Entwicklung eines präklinischen Inhalationsmodells zur Prüfung von verdampften Cannabisdestillaten

Cannabis-Destillat-Vape-Patronen sind batteriebetriebene Geräte, die Extrakte mit hohen Konzentrationen von Cannabinoiden aerosolisieren. Das Fehlen etablierter präklinischer Modelle für diese Produkte stellt eine Herausforderung bei der Untersuchung ihrer physiologischen Wirkungen dar. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein standardisiertes präklinisches Inhalations-Mausmodell für verdampfte Cannabisdestillate entwickelt.

Trotz ihrer wachsenden Popularität sind Cannabis-Vape-Produkte nach wie vor zu wenig erforscht. Cannabis-Vape-Patronen werden mit batteriebetriebenen Geräten verwendet, die Cannabisblütenextrakte aerosolisieren, die hohe Konzentrationen von Cannabinoiden wie THC enthalten. Diese Art von Produkten sind allgemein als Cannabisdestillate bekannt. Die Wirksamkeit dieser Produkte stellt eine Herausforderung bei der Etablierung einer wirksamen Dosierung für präklinische Studien dar. Derzeit gibt es keine etablierten, standardisierten präklinischen Modelle, um die Sicherheit und Wirksamkeit dieser Produkte analog zu den menschlichen Anwendungsmustern zu testen. Daher bleibt das In-vivo-Expositionsregime für Cannabisdestillate, das erforderlich ist, um physiologisch relevante Dosen im Vergleich zu dem, was beim Menschen erreicht wird, zu erreichen, unbestimmt. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein standardisiertes präklinisches Mausmodell für die Inhalation von verdampften Cannabisdestillaten unter Verwendung eines computergesteuerten Verabreichungssystems entwickelt. Dieses Protokoll beschreibt die Verfahren zur Verabreichung von Cannabis-Vape-Destillaten unter Verwendung einer reglementierten Puff-Topographie an Mäuse durch einen reinen Nasenexpositionsturm. Methoden zur Überwachung des Verhaltens von Mäusen nach der Exposition und die Verwendung eines semiquantitativen ELISA zur Bestätigung der THC-Abgabe in den systemischen Blutkreislauf werden ebenfalls bereitgestellt. Dieses Protokoll wird die Untersuchung der pulmonalen und systemischen Reaktionen auf Cannabis-Vape-Destillatprodukte durch Forscher ermöglichen, die daran interessiert sind, die Auswirkungen des Cannabis-Dampfens anhand realer Verabreichungsprotokolle zu untersuchen, und bietet damit die Möglichkeit einer rigorosen Sicherheits- und therapeutischen Bewertung.

Mit der weltweiten Legalisierung von Cannabis nimmt der Cannabiskonsum zu. Signifikante Veränderungen auf dem Cannabis-Einzelhandelsmarkt verbessern nicht nur die Zugänglichkeit, sondern treiben auch die Entwicklung und Produktion neuer Arten von Cannabisprodukten für den Konsum^{voran 1}. Vaporizer, die Cannabisprodukte ohne Verbrennung erhitzen, werden zu einer immer beliebteren Konsummethode ^2,3. Zu den Verdampfern gehören Cannabis-Vape-Kartuschen, die die E-Zigaretten-Technologie nutzen, um Cannabisdestillate zu erhitzen und zu aerosolisieren. Diese Destillate werden aus der Cannabis sativa-Blüte extrahiert, um eine viskose Flüssigkeit mit hohen Konzentrationen an Cannabinoiden wie Δ 9-Tetrahydrocannabinol (THC), der primären psychoaktiven Komponente von Cannabis ⁴, herzustellen. Diese Geräte sind einfach zu bedienen und zu verbergen, was sie für unerfahrene Benutzer attraktiv macht⁵. In Kanada, wo Cannabis 2018 zu Freizeitzwecken legalisiert wurde, zeigen die erhaltenen Umfragedaten eine Zunahme der wahrgenommenen sozialen Akzeptanz des Verdampfens von Cannabis sowie einen signifikanten Anstieg der Verwendung von Cannabis-Vape-Stiften/-Patronen⁶.

