Method Article
Картриджи для вейпа с дистиллятом каннабиса представляют собой устройства с питанием от аккумуляторов, которые распыляют экстракты, содержащие высокую концентрацию каннабиноидов. Отсутствие установленных доклинических моделей для этих продуктов создает проблемы в изучении их физиологических эффектов. Чтобы восполнить этот пробел, была разработана стандартизированная доклиническая ингаляционная мышиная модель для испаренных дистиллятов каннабиса.
Несмотря на растущую популярность, вейп-продукты из каннабиса остаются малоизученными. Картриджи для вейпов каннабиса используются с устройствами с батарейным питанием, которые распыляют экстракты цветков каннабиса, содержащие высокую концентрацию каннабиноидов, таких как ТГК. Эти типы продуктов широко известны как дистилляты каннабиса. Эффективность этих продуктов создает проблемы при определении эффективной дозировки для доклинических исследований. В настоящее время не существует устоявшихся, стандартизированных доклинических моделей для проверки безопасности и эффективности этих продуктов способами, аналогичными моделям использования человеком. Таким образом, режим воздействия дистиллята каннабиса in vivo , необходимый для достижения физиологически значимых доз по сравнению с тем, что достигается у человека, остается неопределенным. Чтобы восполнить этот пробел, была разработана стандартизированная доклиническая мышиная модель вдыхания испаренных дистиллятов каннабиса с использованием системы доставки, управляемой компьютером. В этом протоколе подробно описаны процедуры введения дистиллятов вейпов каннабиса с использованием упорядоченной слоеной топографии мышам с помощью вышки только для носа. Также предложены методы мониторинга поведенческих исходов мышей после воздействия и использования полуколичественного иммуноферментного анализа для подтверждения доставки ТГК в системный кровоток. Этот протокол позволит исследователям, заинтересованным в изучении влияния вейпинга каннабиса, исследовать легочные и системные реакции на дистилляты каннабиса с использованием реальных протоколов доставки, тем самым предоставляя возможность для строгой оценки безопасности и терапевтической оценки.
С легализацией каннабиса, происходящей во всем мире, употребление каннабиса растет. Значительные изменения на розничном рынке каннабиса не только повышают доступность, но и стимулируют разработку и производство новых видов продуктов каннабиса для потребления1. Испарители, которые нагревают продукты каннабиса без горения, становятся все более популярным методом потребления 2,3. Испарители включают картриджи для вейпов каннабиса, в которых используется технология электронных сигарет для нагрева и распыления дистиллятов каннабиса. Эти дистилляты извлекаются из цветков Cannabis sativa для получения вязкой жидкости с высокой концентрацией каннабиноидов, таких как Δ 9-тетрагидроканнабинол (ТГК), основной психоактивный компонент каннабиса4. Эти устройства просты в использовании и скрыты, что делает их привлекательными для начинающих пользователей5. В Канаде, где каннабис был легализован в рекреационных целях в 2018 году, полученные данные опроса показывают увеличение воспринимаемой социальной приемлемости вейпинга каннабиса, а также значительноеувеличение использования вейп-ручек / картриджей с каннабисом.
Потребители каннабиса могут считать, что вейпинг дистиллятов каннабиса безопаснее, чем курение сухого цветка в виде косяка, что способствует его растущей популярности2. Несмотря на возможное снижение воздействия вдыхаемых продуктов сгорания при использовании дистиллятов для вейпов каннабиса, эти продукты не могут быть безопасными. Одной из проблем является воздействие высоких доз каннабиноидов, которые присутствуют в коммерческих картриджах для вейпов. Высушенный цветок каннабиса можно приобрести с содержанием ТГК до 36%, в то время как концентрация ТГК в картриджах с дистиллятом каннабиса может достигать 96%7. Аэрозоли из картриджей с дистиллятом каннабиса содержат примерно в два раза больше концентраций ТГК по сравнению с дымом каннабиса 8,9. Пока неизвестно, какое влияние эти повышенные концентрации ТГК оказывают на дыхательные пути. Кроме того, высокие концентрации ТГК создают проблемы в установлении эффективной дозировки для доклинических исследований на мышах, поскольку чрезмерное воздействие ТГК само по себе может оказать неблагоприятное воздействие намышей. Важно начинать с минимальных уровней воздействия и постепенно увеличивать его до тех пор, пока не будут достигнуты физиологически значимые дозы, чтобы гарантировать, что эти воздействия являются релевантными.
