적 변화와 관련이 있습니다40 , 41 , 42 , 43. 더욱이, 이러한 제품들이 젊은이들 사이에서 인기를 끌고 있다는 점을 감안할 때, 이러한 제품들이 뇌 발달에 미칠 수 있는 잠재적인 영향에 대한 조사가 필요하다. 대마초 시장이 계속 성장하고 신제품의 안전성을 조사하기 위한 연구가 필요함에 따라 이러한 종말점을 추구하는 것이 중요할 것입니다. 이는 대마초의 영향에 대한 이해를 높이고 전 세계 수백만 명의 대마초 소비자의 안전을 보장하는 데 도움이 되기 때문에 매우 중요합니다.
저자는 이 작업과 관련하여 공개할 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 작업은 캐나다 보건 연구소(CIHR) 프로젝트 보조금 162273의 지원을 받았습니다. CJB는 FRQS(Fonds de Recherche du Québec -Santé)의 지원을 받았습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2,2,2-Tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402-5G | Avertin |
inExpose | SCIREQ | sales@scireq.com | www.scireq.com |
Microtainer Serum Separator Tubes | BD | 365967 | |
Pax Era Vape Pen | PAX | Purchased from Ontario Cannabis Store | |
Pineapple Express Pax Pod | Good Supply | Purchased from Ontario Cannabis Store | |
SoftRestraints | SCIREQ | IX-XN1-SR-AL | www.scireq.com |
THC Forensic ELISA Kit | Neogen | 131019 |
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