Cannabiskonsumenten glauben möglicherweise, dass das Verdampfen von Cannabisdestillaten sicherer ist als das Rauchen der getrockneten Blüten in Form eines Joints, was zu ihrer steigenden Popularität beiträgt². Trotz der möglichen Verringerung der Exposition gegenüber inhalierten Verbrennungsprodukten bei der Verwendung von Cannabis-Vape-Destillaten sind diese Produkte möglicherweise nicht risikofrei. Ein Problem ist die Exposition gegenüber hohen Dosen von Cannabinoiden, die in kommerziellen Vape-Patronen enthalten sind. Die getrockneten Cannabisblüten können mit bis zu 36% THC gekauft werden, während die THC-Konzentration in Cannabis-Destillat-Kartuschen bis zu 96%⁷ erreichen kann. Aerosole aus Cannabis-Destillat-Patronen enthalten etwa doppelt so hohe THC-Konzentrationen wie Cannabisrauch ^8,9. Welche Auswirkungen diese erhöhten THC-Konzentrationen auf die Atemwege haben, ist bisher nicht bekannt. Darüber hinaus stellen die hohen THC-Konzentrationen eine Herausforderung bei der Etablierung einer wirksamen Dosierung für präklinische Studien an Mäusen dar, da eine übermäßige THC-Exposition selbst nachteilige Auswirkungen auf Mäuse haben kann¹⁰. Es ist wichtig, mit minimalen Expositionswerten zu beginnen und diese schrittweise zu erhöhen, bis physiologisch relevante Dosen erreicht sind, um sicherzustellen, dass diese Expositionen relevant sind.

Bisher gibt es keine Studien, die die möglichen Auswirkungen von inhalierten verdampften Cannabisdestillaten untersuchen. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass es keine standardisierten präklinischen Modelle gibt. Die Herausforderungen für die Forschung werden in Regionen, in denen diese Produkte nach wie vor illegal sind, verschärft, was die Forscher dazu veranlasst, eigene Destillate herzustellen, die kommerzielle Produkte möglicherweise nicht genau widerspiegeln¹¹. Darüber hinaus erschwert die breite Palette der verfügbaren Produkte die Standardisierung. Um diese Lücke zu schließen, wurde diese Studie mit legalen, kommerziell erhältlichen Produkten initiiert, die für kanadische Verbraucher zugänglich sind. Produkte und Geräte, die im Ontario Cannabis Store als Topseller aufgeführt sind, wurden für die Verwendung ausgewählt. Das Ziel dieses Protokolls ist es, ein einfach anzuwendendes Expositionsschema für Mäuse zu etablieren, das THC-Dosen liefert, die mit physiologisch relevanten menschlichen Werten vergleichbar sind, und eine Grundlage für Forscher zu schaffen, um zusätzliche Studien über die respiratorischen und systemischen Wirkungen von verdampften Cannabisdestillaten durchzuführen.

Die folgenden Verfahren wurden vom McGill University Institutional Animal Care Committee (Protokollnummer 8087) in Übereinstimmung mit den Richtlinien des Canadian Council on Animal Care (CCAC) genehmigt.

1. Vorbereitung der Ausrüstung

HINWEIS: Das folgende Protokoll gilt für das SCIREQ inExpose-System, das von der Software flexiWare 8 unterstützt wird.

1. Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten des Systems korrekt montiert sind, um dem in Abbildung 1A gezeigten Beispiel zu ähneln. Stellen Sie sicher, dass ein geschlossener Schlauch in die Pufferkammer der Puffpumpe eingeführt ist, um ein Auslaufen des Systems zu verhindern, wie in Abbildung 1B gezeigt.
2. Schalten Sie das System ein und starten Sie die Software. Wählen Sie das Modul Experimentiersitzungen aus.
3. Wählen Sie Neue Studie und definieren Sie die Versuchsgruppen und Probanden, die untersucht werden sollen. Wählen Sie die Versuchsvorlage aus, die dem gewünschten Expositionsschema entspricht.
4. Füllen Sie im Fenster Sitzungseigenschaften den Abschnitt Operator aus, um die Gerätenutzung zu verfolgen.
5. Um die Kalibrierung durchzuführen, wählen Sie den gewünschten Kanal aus und befolgen Sie die in der Betriebssoftware beschriebenen Schritte.
6. (Kritischer Schritt) Um den Systemdurchflusstest durchzuführen, wählen Sie die gewünschte Pumpe aus und befolgen Sie die in der Betriebssoftware beschriebenen Schritte. Stellen Sie sicher, dass der Systemfluss auf den Rotameter gerichtet ist. Diese Kalibrierung soll sicherstellen, dass es keine Leckagen im System gibt. Wenn das System den Durchflusstest nicht besteht, reinigen Sie die Komponenten und Schläuche, bevor Sie den Test wiederholen.
7. Brechen Sie Aufforderungen ab, um die Datenaufzeichnung zu starten, es sei denn, Sie sind bereit, das Experiment zu starten.

2. Erstellung von Puff-Profilen

1. Erstellen Sie ein Bias-Flow-Profil von 2 l/min, um eine ausreichende Belüftung der Probanden während des gesamten Experiments zu gewährleisten. Weitere Informationen hierzu finden Sie in der Technote 037: Ein Leitfaden zum Erstellen von Profilen in einem externen Dokument, das vom Hersteller erhältlich ist.
2. Erstellen Sie einen Zug für E-Zigaretten-Profile. Weitere Informationen finden Sie in der Technote 037. In dem hier beschriebenen Protokoll wurde die Technote modifiziert, um ein Puffvolumen von 78 mL mit einer Puffdauer von 2,4 s und 1, 2 oder 4 Puffs/min zu liefern, wie zuvor veröffentlicht 12,13,14,15,16,17.

3. Vorbereitung der Tiere

1. Für dieses Protokoll verwenden Sie sowohl männliche als auch weibliche C57BL/6-Mäuse im Alter von 10-12 Wochen und einem Gewicht von ca. 20-30 g. Gewöhnen Sie die Mäuse allmählich über einen Zeitraum von 3 Tagen an das System.
   1. Beginnen Sie die Akklimatisierung mit der Platzierung der Mäuse in der weichen Rückhaltevorrichtung und beginnen Sie dann mit der Bias-Strömung bei 2 l/min mit Raumluft über einen Zeitraum, der der Länge ihrer experimentellen Exposition entspricht. Verwenden Sie eine Eingewöhnungszeit von 10 Minuten, 20 Minuten oder 30 Minuten, um den hier beschriebenen experimentellen Expositionen zu entsprechen. Diese Schritte wurden unternommen, um stressbedingte Auswirkungen auf die interessierenden Ergebnisse zu minimieren.
   2. Um Tiere in weiche Fesseln zu setzen, ziehen Sie die Netzkomponente vollständig ein, halten Sie die gesamte Rückhaltevorrichtung vor das Tier und warten Sie, bis sich das Tier in die Kolbenkomponente bewegt hat.
   3. Vergewissern Sie sich, dass die Nase des Tieres in der Kolbenkomponente des Rückhaltesystems sichtbar ist, und befestigen Sie dann einen Bindeclip direkt hinter dem Tier, um ein Herausbewegen aus dem Rückhaltesystem zu verhindern.
      HINWEIS: Jüngere, kleinere Tiere können innerhalb des Rückhaltesystems leichter manövrieren, daher ist es wichtig zu überprüfen, ob ihre Nase außerhalb der Kolbenkomponente sichtbar bleibt.
2. Wenn Sie mit Mäusen unterschiedlichen Geschlechts oder Genotyps arbeiten, sollten Sie die Verwendung von farbcodierten Bindeklammern in Betracht ziehen, um zwischen Tieren zu unterscheiden.