На сегодняшний день нет исследований, изучающих потенциальные эффекты вдыхаемых испаренных дистиллятов каннабиса. Отчасти это связано с отсутствием существующих стандартизированных доклинических моделей. Исследовательские проблемы усугубляются в регионах, где эти продукты остаются незаконными, что побуждает исследователей производить собственные дистилляты, которые могут неточно отражать коммерческие продукты11. Кроме того, широкий ассортимент доступной продукции усложняет стандартизацию. Чтобы восполнить этот пробел, данное исследование было инициировано с использованием легальных, коммерчески доступных продуктов, доступных канадским потребителям. Продукты и устройства, перечисленные как бестселлеры в магазине каннабиса Онтарио, были выбраны для использования. Целью этого протокола является создание простого в использовании режима воздействия на мышей, который обеспечивает дозы ТГК, сопоставимые с физиологически значимыми человеческими уровнями, создавая основу для проведения исследователями дополнительных исследований респираторных и системных эффектов испаренных дистиллятов каннабиса.
Приведенные ниже процедуры были одобрены Комитетом по уходу за животными Университета Макгилла (протокол No 8087) в соответствии с руководящими принципами Канадского совета по уходу за животными (CCAC).
1. Подготовка оборудования
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующий протокол применяется к системе SCIREQ inExpose, поддерживаемой программным обеспечением flexiWare 8.
2. Создание профилей Puff
3. Подготовка животных
4. Воздействие на животных
5. Тест на гиполокомоцию
6. Забор образцов сыворотки крови
Первоначальная цель состояла в том, чтобы определить режим воздействия, который мог бы доставить физиологически значимые уровни ТГК в кровь по сравнению с человеком. Таким образом, ключевым компонентом при выборе параметров воздействия было использование признаков, которые имитировали модели использования человеком20,21. Самцы и самки мышей C57BL/6 подвергались воздействию капсулы Pineapple Express Pax Era Pod, содержащей ~85% ТГК, в течение 10 минут, 20 минут и 30 минут со скоростью 1 затяжка/мин с объемом затяжки 78 мл и продолжительностью затяжки 2,4 с. Мышей умерщвляли через 30 минут после воздействия для измерения уровня ТГК-COOH. ТГК-СООН является вторичным метаболитом ТГК22. У мышей сывороточный ТГК достигает пика сразу после воздействия и впоследствии гидроксилируется ферментами CYP450 с образованием 11-OH-THC, который быстро окисляется до THC-COOH23,24. Затем ТГК-СООН накапливается в сыворотке, достигая пиковых концентраций примерно через 30 минут после воздействия, обеспечивая надежный маркер для обнаружения18. Концентрации ТГК-СООН в сыворотке крови были ниже предела обнаружения у мышей, подвергшихся воздействию воздуха, но значительно увеличились до примерно 11,2 нг/мл, 15,2 нг/мл и 16,1 нг/мл у мышей, подвергшихся воздействию вейпа с ТГК в течение 10 минут, 20 минут и 30 минут соответственно (Рисунок 2A). Затем интенсивность воздействия варьировалась путем увеличения количества затяжек в минуту, сохраняя при этом все остальные параметры неизменными в течение 10-минутного времени экспозиции. Здесь содержание ТГК-СООН в сыворотке крови значительно увеличилось примерно до 11,4 нг/мл, 21,8 нг/мл и 25,2 нг/мл у мышей, подвергшихся воздействию вейп-продукта с ТГК со скоростью 1, 2 и 4 затяжки/мин соответственно (рис. 2B). Уровни ТГК-СООН, достигнутые в режимах воздействия 10 минут, 2 затяжки/мин и 4 затяжки/мин, приближаются к уровням ТГК-СООН, обнаруженным в сыворотке крови людей, употребляющих каннабис после ингаляции 22,25,26,27,28.