4. Exposition von Tieren

1. Sechs fixierte Tiere werden in den Nur-Nasen-Turm des Expositionssystems gesetzt und die Bias-Strömung mit 2 l/min mit Raumluft eingeleitet, um einen ausreichenden Luftstrom zu gewährleisten.
2. Klicken Sie im Aufgabendocker auf der rechten Seite des Bildschirms mit der rechten Maustaste auf das erstellte E-Zigaretten-Profil und wählen Sie dann Aufgabeneigenschaften aus.
3. Geben Sie unter Pufffrequenz die gewünschte Frequenz ein, um einen Puff zu starten. Zum Beispiel erfordert ein 2-Puff/min-Regime eine Eingabe von 30 s. Klicken Sie auf OK und dann auf Ja, wenn die Software Sie um Bestätigung dieser Änderung bittet. Um dieses Puff-Regime für die zukünftige Verwendung zu speichern, folgen Sie am Ende der Sitzung den Anweisungen, um es als Vorlage zu speichern.
4. Wenn Sie bereit sind, die Belichtung durchzuführen, doppelklicken Sie auf das erstellte und jetzt geänderte E-Zigaretten-Profil. Achten Sie darauf, einen Timer zu starten, um die Länge der Belichtung zu verfolgen.
5. Um die Dosis über zunehmende Expositionslängen zu bewerten, führen Sie 10 Minuten, 20 Minuten und 30 Minuten Expositionen mit 1 Zug/min durch. Um die Erhöhung der Expositionsintensität zu bewerten, behalten Sie dann eine Belichtungsdauer von 10 Minuten bei und erhöhen Sie die Zugfrequenz auf 1 Züge/min, 2 Züge/min und 4 Züge/min.
6. Nachdem die Belichtung abgeschlossen ist, wird der Bias-Flow erneut eingeleitet, während die Tiere in ihre Käfige zurückgebracht werden.
7. Um die Tiere aus den Fesseln zu entfernen, lösen Sie den Bindeclip und ziehen Sie das Netz vollständig in den Kolben ein, so dass das Tier das Gestell von selbst verlassen kann. Wenn das Tier in der Rückhalteeinrichtung verharrt, ziehen Sie vorsichtig an seinem Schwanz, um zu signalisieren, dass es sich rückwärts aus der Rückhaltevorrichtung bewegen kann.

5. Test der Hypolokomotion

1. Bringen Sie die Tiere unmittelbar nach der Exposition in eine Verhaltenstestsuite, um einen offenen Feldtest mit der ANY-Maze-Software durchzuführen. Um grundlegende Aufzeichnungen des Tierverhaltens durchzuführen, stellen Sie sicher, dass sie nur der Bias-Strömung ausgesetzt sind.
2. Stellen Sie sicher, dass der Raum gut beleuchtet ist und minimieren Sie den Geräuschpegel, um unnötigen Stress für die Tiere zu vermeiden, da dies ihr Verhalten beeinflussen könnte.
3. Öffnen Sie die Software, und wählen Sie Neues leeres Experiment aus. Wählen Sie auf der Registerkarte Protokoll oben auf dem Bildschirm die Option Element hinzufügen aus und klicken Sie dann in der Dropdown-Liste auf Neue Videoquelle , um die Kameraquelle hinzuzufügen, die für das Experiment verwendet werden soll.
4. Wählen Sie im Menü auf der linken Seite des Bildschirms im Abschnitt Verfolgung die Option Gerät aus, um das offene Feld zu definieren, in dem das Tier platziert wird.
5. Wählen Sie auf der Registerkarte Protokoll das Rechteckwerkzeug aus, um den offenen Feldbereich zu zeichnen und seine Abmessungen in die Software einzugeben.
6. Wählen Sie im Menü auf der linken Seite des Bildschirms im Abschnitt Tracking die Option Tierfarbe aus, um anzugeben, ob das Tier heller oder dunkler als der Hintergrund ist. Diese Informationen helfen der Software, die Bewegung des Tieres genau zu verfolgen.
7. Wählen Sie im Menü auf der linken Seite im Abschnitt Testen die Option Phasen aus, um die Testdauer für das Experiment anzugeben. Geben Sie eine Testdauer von 60 s ein.
8. Definieren Sie auf der Registerkarte Experiment die experimentelle Behandlung und die Anzahl der Tiere pro Behandlung.
9. Um den Test durchzuführen, klicken Sie nun auf die Registerkarte Tests . Platzieren Sie das Tier auf dem offenen Feld und klicken Sie auf die grüne Play-Schaltfläche über der Aufzeichnung des offenen Feldes, um den Test zu starten.
10. Wählen Sie nach Abschluss des Tests im linken Menü im Abschnitt Analyse und Ergebnisse die Option Ergebnisse, Berichte und Daten aus, und wählen Sie Gesamtstrecke aus, um diese Informationen in den Bericht aufzunehmen.
11. Um den Bericht zu erstellen, klicken Sie auf die Registerkarte Ergebnisse und exportieren Sie die Daten im gewünschten Format.

6. Entnahme von Serumproben

1. 30 Minuten nach der Exposition die Tiere mit einer intraperitonealen Injektion von 250 mg/kg Avertin (2,2,2-Tribromethanol) anästhesieren. Um eine korrekte Betäubung zu gewährleisten, stimulieren Sie den Pedalrückzugsreflex, indem Sie die Haut zwischen den Zehen mit einer stumpfen Zange einklemmen. Sobald der Reflex vollständig verschwunden ist, wird das Tier tief genug betäubt, um durch Ausblutung durch Herzpunktion eingeschläfert zu werden. Der 30-Minuten-Zeitpunkt wird gewählt, um nach der Exposition maximale THC-COOH-Konzentrationen im Serum^{zu erreichen 18}.
2. Entnehmen Sie Blut durch Herzpunktion in Blutentnahmeröhrchen und zentrifugieren Sie dann 10 Minuten lang bei 10.000 x g , um das Serum zu trennen.
3. Verwenden Sie Serumproben, um einen forensischen THC-ELISA durchzuführen, um den THC-COOH-Gehalt gemäß den Anweisungen des Herstellers und wie zuvor veröffentlicht zu quantifizieren¹⁹.

Das ursprüngliche Ziel bestand darin, ein Expositionsregime zu bestimmen, das im Vergleich zum Menschen physiologisch relevante THC-Spiegel an das Blut abgeben kann. Daher bestand eine Schlüsselkomponente bei der Auswahl von Expositionsparametern darin, Merkmale zu verwenden, die menschliche Nutzungsmuster nachahmten^20,21. Männliche und weibliche C57BL/6-Mäuse wurden 10 Minuten, 20 Minuten und 30 Minuten lang einem Pineapple Express Pax Era Pod mit ~85% THC bei 1 Zug/min mit einem Zugvolumen von 78 ml und einer Zugdauer von 2,4 s ausgesetzt. Die Mäuse wurden 30 Minuten nach der Exposition getötet, um den THC-COOH-Gehalt zu messen. THC-COOH ist ein Sekundärmetabolit von THC²². Bei Mäusen erreicht das Serum-THC unmittelbar nach der Exposition seinen Höhepunkt und wird anschließend von CYP450-Enzymen zu 11-OH-THC hydroxyliert, das schnell zu THC-COOH^23,24 oxidiert wird. THC-COOH reichert sich dann im Serum an und erreicht etwa 30 Minuten nach der Exposition Spitzenkonzentrationen, was einen zuverlässigen Marker für den Nachweis darstellt¹⁸. Die THC-COOH-Serumkonzentrationen lagen bei luftexponierten Mäusen unter der Nachweisgrenze, stiegen aber bei Mäusen, die dem THC-Vape-Produkt für 10 Minuten, 20 Minuten bzw. 30 Minuten ausgesetzt waren, signifikant auf etwa 11,2 ng/ml, 15,2 ng/ml und 16,1 ng/ml an (Abbildung 2A). Dann wurde die Intensität der Expositionen variiert, indem die Anzahl der pro Minute abgegebenen Züge erhöht wurde, während alle anderen Parameter während einer Expositionszeit von 10 Minuten gleich blieben. Hier stieg der THC-COOH-Serumspiegel signifikant auf etwa 11,4 ng/ml, 21,8 ng/ml und 25,2 ng/ml bei Mäusen an, die THC-Vape-Produkt bei 1, 2 bzw. 4 Zügen/min ausgesetzt waren (Abbildung 2B). Die THC-COOH-Werte, die bei 10 Minuten, 2 Zügen/min und 4 Zügen/min erreicht werden, entsprechen in etwa den THC-COOH-Werten, die im Serum von menschlichen Cannabiskonsumenten nach der Inhalation gefunden wurden 22,25,26,27,28.

Nach der Identifizierung eines Expositionsregimes, das Mäusen physiologisch relevante Cannabinoiddosen verabreichte, bestand der nächste Schritt darin, zu bestätigen, dass dieses Regime auch signifikante Verhaltensergebnisse hervorrufen würde. Um dies zu beurteilen, wurde ein Hypolokomotionstest durchgeführt, da er ein Bestandteil des Tetraden-Assays ist, der üblicherweise zur Bewertung von Verhaltensreaktionen auf THC bei Nagetieren verwendet wird²⁹. Ausgangsmessungen an Mäusen, die nur Bias-Strömungsluft ausgesetzt waren, führten zu einer Verschiebung von 3,41 m. Nach Exposition gegenüber 10 Minuten THC-Vape-Produkt bei 2 Zügen/min wurde die Verdrängung signifikant auf 0,29 m reduziert, und bei 4 Zügen/min wurde sie weiter auf 0,05 m reduziert (Abbildung 3). Es gab keinen signifikanten Unterschied in der Verschiebung der Mäuse zwischen den Expositionen von 2 Puffs/min und 4 Puffs/min. Daher wurde das Expositionsregime von 2 Zügen/min für 10 Minuten für zukünftige Studien ausgewählt, da es zu einer sanfteren Erholung der Mäuse nach der Exposition tendiert, während weiterhin physiologisch relevante Dosen abgegeben werden.

Abbildung 1: Darstellung des Systems. (A) Stellen Sie sicher, dass das Gerät korrekt montiert ist, einschließlich des geeigneten Mundstücks für das jeweilige Gerät, der sauberen Schläuche und der genauen Strömungsrichtung des Systems in Richtung des reinen Nasenbelichtungsturms. (B) Stellen Sie sicher, dass die Pufferkammer ein geschlossenes Rohr enthält, um Leckagen zu verhindern, wie durch den Pfeil in der Draufsicht gekennzeichnet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: THC-COOH-Spiegel im Serum nach Exposition gegenüber THC-Vape-Produkten. Insgesamt wurden sechs Mäuse einem THC-Vape-Produkt ausgesetzt, das 85% THC enthielt. 30 Minuten nach der Exposition wurde Serum entnommen, um den THC-COOH-Gehalt durch THC-ELISA zu quantifizieren. Die Diagramme zeigen den THC-COOH-Gehalt nach einer (A) 10-, 20- oder 30-minütigen Exposition bei 1 Zug/min oder (B) nach einer 10-minütigen Exposition bei 1, 2 oder 4 Zügen/min. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± REM ausgedrückt. Die Datenpunkte repräsentieren einzelne Mäuse. Die gestrichelte Linie stellt die Erkennungsgrenze dar. Zur Bestimmung der Signifikanz wurde eine unidirektionale Varianzanalyse (ANOVA) verwendet, wobei die Unterschiede zwischen den Gruppen mit Tukeys multiplen Vergleichstests untersucht wurden (*p = 0,0348; **p = 0,0022; ****p < 0,0001 im Vergleich zu luftexponierten Mäusen). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Hypolokomotionstest nach Exposition gegenüber THC-Vape-Produkten. Insgesamt sechs Mäuse wurden 10 Minuten lang Bias-Flow-Luft ausgesetzt und dann auf ein offenes Feld gebracht, um einen Hypolokomotionstest durchzuführen. Nach Abschluss der Basismessungen wurden die Mäuse einer 10-minütigen Exposition bei 2 Zügen/min oder 4 Zügen/min ausgesetzt. Unmittelbar nach der Exposition wurde ein zweiter Hypolokomotionstest durchgeführt. Die Testdauer betrug 60 s. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± REM ausgedrückt. Die Datenpunkte repräsentieren einzelne Mäuse. Zur Bestimmung der Signifikanz wurde eine unidirektionale Varianzanalyse (ANOVA) verwendet, wobei die Unterschiede zwischen den Gruppen mit den Mehrfachvergleichstests von Tukey untersucht wurden (****p < 0,0001).  Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Cannabis-Destillat-Vape-Produkte enthalten hohe Konzentrationen an Cannabinoiden, einschließlich bis zu 85% THC für das in diesem Protokoll verwendete Produkt. Da die Cannabisblüte derzeit nur einen THC-Gehalt von 36%⁷ erreicht, stellt die Potenz von Cannabis-Destillat-Vape-Produkten eine Herausforderung bei der Entwicklung eines Modells für die Inhalationsexposition dar. Ziel war es, ein Expositionsregime zu bestimmen, das Mäusen effektiv relevante Dosen von Cannabinoiden zuführen kann, ohne nachteilige Auswirkungen durch übermäßige THC-Expositionswerte zu verursachen.

Die große Auswahl an Cannabisprodukten, die zum Kauf angeboten werden, erschwert Vergleiche zwischen Studien; Die Auswahl von Produkten mit einer ähnlichen THC-Potenz fördert jedoch die Reproduzierbarkeit. Während die Puff-Parameter an verschiedene Produkte angepasst werden können, kann die Verwendung von Produkten mit geringerer Wirksamkeit längere Expositionen erfordern, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, gepaart mit der Überprüfung der abgegebenen systemischen Dosis. Darüber hinaus ist es wichtig zu beachten, dass in dieser Studie sechs Mäuse gleichzeitig exponiert wurden. Zum Beispiel wird eine 10-minütige Exposition mit 2 Zügen/min auf sechs Mäuse verteilt, was bedeutet, dass eine Änderung der Anzahl der Mäuse pro Expositionssitzung die individuelle Dosis beeinflussen kann. Eine transparente Berichterstattung über die Anzahl der Tiere pro Exposition ist in künftigen Studien mit ähnlichen Geräten von entscheidender Bedeutung, da sie die wirksame Dosis, die jedes Tier erhält, und damit die Gesamtergebnisse der Studie erheblich beeinflussen könnte. Darüber hinaus ist es trotz der Bemühungen, Puffprofile zu entwickeln, die das menschliche Nutzungsverhalten replizieren, wichtig zu beachten, dass die exponierten Mäuse nicht jeden produzierten Zug vollständig inhalieren. Ein erheblicher Teil des Aerosols wird an die Umgebung abgegeben. Daher ist die Überprüfung der Dosis, die nach der Exposition in den systemischen Kreislauf abgegeben wird, entscheidend für die endgültige Interpretation der Daten. Darüber hinaus können Aerosolüberwachungstechniken, wie z. B. die Einbeziehung spezieller Polytetrafluorethylen (PFTE)-Filter in das Expositionssystem zum Auffangen von Aerosolpartikeln, zur Beurteilung der Partikelablagerung verwendet werden^30,31. Nach der Exposition kann der auf diesen Filtern abgelagerte THC-Gehalt extrahiert und mittels Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS)³² quantifiziert werden. Zusätzlich kann die Partikelgröße mit Hilfe der Laserbeugung³³ gemessen werden. Durch die Integration von Daten zur Aerosolkonzentration, zur Partikelgröße und zu respiratorischen Parametern der Maus wie Atemzugvolumen und Atemfrequenz können theoretische inhalative Dosen mit Hilfe von Computerdosimetriemodellen mit größerer Genauigkeit geschätzt werden 34,35,36.

In Inhalationsstudien werden zwei primäre Expositionsmodalitäten verwendet: Ganzkörper- und reine Nasenexposition. Bei Ganzkörperexpositionen werden die Tiere nicht fixiert, so dass die gesamte Körperoberfläche mit der Prüfatmosphäre in Berührung kommen^{kann 37}. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass sich Prüfmittel auf dem Fell ablagern können, die bei der Pflege des Tieres aufgenommen werden können, wodurch ein unbeabsichtigter Expositionsweg entsteht³⁸. Dies kann durch die Verwendung eines reinen Nasen-Inhalationsturms vermieden werden. Allerdings haben auch reine Nasenexpositionen ihre Grenzen. Das Fixieren von Tieren kann den Stress erhöhen, und bestimmte Fixierungen können die Wärmeregulation beeinträchtigen³⁹. Dieser Ansatz kann auch bei der Arbeit mit größeren Tiergruppen arbeitsintensiv werden. Um diese Faktoren zu mildern und verwirrende Ergebnisse zu vermeiden, ist es wichtig, Kontrolltiere in Fesseln innerhalb des Expositionsturms zu platzieren, die nur einen Bias-Luftstrom erhalten.

Hier wird eine standardisierte Expositionsdosis vorgeschlagen, die im Vergleich zum Menschen physiologisch relevante Cannabinoidwerte erreicht. Diese Basismessung schafft eine Grundlage für Forscher, um die Auswirkungen sowohl niedrigerer als auch höherer Expositionsdosen zu untersuchen, indem sie die Stoßfrequenz und die Expositionsdauer modifizieren, um die gewünschte effektive Dosis für spezifische experimentelle Anforderungen zu bestimmen. Zukünftige Studien zielen darauf ab, verschiedene kommerzielle Produkte und Geräte zu vergleichen und ihre Auswirkungen auf die Atemwege anhand des hier beschriebenen Protokolls zu bewerten. Angesichts der Tatsache, dass Atemwegsforscher häufig C57BL/6- und Balb/c-Mäuse verwenden, ist es auch wichtig zu bestimmen, ob die hier vorgestellten Ergebnisse auf Balb/c-Mäuse anwendbar sind, um zukünftige Forschungen zu leiten. Darüber hinaus eignet sich die im Protokoll vorgeschlagene Dosis für erweiterte Studien, in denen akute oder chronische Wirkungen von Cannabis-Destillat-Vape-Produkten untersucht werden, was die Möglichkeit einer strengen Sicherheitsbewertung bietet. Da der Expositionsweg die Inhalation ist, ist es wichtig, die Auswirkungen dieser Produkte auf die Lunge gründlich zu verstehen. Die Untersuchung, wie chronische Expositionen die Lungenmechanik, die Funktion geweberesidenter Immunzellen und die Anfälligkeit für Krankheiten beeinflussen, kann ein erstes Verständnis für deren Einfluss auf die Lungenphysiologie liefern. Darüber hinaus erstrecken sich die Bedenken hinsichtlich der Langzeitwirkungen dieser Produkte über die Lunge hinaus auf andere Organe. Zum Beispiel sind die chronischen Auswirkungen einer starken THC-Vape-Exposition auf das Gehirn nach wie vor wenig verstanden; Eine chronische THC-Exposition wurde jedoch mit kognitiven Beeinträchtigungen, Sucht und strukturellen Veränderungen im Gehirn in Verbindung gebracht 40,41,42,43. Angesichts der Beliebtheit dieser Produkte bei Jugendlichen muss ihr potenzieller Einfluss auf die Entwicklung des Gehirns untersucht werden. Die Verfolgung dieser Endpunkte wird wichtig sein, da der Cannabismarkt weiter wächst und Forschungsbedarf besteht, um die Sicherheit neuer Produkte zu untersuchen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da es zu einem besseren Verständnis der Auswirkungen von Cannabis beiträgt und die Sicherheit von Millionen von Cannabiskonsumenten weltweit gewährleistet.

Die Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit dieser Arbeit offenlegen müssen.

Diese Arbeit wurde durch den Project Grant 162273 der Canadian Institutes for Health Research (CIHR) unterstützt. CJB wurde vom Fonds de Recherche du Québec-Santé (FRQS) unterstützt.