После определения режима воздействия, который доставлял физиологически значимые дозы каннабиноидов мышам, следующим шагом было подтверждение того, что этот режим также приведет к значительным поведенческим результатам. Чтобы оценить это, был проведен тест на гиполокомоцию, поскольку он является компонентом тетрадного анализа, обычно используемого для оценки поведенческих реакций на ТГК у грызунов29. Исходные измерения на мышах, подвергшихся воздействию только смещенного потока воздуха, привели к смещению на 3,41 м. После воздействия 10 минут вейп-продукта THC со скоростью 2 затяжки/мин смещение значительно уменьшилось до 0,29 м, а при 4 затяжках/мин оно еще больше уменьшилось до 0,05 м (Рисунок 3). Не было существенной разницы в смещении мышей между выдержками 2 затяжки/мин и 4 затяжки/мин. Таким образом, режим воздействия 2 затяжки/мин в течение 10 минут был выбран для использования в будущих исследованиях, поскольку он имеет тенденцию к более плавному восстановлению мышей после воздействия, продолжая при этом доставлять физиологически значимые дозы.
Рисунок 1: Изображение системы. (A) Убедитесь, что оборудование собрано правильно, включая подходящий мундштук для конкретного устройства, чистую трубку и точное направление потока системы в сторону колонны только для носа. (B) Убедитесь, что буферная камера содержит закрытую трубку для предотвращения утечки, как указано стрелкой на виде сверху. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 2: Уровни ТГК-COOH в сыворотке крови после воздействия вейп-продукта с ТГК. В общей сложности шесть мышей подверглись воздействию вейп-продукта с ТГК, содержащего 85% ТГК. Через 30 минут после воздействия сыворотку собирали для количественного определения уровней ТГК-COOH с помощью ИФА с ТГК. Графики представляют уровни ТГК-COOH после (A) 10-, 20- или 30-минутного воздействия со скоростью 1 затяжка в минуту или (B) после 10-минутного воздействия со скоростью 1, 2 или 4 затяжки в минуту. Результаты выражаются в виде среднего значения ± SEM. Точки данных представляют отдельных мышей. Пунктирная линия обозначает предел обнаружения. Для определения значимости был использован односторонний дисперсионный анализ (ANOVA) с различиями между группами, обследованными с использованием множественных сравнительных тестов Тьюки (*p = 0,0348; **p = 0,0022; ****p < 0,0001 по сравнению с мышами, подвергшимися воздействию воздуха). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3: Тест на гиполокомоцию после воздействия вейп-продукта с ТГК. В общей сложности шесть мышей подвергались воздействию смещенного потока воздуха в течение 10 минут, а затем были переведены в открытое поле для проведения теста на гиполокомоцию. По завершении исходных измерений мыши подвергались 10-минутному воздействию со скоростью 2 затяжки/мин или 4 затяжки/мин. Второй тест на гиполокомоцию был проведен сразу после воздействия. Продолжительность испытания составила 60 с. Результаты выражаются в виде среднего значения ± SEM. Точки данных представляют отдельных мышей. Для определения значимости был использован односторонний дисперсионный анализ (ANOVA), при этом различия между группами были изучены с использованием множественных сравнительных тестов Тьюки (****p < 0,0001). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Продукты для вейпинга с дистиллятом каннабиса содержат высокую концентрацию каннабиноидов, в том числе до 85% ТГК для продукта, используемого в этом протоколе. Поскольку цветок каннабиса в настоящее время достигает только 36% ТГК7, эффективность вейп-продуктов из дистиллята каннабиса создает проблемы при разработке модели ингаляционного воздействия. Цель состояла в том, чтобы определить режим воздействия, который мог бы эффективно доставлять соответствующие дозы каннабиноидов мышам, не вызывая побочных эффектов от чрезмерного уровня воздействия ТГК.
Широкий ассортимент продуктов каннабиса, доступных для покупки, усложняет сравнение между исследованиями; однако выбор продуктов с аналогичной эффективностью ТГК способствует воспроизводимости. В то время как параметры затяжки можно адаптировать к различным продуктам, использование продуктов с более низкой потенцией может потребовать длительного воздействия для обеспечения воспроизводимости в сочетании с проверкой доставляемой системной дозы. Кроме того, важно отметить, что в этом исследовании одновременно подвергались воздействию шесть мышей. Например, 10-минутное воздействие со скоростью 2 затяжки/мин распределяется между шестью мышами, а это означает, что изменение количества мышей за сеанс воздействия может повлиять на индивидуальную получаемую дозу. Прозрачная отчетность о количестве животных при одном воздействии имеет важное значение в будущих исследованиях с использованием аналогичного оборудования, поскольку это может существенно повлиять на эффективную дозу, получаемую каждым животным, и, следовательно, на общие результаты исследования. Кроме того, несмотря на усилия по разработке профилей затяжек, которые воспроизводят модели использования человеком, важно отметить, что мыши, подвергшиеся воздействию, не вдыхают полностью каждую затяжку, которая производится. Значительная часть аэрозоля выбрасывается в окружающую среду. Таким образом, проверка дозы, доставленной в системный кровоток после воздействия, имеет решающее значение для окончательной интерпретации данных. Кроме того, для оценки осаждения частиц могут использоваться методы мониторинга аэрозолей, такие как включение специализированных фильтров политетрафторэтилена (ПФТЭ) в систему воздействия для улавливания аэрозольных частиц 30,31. После воздействия содержание ТГК, осажденное на этих фильтрах, может быть извлечено и количественно определено с помощью жидкостной хромато-масс-спектрометрии (LC-MS)32. Кроме того, размер частиц может быть измерен с помощью лазерной дифракции33. Интегрируя данные о концентрации аэрозоля, размере частиц и респираторных параметрах мышей, таких как дыхательный объем и частота дыхания, теоретические вдыхаемые дозы могут быть оценены с большей точностью с использованием вычислительных дозиметрических моделей 34,35,36.
В ингаляционных исследованиях используются два основных метода воздействия: воздействие на все тело и воздействие только через нос. При воздействии на все тело животные не сдерживаются, что позволяет всей поверхности тела вступать в контакт с испытательной атмосферой37. Недостатком этого метода является возможность осаждения тестируемых агентов на шерсти, которая может быть проглочена, когда животное вылизывает себя, что создает непреднамеренныйпуть воздействия. Этого можно избежать, используя только носовую ингаляционную башню. Тем не менее, воздействие только через нос также имеет ограничения. Сдерживание животных может усилить стресс, а некоторые ограничения могут нарушить терморегуляцию39. Такой подход также может стать трудоемким при работе с большими группами животных. Чтобы смягчить эти факторы и избежать искажающих результатов, важно поместить контрольных животных в ограничители внутри экспонировочной башни, получая только смещенный поток воздуха.
Здесь предлагается стандартизированная доза воздействия, которая позволяет достичь физиологически значимых уровней каннабиноидов по сравнению с человеком. Эти базовые измерения закладывают основу для изучения исследователями влияния как низких, так и более высоких доз воздействия путем изменения частоты затяжки и продолжительности воздействия для определения эффективной дозы, желаемой для конкретных экспериментальных потребностей. Будущие исследования направлены на сравнение различных коммерческих продуктов и устройств и оценку их респираторных эффектов с использованием описанного здесь протокола. Учитывая, что исследователи респираторных заболеваний часто используют мышей C57BL/6 и Balb/c, также важно определить, применимы ли представленные здесь результаты к мышам Balb/c для руководства будущими исследованиями. Кроме того, предложенная в протоколе доза подходит для расширенных исследований, изучающих острые или хронические эффекты вейп-продуктов из дистиллята каннабиса, что дает возможность для тщательной оценки безопасности. Учитывая, что путь воздействия – вдыхание, важно досконально понимать влияние этих продуктов на легкие. Изучение того, как хроническое воздействие влияет на механику легких, функцию тканевых резидентных иммунных клеток и восприимчивость к заболеваниям, может дать первоначальное понимание их влияния на физиологию легких. Кроме того, опасения по поводу долгосрочных эффектов этих продуктов распространяются не только на легкие, но и на другие органы. Например, хронические последствия воздействия мощного вейпа ТГК на мозг остаются плохо изученными; однако хроническое воздействие ТГК было связано с когнитивными нарушениями, зависимостью и структурными изменениями в мозге 40,41,42,43. Кроме того, учитывая популярность этих продуктов среди молодежи, их потенциальное влияние на развитие мозга требует исследования. Стремление к этим конечным точкам будет иметь важное значение, поскольку рынок каннабиса продолжает расти, и существует потребность в исследованиях для изучения безопасности новых продуктов. Это жизненно важно, потому что это способствует лучшему пониманию последствий каннабиса и помогает обеспечить безопасность миллионов потребителей каннабиса во всем мире.
Авторы заявляют, что у них нет конфликтов интересов, связанных с этой работой, которые они могли бы раскрыть.
Эта работа была поддержана грантом проекта Канадского института исследований в области здравоохранения (CIHR) 162273. CJB был поддержан Fonds de Recherche du Québec -Santé (FRQS).
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены