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. 2014 Sep-Oct;40(5):564–572. doi: 10.1590/S1806-37132014000500013
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The electronic cigarette: the new cigarette of the 21st century?*

Marli Maria Knorst 1, Igor Gorski Benedetto 2, Mariana Costa Hoffmeister 3, Marcelo Basso Gazzana 4
PMCID: PMC4263338  PMID: 25410845

Abstract

The electronic nicotine delivery system, also known as the electronic cigarette, is generating considerable controversy, not only in the general population but also among health professionals. Smokers the world over have been increasingly using electronic cigarettes as an aid to smoking cessation and as a substitute for conventional cigarettes. There are few available data regarding the safety of electronic cigarettes. There is as yet no evidence that electronic cigarettes are effective in treating nicotine addiction. Some smokers have reported using electronic cigarettes for over a year, often combined with conventional cigarettes, thus prolonging nicotine addiction. In addition, the increasing use of electronic cigarettes by adolescents is a cause for concern. The objective of this study was to describe electronic cigarettes and their components, as well as to review the literature regarding their safety; their impact on smoking initiation and smoking cessation; and regulatory issues related to their use.

Keywords: Smoking, Tobacco Products, Nicotine

Introduction

Smoking is a major public health problem worldwide and is considered by the World Health Organization (WHO) to be one of the leading causes of preventable death.( 1 ) In Brazil, approximately 220,000 tobacco-related deaths occur each year. ( 2 ) Nevertheless, 16.1% of all Brazilian adults are smokers; of those, 17 million are male and 12.5 million are female.( 3 ) Concerns regarding the morbidity and mortality associated with smoking led to the WHO Framework Convention on Tobacco Control (FCTC), which was implemented on February 27, 2005 and was ratified by 177 countries, including Brazil. ( 4 ) Among the guidelines for implementation of the WHO FCTC are the promotion of smoke-free environments and the implementation of smoking cessation projects. In accordance with the WHO FCTC, the Brazilian National Ministry of Health developed a smoking cessation program based on cognitive-behavioral therapy and pharmacological treatment, the program being implemented in the Brazilian Unified Health Care System.( 5 )

Studies of smokers have shown that many would not smoke if they had their time again( 6 ) and that 60-70% wanted to quit smoking.( 7 ) However, without assistance, most of those who attempt to quit smoking relapse, and only 4% remain abstinent at one year.( 8 ) One of the most important factors that make smoking cessation more difficult is nicotine dependence. In this context, the electronic cigarette (EC, also known as e-cigarette) has emerged as a form of nicotine replacement therapy. The EC was developed by Chinese pharmacist Hon Lik and was patented in 2003.( 9 ) Although there is a lack of data on their efficacy and safety, ECs are widely available for purchase on the Internet, as well as being sold directly to consumers in various countries.

Currently, more than 2,500 brands of ECs are sold worldwide.( 10 ) Several of these brands have been acquired by the tobacco industry. In the USA, the price of an EC ranges from U$ 29.95 to U$ 149.95, and the price of an EC cartridge ranges from U$ 9.95 to U$ 19.95.( 11 ) In Brazil, the National Health Surveillance Agency prohibited the commercialization, importation, and advertising of ECs in 2009.( 12 ) Nevertheless, smokers have access to ECs and often seek advice from pulmonologists regarding the recommendations for use and efficacy of ECs. The objective of the present study was to describe ECs and their components, as well as to review the available evidence regarding their role in smoking cessation; their impact on smoking initiation; their safety; and ethical and regulatory issues related to their use.

Characteristics of ECs

The EC is an electronic device that provides users with an aerosol containing nicotine and other additives. The three main components of an EC are a battery, an atomizer, and a cartridge containing nicotine (Figure 1). Nicotine-free ECs are commercialized in some countries.( 13 ) Some ECs have, on one end, a light-emitting diode that lights up when the device is used, thus reminding users that the cigarette is lit. Most electronic nicotine delivery systems mimic traditional forms of tobacco use, i.e., cigarettes, cigars, and pipes; less commonly, electronic nicotine delivery systems resemble daily use objects such as a pen or a USB flash drive, being primarily used by individuals who want to smoke without attracting attention.( 14 )

Figure 1. Electronic cigarette components. LED: light-emitting diode.

Figure 1

Although the components of an EC cartridge vary according to the brand, EC cartridges usually contain nicotine and a component aimed at producing an aerosol (e.g., propylene glycol or glycerol diluted in water). The nicotine concentration in an EC cartridge can vary and might not correspond to that described by the manufacturer.( 15 , 16 ) Some brands of ECs contain flavorings such as fruit extract, vanilla, mint, coffee, and chocolate, which make ECs more attractive, especially to adolescents. Several potentially harmful substances, such as formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, volatile organic compounds, heavy metals, and tobacco-specific nitrosamines, have been identified in nicotine cartridges.( 15 , 17 )

When users draw air through an EC, a sensor detects air flow and heats the liquid in the cartridge, which is vaporized. The aerosol delivers nicotine to EC users, and part of the EC aerosol is released into ambient air when users exhale. The temperature of the EC aerosol ranges from 40°C to 65°C. According to the manufacturers, a single EC cartridge can yield 10-250 puffs, corresponding to 5-30 conventional cigarettes (depending on the brand).( 18 ) Second- and third-generation ECs have recently been developed; they have batteries and atomizers that are more powerful and can deliver higher doses of nicotine, thus increasing the risk of addiction.( 19 )

Prevalence of EC use in adults

Although there is a lack of evidence that the EC is effective in smoking cessation, the interest in ECs is increasing, as is the number of EC users worldwide, most of whom are adult smokers.( 20 - 22 ) Users of ECs identify themselves as "vapers". In the USA, a survey of more than 10,000 adults showed that knowledge of the existence of ECs doubled between 2009 and 2010 (from 16.4% to 32.2%), and the use of ECs nearly quadrupled (from 0.6% in 2009 to 2.7% in 2010).( 23 ) Among active smokers, 11.4% reported having used ECs, and 4.1% reported having used ECs in the past 30 days.( 24 ) In Great Britain, the proportion of regular EC users increased from 2.7% in 2010 to 6.7% in 2012.( 25 ) Data collected between 2010 and 2011 from 5,939 individuals in four countries (the USA, the UK, Canada, and Australia) showed that approximately half of the interviewees (46.6%) were aware of the existence of ECs. However, the proportion of individuals that were aware of the existence of ECs varied significantly among the countries studied, being higher in the USA (73.4%) and the UK (54.4%), where EC use is allowed, and lower in Canada (39.5%) and Australia (20.0%), where EC use has been banned. The rate of experimentation was 7.6% (being 16.3% among those who were aware of ECs), and the rate of current use was 3%; the proportion of current EC users did not vary among the countries studied (p = 0.114).( 26 )

An online forum on smoking cessation and ECs held in England and France in 2010 brought together 3,587 participants (former smokers, 70%; males, 61%; mean age, 41 years). Nicotine-containing ECs were used by 97% of the participants, being used for approximately five months by former smokers. Most reported that ECs helped them quit or reduce smoking (96%). Reasons for EC use included the perception that ECs were less toxic than conventional cigarettes (87%), a reduction in tobacco craving (79%), a reduction in withdrawal symptoms (77%), the fact that ECs were less expensive than tobacco (57%), and control of situations in which smoking was prohibited (39%).( 27 ) One limitation of the study was the selection of a convenience sample. An online survey of 81 smokers showed the pattern of EC use among regular EC users. The median duration of EC use was 100 days, and the median number of puffs/day was 175.( 28 )

A recent systematic review of 49 studies showed that knowledge of the existence of ECs increased from 16% in 2009 to 58% in 2011 and that the use of ECs increased from 1% to 6% in the same period.( 22 )

Adolescent exposure to ECs

Children and adolescents in several countries are aware of and have access to ECs. An online survey of 228 American male adolescents showed that 67% were aware of ECs, although less than 1% reported having experimented with ECs.( 29 ) In a study of 444 Korean adolescents, 10.2% reported having seen or heard of ECs and 0.5% reported having used ECs. Contact with ECs was through the Internet in 46% of cases; friends, in 27.9%; television, in 11.0%; books, in 9.3%; and others, in 5.4%. Male adolescents were 6.3 times more likely to use ECs than were female adolescents, and adolescents with smokers in the family were 3.4 times more likely to use ECs than were those without.( 30 )

The prevalence of EC use and conventional cigarette smoking among US adolescents in grades 6th-12th in the 2011-2012 period was assessed in a cross-sectional study (National Youth Tobacco Survey).( 31 ) The results showed that EC experimentation and recent EC use nearly doubled in the study period. The use of ECs increased from 3.3% to 6.8% (p < 0.05), the use of conventional cigarettes increased from 1.1% to 2.1% (p < 0.05), and the use of both ECs and conventional cigarettes increased from 0.8% to 1.6% (p = 0.05) in the study period. There were no differences between the adolescents in the 6th-8th grade and those in the 9th-12th grade regarding the aforementioned increases. The study also showed that, in 2012, 9.3% of all EC experimenters reported never smoking conventional cigarettes and that 76% of all regular EC users reported smoking conventional cigarettes regularly.( 32 )

A study conducted in eight schools in North Carolina, USA, and involving 4,444 adolescents in the 11-19 year age bracket showed that 4.9% reported the use of ECs, 1.5% having reported the use of ECs in the past month. Although EC use was more common among conventional cigarette smokers, 12% of all EC users had never smoked conventional cigarettes.( 33 )

The Internet advertising and online marketing of ECs, even in countries where ECs have been banned, can encourage EC use and allow adolescents to have access to ECs. In addition, data from the aforementioned studies( 29 - 33 ) suggest that EC experimentation induces continued use of conventional cigarettes during adolescence. Therefore, measures aimed at reducing the appeal of EC use and prohibiting the sale of ECs to adolescents are essential to minimize the risk of tobacco and EC use.

Safety of EC use

The safety of electronic nicotine delivery systems has yet to be scientifically demonstrated, and health risks of EC use have yet to be determined. Most EC safety issues are due to the lack of appropriate regulation and inconsistent quality control. Because of the lack of regulation and surveillance, the quality of ECs, the amount of nicotine delivered, and the components of EC cartridges vary widely across brands.( 15 ) Therefore, EC users cannot know the exact composition of the product that they are using.

Adverse effects of EC use might be due to variations in the nicotine content of EC cartridges. According to the manufacturers, the nicotine content of an EC cartridge can range from 6 mg to 24 mg; however, nicotine concentrations as high as 100 mg per cartridge have been detected. Therefore, the risk of poisoning should be taken into consideration. When nicotine is inhaled, is ingested, or comes into contact with the skin, it can be dangerous to the health of vulnerable individuals, such as children, youth, pregnant women, lactating women, individuals with heart disease, and the elderly. Large quantities of nicotine (i.e., 0.5-1.0 mg of nicotine per kg of body weight) can be lethal, and it is therefore recommended that ECs, EC cartridges, and refills be kept out of the reach of children.( 14 , 16 )

The health risks of EC use might also be associated with the various substances found in EC refill cartridges. One such substance is propylene glycol, in which nicotine is suspended and which is used in order to generate the EC aerosol. Data on the harmful effects of inhaling propylene glycol are scarce. Eye irritation and upper airway irritation, as well as cough and mild airway obstruction, have been reported to occur in individuals without asthma after short-term exposure to the propylene glycol mist created by an artificial smoke generator.( 34 )

Other potentially harmful substances, including irritants and toxins such as diethylene glycol, formaldehyde, acetaldehyde, and acrolein, were detected in some EC brands.( 17 ) Nitrosamines, which are well-recognized carcinogens,( 35 ) as well as tobacco-specific impurities, were found in low concentrations in two brands of ECs.( 17 ) The EC might contain flavorings, which are added to EC cartridges in order to make ECs more palatable. Although these substances are routinely used food flavorings, the effects of inhaling them are unknown.

By the first quarter of 2012, the US Food and Drug Administration had received 49 reports of adverse events related to the use of ECs. Of those adverse events, 8 were considered serious, including pneumonia and chest pain; the remaining events were characterized as mild and included headache and cough.( 36 ) Among other symptoms, headache, mouth and throat irritation, salivation, sweating, weakness, palpitations, nausea, vomiting, and diarrhea were reported in a study evaluating acute adverse effects 2.5 h after EC use. However, all of the aforementioned effects were mild.( 37 ) In three prospective studies in which smokers used ECs for 6 or 12 months, no serious adverse events were observed, and the main complaints were cough, headache, and mouth and throat irritation. The symptoms resolved or subsided with continued EC use.( 38 - 41 )

In vivo and in vitro studies have evaluated the impact of EC aerosol on blood cells and the cytotoxic effect of EC aerosol on myocardial cells. In an in vivo study, one group of authors found that neither active EC use nor passive exposure to EC aerosol for 30 min affected leukocyte, lymphocyte, or granulocyte counts.( 42 ) In an in vitro study, another group of authors evaluated the cytotoxic effects that the aerosol produced by 20 EC brands had on myocardial cells in culture.( 43 ) Although some samples were found to have cytotoxic effects on myocardial cells, the cytotoxicity of EC aerosol was found to be lower than was that of conventional cigarette smoke.( 43 )

The effects of EC use on lung function have been studied, although only after acute exposure. Neither active EC use for a few minutes (in smokers) nor passive exposure to EC aerosol for 1 h (in nonsmokers) had any effect on FEV1.( 44 ) In contrast, EC use for 5 min increased airway resistance and reduced the fraction of exhaled nitric oxide in adult smokers without comorbidities.( 45 ) Increased airway resistance can precede changes in PEF and FEV1 in experimentally induced airflow obstruction.( 46 ) Nitric oxide is recognized to play a role in the pathophysiology of smoking-related airway disease; in addition, nitric oxide is related to eosinophilic inflammation and bronchial hyperreactivity, as well as being a marker of oxidative stress.( 47 ) Taken together, the aforementioned findings suggest that short-term EC use induces pulmonary changes. Long-term effects of EC use on lung function have yet to be studied.

Given that ECs do not generate the smoke that is associated with the combustion of tobacco, EC use is generally considered safer than tobacco use. This "relative safety" can be appealing to users; however, the chemicals used in ECs have yet to be fully disclosed, and data on the environmental pollution generated by the use of ECs in enclosed spaces are scarce. One study evaluated the air quality in a room in which 9 individuals used ECs. The results showed substantial quantities of 1,2-propanediol, glycerin, and nicotine, as well as high concentrations of particulate matter of 2.5 mm in diameter, together with a 20% increase in the levels of polycyclic aromatic hydrocarbons and an increase in the levels of aluminum and total particulate matter. The concentration of exhaled nitric oxide increased in 7 of the 9 individuals studied.( 48 ) In addition, there are currently no data on the safety of long-term EC use.( 14 )

Efficacy of ECs in smoking cessation

There are currently few available data on ECs. According to the WHO, there is no scientific evidence for the use of ECs as a substitute for conventional cigarettes or as an aid to smoking cessation. In addition, unlike approved nicotine replacement therapies (e.g., nicotine patches, gum, and lozenges), ECs deliver nicotine directly to the lungs and therefore must be further studied.( 14 )

A comparison of different EC brands showed varying concentrations of nicotine in the cartridges, as well as varying aerosol content and inconsistent nicotine delivery. After EC use, plasma nicotine levels remained unchanged in all of the patients in two studies( 49 , 50 ) and in approximately one third of the cases in another study.( 51 ) However, in regular EC users, plasma nicotine levels can increase,( 52 ) although serum cotinine levels have been found to vary widely among individuals.( 37 )

Several studies have evaluated the impact of ECs on the urge to smoke and on cravings. In a randomized crossover study sponsored by an EC manufacturer, an electronic nicotine delivery device containing 16 mg of nicotine was found to be more effective than placebo in relieving morning withdrawal symptoms following overnight abstinence in 40 smokers. The effects of the electronic nicotine delivery device on nicotine withdrawal symptoms were comparable to those of a nicotine inhaler but lower than those of conventional cigarettes.( 51 ) One group of authors( 53 ) studied the effects of an EC on the urge to smoke, nicotine withdrawal symptoms, and cognition in 86 patients randomly divided into three groups: a) 18-mg nicotine EC (the nicotine group); b) nicotine-free EC (the placebo group); and c) just hold the EC (the just hold group). Within 20 min after EC use, the urge to smoke and nicotine withdrawal symptoms were significantly reduced in the nicotine and placebo groups in comparison with the just hold group. Regarding the reduction in the urge to smoke, the nicotine EC was significantly superior to placebo in males but not in females. However, memory test results were significantly better in the nicotine group. In another crossover study, an acute exposure protocol consisting of 10 sequential puffs, 30 s apart, was used in order to compare four experimental conditions: an EC brand with a 16-mg nicotine cartridge; another EC brand with a 16-mg nicotine cartridge; own brand cigarettes; and an unlit cigarette (placebo). When compared with placebo, one of the EC brands tested reduced craving; however, the effect was lower than was that of conventional cigarettes.( 50 )

Few studies have evaluated the effects of EC use on smoking reduction and cessation within 6-24 months. Two randomized controlled clinical trials and three prospective before-and-after studies are described in Chart 1. One of the clinical trials( 13 ) compared a 16-mg nicotine EC with 21-mg nicotine patches and a nicotine-free EC, whereas the other( 40 ) compared a 7.2-mg nicotine EC with a nicotine-free EC. Both trials lasted 12 weeks, and neither found significant differences between groups in terms of smoking reduction or smoking cessation rates at 6 or 12 months. ( 13 , 40 ) The three prospective uncontrolled studies involved a small number of smokers unwilling to quit (one of the groups consisting of schizophrenic patients) and found smoking cessation rates of 22.5%, 14.3%, and 12.5% at 6 months, 12 months, and 24 months, respectively.( 38 , 39 , 41 ) In addition, an online survey of 5,000 individuals who had purchased a particular brand of ECs was conducted 7 months after the purchase and showed high rates of smoking reduction (66.8%) and smoking cessation (31.0%) at 6 months among the 222 questionnaire respondents.( 54 ) However, one limitation of that study was that the survey response rate was low, i.e., 4.5%; if the survey nonrespondents were to be considered smokers, the smoking cessation rate would be 1.4%.( 54 )

Chart 1. Clinical studies evaluating the effects of electronic cigarettes on smoking reduction and smoking cessation. CO: carbon monoxide; EC: electronic cigarette; and G1, G2, and G3: groups 1, 2, and 3.

Chart 1

The studies described above show a low rate of smoking cessation with the use of ECs in a population relying on self-treatment and self-reporting smoking cessation. However, a survey of EC users showed frequent and prolonged EC use (approximately 20 times per day for more than 1 year), often in association with conventional cigarettes.( 55 ) In addition, some smokers with no intention to quit use ECs as a substitute for conventional cigarettes in places where smoking is prohibited. Therefore, EC use modulated by the need for nicotine can contribute to the maintenance of nicotine dependence.

Advertisement, impact on public health, and regulatory issues

Manufacturers of ECs have used aggressive advertising to encourage EC use. The main arguments used by the EC industry are the health benefits of ECs in comparison with conventional cigarettes, smoking reduction, smoking cessation, minimal passive exposure, and the possibility of using ECs in places where smoking is prohibited. ( 55 ) In 2012, a large tobacco company (Lorillard Tobacco Company) acquired an EC brand and began to run television and Internet advertisements starring celebrities and suggesting that the EC is glamorous and modern.( 56 , 57 ) These strategies have proven useful, given that EC use has increased.

Professionals working to reduce tobacco consumption are increasingly concerned about the impact of ECs on public health. The reasons for this concern are as follows: the lack of data on the efficacy of ECs in smoking cessation; the potential to induce nicotine addiction in nonsmokers, especially children and adolescents; the simultaneous use of conventional cigarettes and ECs, reducing smoking cessation attempts; the possibility that ECs will undermine tobacco-free environments, making smoking acceptable; and exposure to a new form of pollution in places where smoking has been banned.( 10 , 58 )

In the USA, ECs have yet to be regulated as drugs or tobacco products.( 10 ) In the European Union and the UK, it has been proposed that ECs be regulated as medicinal products.( 59 ) Through regulation, ECs have been banned in Australia, Canada, Singapore, and Brazil because of the lack of data on their safety and efficacy.( 12 , 16 )

How to counsel patients regarding EC use

On the basis of the aforementioned information, pulmonologists can and should counsel patients seeking information on ECs. Chart 2 shows EC issues that can be addressed. It is possible that patients seeking information on ECs are motivated to quit smoking. Cognitive-behavioral therapy should be offered to all smokers. Smoking cessation guidelines( 60 ) contain scientifically proven information on how to help patients quit smoking. Nicotine withdrawal treatment is available in the public health system.( 5 ) For smokers with a high level of dependence, the combined use of medications to control withdrawal symptoms can increase treatment effectiveness. Nicotine replacement therapy, bupropion, and varenicline are treatment options approved by the Brazilian National Health Surveillance Agency.

Chart 2. Counseling patients on the use of electronic cigarettes EC: electronic cigarette; and ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária (National Health Surveillance Agency).

Chart 2

Final considerations

The EC is an electronic nicotine delivery system that has gained popularity in recent years. However, EC sales are prohibited in Brazil. The dose of nicotine delivered and the contents of EC cartridges vary widely across EC brands. Short-term adverse health effects of EC use have been reported. The long-term toxicity of ECs has yet to be studied. Data on the efficacy of ECs in smoking cessation are scarce, and the role of ECs in inducing smoking cessation has yet to be confirmed. Prolonged use of ECs by smokers might perpetuate nicotine addiction, and EC use during adolescence might encourage smoking initiation. Therefore, a smoking cessation approach based on cognitive-behavioral therapy and the use of drugs approved by regulatory agencies in order to control nicotine withdrawal symptoms should be recommended for smokers who want to quit smoking.

Footnotes

Financial support: None

*

Study carried out under the auspices of the Graduate Program in Pulmonology, Federal University of Rio Grande do Sul, and at the Porto Alegre Hospital de Clínicas, Porto Alegre, Brazil

Contributor Information

Marli Maria Knorst, Federal University of Rio Grande do Sul School of Medicine; and Physician. Department of Pulmonology, Porto Alegre Hospital de Clínicas, Porto Alegre, Brazil.

Igor Gorski Benedetto, Graduate Program in Pulmonology, Federal University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil.

Mariana Costa Hoffmeister, Federal University of Rio Grande do Sul School of Medicine, Porto Alegre, Brazil.

Marcelo Basso Gazzana, Department of Pulmonology, Porto Alegre Hospital de Clínicas; and Department of Pulmonology and Thoracic Surgery, Moinhos de Vento Hospital, Porto Alegre, Brazil.

References

J Bras Pneumol. 2014 Sep-Oct;40(5):564–572. [Article in Portuguese]

Cigarro eletrônico: o novo cigarro do século 21?*

Marli Maria Knorst 1, Igor Gorski Benedetto 2, Mariana Costa Hoffmeister 3, Marcelo Basso Gazzana 4

Introdução

O tabagismo é um importante problema de saúde pública no mundo e é considerado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como uma das principais causas de morte passíveis de prevenção.( 1 ) No Brasil ocorrem cerca de 220 mil mortes/ano relacionadas ao uso do tabaco. ( 2 ) Apesar disso, na população adulta brasileira, 16,1% são tabagistas, sendo 17 milhões de homens e 12,5 milhões de mulheres.(3) A preocupação com a morbidade e a mortalidade associadas ao tabagismo desencadeou uma iniciativa da OMS - a Convenção Quadro para o Controle do Tabaco, implementada em 27 de fevereiro de 2005 e ratificada por 177 países, dentre os quais o Brasil.( 4 ) Entre as diretrizes dessa convenção estão a promoção de ambientes livres de fumo de tabaco e a implantação de projetos para a cessação do tabagismo. O Ministério da Saúde do Brasil, em concordância com a convenção quadro da OMS, estruturou e difundiu na rede pública do Sistema Único de Saúde um programa de abordagem do tabagismo baseado em terapias cognitivo-comportamental e medicamentosa.( 5 )

Estudos realizados com tabagistas mostram que, se pudessem voltar atrás no tempo, muitos não teriam iniciado a fumar( 6 ) e que 60-70% desses queriam parar de fumar.( 7 ) Entretanto, sem ajuda, a maioria das pessoas que tenta cessar o uso do cigarro recai, e somente 4% permanecem abstinentes em um ano.( 8 ) Um dos fatores mais importantes que dificultam a cessação do tabagismo é a dependência de nicotina. Nesse contexto, o cigarro eletrônico (CE, também referido como e-cigarette em inglês) surgiu como uma forma de reposição de nicotina. Ele foi desenvolvido pelo farmacêutico chinês Hon Lik e patenteado em 2003.( 9 ) Embora com dados precários sobre sua eficácia e segurança de uso, o CE vem tendo sua comercialização disseminada através da Internet, bem como diretamente ao consumidor em vários países.

Atualmente, mais de 2.500 marcas de CE são vendidas no mundo.( 10 ) Diversas dessas marcas foram adquiridas pela indústria do tabaco. O custo do CE nos EUA varia de U$ 29,95 a U$ 149,95 e, do cartucho, de U$ 9,95 a U$ 19,95. ( 11 ) No Brasil, a comercialização, a importação e a propaganda do CE foram proibidas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária em 2009.( 12 ) Apesar disso, os tabagistas têm acesso ao dispositivo e com frequência procuram o pneumologista para questionar sobre a indicação e a eficácia do mesmo. O objetivo do presente estudo foi descrever o CE e revisar as evidências disponíveis sobre o papel do CE na cessação do tabagismo, seu impacto na iniciação do tabagismo, a segurança no uso do CE, assim como aspectos éticos e regulatórios relacionados com esse tipo de dispositivo de reposição de nicotina.

Características do CE

O CE é um dispositivo eletrônico que fornece aos usuários doses de nicotina e outros aditivos em aerossol. São três os componentes principais do CE: uma bateria, um atomizador e um cartucho contendo nicotina (Figura 1). Em alguns países é comercializada uma versão de CE sem nicotina. ( 13 ) Alguns CEs têm um indicador luminoso na ponta que acende quando o usuário usa o aparelho, lembrando-o assim que o cigarro está aceso. A maioria dos sistemas eletrônicos de liberação de nicotina imita as formas tradicionais de utilização do tabaco, isto é, o cigarro, o charuto ou o cachimbo; menos frequentemente, o CE tem a forma de um objeto de uso diário, como uma caneta ou um pen drive, sendo usado principalmente por indivíduos que querem fumar sem chamar a atenção.( 14 )

Figura 1. Componentes do cigarro eletrônico. LED: light-emitting diode (díodo emissor de luz).

Figura 1

A constituição do cartucho varia de acordo com a marca comercial e geralmente possui nicotina e um componente para produzir o aerossol (por exemplo, propilenoglicol ou glicerol diluído em água). O nível de nicotina no cartucho pode variar e não corresponder à concentração descrita pelo fabricante.( 15 , 16 ) Algumas marcas de CE podem conter substâncias que modificam o sabor, como extrato de frutas, baunilha, menta, café ou chocolate, tornando o CE mais atrativo principalmente para adolescentes. Diversas substâncias potencialmente danosas, como formaldeído, acetaldeído, acroleína, compostos orgânicos voláteis, metais pesados e nitrosaminas derivadas do tabaco, foram identificadas nos cartuchos de nicotina.( 15 , 17 )

Quando o usuário aspira o dispositivo, um sensor detecta o fluxo de ar e aquece o líquido do cartucho, causando a evaporação. O vapor libera a nicotina para o usuário, e uma parte do vapor pode ser liberada no ar ambiente quando o usuário exala. A temperatura do vapor atinge 40-65°C. De acordo com informações dos fabricantes, um cartucho pode gerar de 10 a 250 jatos, o que poderia corresponder, dependendo da marca, a 5-30 cigarros.( 18 ) Recentemente foram desenvolvidos CEs de segunda e terceira geração, com baterias e vaporizadores mais potentes, capazes de liberar doses maiores de nicotina, aumentando assim o risco de dependência.( 19 )

Prevalência do uso do CE em adultos

Embora haja falta de evidências demonstrando a eficácia do CE na cessação do tabagismo, cresce o número de interessados sobre o assunto, assim como o número de consumidores no mundo, sendo a maioria constituída por adultos tabagistas.( 20 - 22 ) Os usuários do CE se autodenominam vapers. Nos EUA, uma pesquisa com mais de 10.000 indivíduos adultos mostrou que o conhecimento da existência do CE duplicou entre 2009 e 2010 (de 16,4% para 32,2%), e o uso do CE praticamente quadruplicou, passando de 0,6% em 2009 para 2,7% em 2010.( 23 ) Entre tabagistas ativos, 11,4% referiram terem usado o CE, e 4,1% relataram seu uso nos últimos 30 dias.( 24 ) Na Grã-Bretanha, a taxa de usuários regulares do CE aumentou de 2,7% em 2010 para 6,7% em 2012.( 25 ) Dados obtidos de 5.939 indivíduos em quatro países (EUA, Reino Unido, Canadá e Austrália) entre 2010 e 2011 mostraram que cerca da metade dos indivíduos entrevistados (46,6%) tinham conhecimento da existência do CE. Entretanto, a taxa de indivíduos cientes da existência do CE variou significativamente entre os países, sendo maior nos EUA (73,4%) e no Reino Unido (54,4%), onde o acesso ao CE é permitido e menor no Canadá (39,5%) e Austrália (20,0%), onde o CE foi banido. A taxa de experimentação foi de 7,6% (16,3% entre os que conheciam o CE) e a de uso atual foi de 3%; a proporção de consumidores atuais do CE não variou entre os diferentes países (p = 0,114).( 26 )

Um fórum on-line dedicado à cessação do tabagismo e ao CE, realizado na Inglaterra e na França em 2010, reuniu 3.587 participantes (70% ex-tabagistas, 61% homens, com média de idade de 41 anos). O CE com nicotina foi usado por 97% dos participantes, sendo usado por cerca de cinco meses entre ex-tabagistas. A maioria referiu que o CE os ajudou a parar de fumar ou a reduzir o consumo (96%). Dentre as razões para o uso do CE, foram relatados a percepção de que o CE seria menos tóxico que o cigarro (87%), a redução da fissura pelo tabaco (79%), a redução dos sintomas de abstinência (77%), o custo inferior ao tabaco (57%) e o controle de situações nas quais era proibido fumar (39%).( 27 ) Uma das limitações do estudo foi a seleção da amostra por conveniência. Outra pesquisa on-line realizada com 81 tabagistas mostrou o padrão de consumo de usuários regulares do CE. A mediana do tempo de uso do CE foi de 100 dias, e a do número de jatos/dia foi de 175.( 28 )

Uma revisão sistemática recente que incluiu 49 estudos mostrou que o conhecimento da existência do CE passou de 16% em 2009 para 58% em 2011 e que o uso do CE aumentou de 1% para 6% no mesmo período.( 22 )

Exposição de adolescentes ao CE

O CE é conhecido e é acessível para uso de crianças e adolescentes em diversos países. Uma pesquisa on-line com 228 adolescentes americanos do sexo masculino mostrou que 67% conheciam o CE, embora menos de 1% afirmassem tê-lo experimentado.( 29 ) Em um estudo com 444 adolescentes coreanos, 10,2% referiram ter visto ou ouvido sobre o CE, e 0,5% relataram tê-lo usado. A rota de contato com o CE foi a Internet, em 46% dos casos; amigos, em 27,9%; televisão, em 11,0%; livros, em 9,3%; e outros, em 5,4%. A probabilidade de usar CE foi 6,3 vezes maior entre adolescentes meninos que entre meninas e 3,4 vezes maior nos adolescentes com tabagistas na família que naqueles sem tabagistas na família.( 30 )

A prevalência do uso de CE e de cigarros convencionais em alunos do 6° ao 12° ano entre os anos de 2011 e 2012 foi estudada nos EUA através de uma pesquisa transversal (National Youth Tobacco Survey).( 31 ) Os resultados mostraram que tanto a experimentação como o uso recente de CE praticamente duplicou em 1 ano. O uso de CE aumentou de 3,3% para 6,8% (p < 0,05), o uso de cigarro convencional aumentou de 1,1% para 2,1% (p < 0,05), enquanto o uso de ambos foi de 0,8% para 1,6% (p = 0,05) no período de estudo. Não houve diferenças nesses incrementos quando foram comparados os grupos de alunos do 6° ao 8° ano e do 9° ao 12° ano de ensino. O estudo mostrou ainda que, em 2012, entre os experimentadores de CEs, 9,3% referiram nunca fumar cigarros convencionais, e, entre os usuários regulares do CE, 76% referiram fumar regularmente cigarros tradicionais.( 32 )

Outro estudo realizado em oito escolas da Carolina do Norte (EUA) com 4.444 adolescentes entre 11 e 19 anos relatou o uso de CE em 4,9% dos estudantes, sendo que 1,5% referiam seu uso no último mês. Embora o uso do CE fosse mais comum entre os adolescentes que já fumassem, 12% dos consumidores de CE nunca haviam usado o cigarro tradicional.( 33 )

Tanto a propaganda na Internet como a comercialização on-line do CE, mesmo nos países nos quais o produto foi banido, podem estimular o consumo e permitem que os adolescentes tenham acesso ao produto. Adicionalmente, os dados dos estudos acima citados( 29 - 33 ) sugerem que a experimentação do CE poderia induzir o uso continuado de cigarros tradicionais nessa fase crítica da vida. Assim, ações que reduzam o apelo do consumo de CE e que proíbam sua venda a adolescentes são fundamentais para minimizar o risco do consumo do tabaco e/ou do CE.

Segurança do uso de CE

A segurança dos sistemas eletrônicos de liberação da nicotina não foi cientificamente demonstrada, e o risco potencial para a saúde do usuário ainda permanece indeterminado. A maior parte dos problemas de segurança relacionada ao CE é devida à ausência de regulação adequada e de inconsistências no seu controle de qualidade. A falta de regulação e de fiscalização resulta numa variabilidade grande na qualidade dos dispositivos, na quantidade de nicotina dispensada e nos demais constituintes do cartucho entre as diferentes marcas.( 15 ) Assim, o consumidor não tem como saber a real constituição do produto que está usando.

Efeitos adversos do CE podem resultar do conteúdo variável de nicotina no cartucho. Segundo a informação dos fabricantes, a quantidade de nicotina por cartucho pode variar de 6-24 mg; entretanto, algumas vezes, doses de até 100 mg foram detectadas por cartucho. Portanto, o risco de intoxicação deve ser considerado. A nicotina, ao ser inalada, ingerida ou ao entrar em contato com a pele, pode ser perigosa para a saúde de grupos vulneráveis, como crianças, jovens, gestantes, nutrizes, portadores de doenças cardíacas e idosos. A nicotina em grandes quantidades (0,5-1,0 mg por kg de peso corporal) pode ser letal, sendo recomendado que o CE, seu cartucho e acessórios de recarga sejam mantidos fora do alcance de crianças.( 14 , 16 )

Os riscos à saúde podem também estar associados com as diferentes substâncias encontradas nos cartuchos substituíveis do CE. Uma delas é o propilenoglicol, que é a substância na qual a nicotina fica em suspensão e serve para gerar o vapor. Dados sobre os efeitos nocivos da inalação do propilenoglicol são escassos. Irritação ocular e das vias aéreas superiores, assim como a presença de tosse e obstrução leve das vias aéreas, foram descritas após a exposição curta à névoa de propilenoglicol criada por um gerador de fumaça artificial em alguns indivíduos não asmáticos.( 34 )

Outras substâncias potencialmente nocivas, incluindo irritantes e toxinas, como dietilenoglicol, formaldeído, acetaldeído e acroleína, também foram detectadas em algumas marcas de CE.( 17 ) Nitrosaminas, que são carcinógenos bem reconhecidos,( 35 ) assim como impurezas específicas relacionadas ao tabaco, foram encontradas em concentrações baixas em duas marcas comerciais de CE.( 17 ) O CE pode conter substâncias aromatizantes, que são acrescentadas ao cartucho para tornar o CE mais palatável. Embora essas substâncias sejam condimentos alimentares usados na rotina, os efeitos da inalação das mesmas não são conhecidos.

Nos EUA, a Food and Drug Administration recebeu, até o primeiro trimestre de 2012, 49 relatos de eventos adversos com o uso do CE. Desses, 8 foram considerados eventos graves, incluindo pneumonia e dor torácica, e os demais foram caracterizados como leves, e incluíram cefaleia e tosse.( 36 ) Um estudo que avaliou os efeitos adversos agudos após 2,5 h de uso do CE relatou cefaleia leve, irritação de boca e garganta, salivação, sudorese, fraqueza, palpitações, náuseas, vômitos e diarreia entre os principais sintomas. Entretanto, tais efeitos foram leves.( 37 ) Em três estudos prospectivos nos quais tabagistas usaram o CE por 6 ou 12 meses, não foram observados eventos adversos graves, e as principais queixas relatadas foram tosse, cefaleia e irritação na boca e garganta. Os sintomas desapareceram ou reduziram de intensidade com o uso.( 38 - 41 )

Estudos in vivo e in vitro avaliaram o impacto do vapor do CE sobre as células sanguíneas e o efeito citotóxico sobre as células miocárdicas. Num estudo in vivo, o vapor do CE, tanto no seu uso ativo como na exposição passiva por 30 min, não alterou as contagens de leucócitos, linfócitos e granulócitos.( 42 ) Outro estudo in vitro avaliou o potencial citotóxico do vapor proveniente de 20 marcas de CE para células miocárdicas em cultura.( 43 ) Os autores demonstraram que algumas amostras apresentavam efeitos citotóxicos para células miocárdicas, embora a citotoxicidade do vapor do CE fosse menor que a da fumaça do cigarro tradicional.( 43 )

Os efeitos do CE sobre a função pulmonar foram estudados apenas após sua exposição aguda. O uso do CE por tabagistas durante alguns minutos, assim como a exposição passiva de não tabagistas ao CE durante 1 h, não apresentou efeitos sobre o VEF1.( 44 ) Por outro lado, o uso do CE durante 5 min aumentou a resistência nas vias aéreas e reduziu a fração de óxido nítrico exalado em tabagistas adultos sem outras doenças.(45) O aumento da resistência nas vias aéreas pode preceder as alterações no PFE e no VEF1 na obstrução ao fluxo aéreo induzida experimentalmente.( 46 ) Reconhecidamente, o óxido nítrico desempenha um papel na fisiopatologia das doenças das vias aéreas associadas ao tabagismo, está relacionado à inflamação eosinofílica e à hiperreatividade brônquica e é um marcador de estresse oxidativo.( 47 ) Observados em conjunto, os achados acima sugerem que alterações pulmonares são induzidas pelo uso do CE em curto prazo. Efeitos sobre a função pulmonar em longo prazo não foram estudados.

Como o CE não gera a fumaça que está associada com a combustão do tabaco, a sua utilização é geralmente considerada mais segura para os consumidores do que o tabaco. Essa "segurança relativa" pode ser atraente para os consumidores; no entanto, os produtos químicos utilizados no CE não foram totalmente revelados, e dados sobre a poluição ambiental gerada pelo uso do CE em ambientes fechados são escassos. Um estudo avaliou a qualidade do ar num ambiente com 9 indivíduos usando o CE. Os resultados mostraram quantidades substanciais de 1,2-propanodiol, glicerina e nicotina, altas concentrações de material particulado com 2,5 mm, um incremento de 20% nos níveis de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e um aumento nos níveis de alumínio e de material particulado total. A concentração de óxido nítrico no ar exalado aumentou em 7 dos 9 indivíduos.( 48 ) Adicionalmente, dados de segurança associados ao uso do CE em longo prazo também não estão disponíveis.( 14 )

Eficácia do CE na cessação do tabagismo

Os dados disponíveis sobre o CE até o momento são muito limitados. Segundo a OMS, não há comprovação científica para o uso de CEs como substitutivo ou auxiliar na cessação do consumo do tabaco. Do mesmo modo, a forma de administração da nicotina diretamente para o pulmão difere das formas liberadas de reposição da nicotina (adesivo, goma e pastilhas) e precisa ser estudada.( 14 )

A comparação de CEs de diferentes marcas mostrou concentrações variáveis de nicotina nos cartuchos, assim como inconsistências no conteúdo dos jatos e na liberação da nicotina. Após uso do CE, os níveis plasmáticos de nicotina permaneceram inalterados em todos os pacientes em dois estudos,( 49 , 50 ) e em cerca de um terço dos casos em outro estudo.( 51 ) Entretanto, em usuários habituais de CEs, os níveis plasmáticos de nicotina podem aumentar,( 52 ) embora uma grande variabilidade individual nos níveis séricos de cotinina tenha sido observada.( 37 )

Diversos estudos avaliaram o impacto do CE sobre o desejo de fumar e sobre a fissura. Num estudo randomizado e cruzado patrocinado por um fabricante de CE, o dispositivo contendo 16 mg de nicotina foi mais efetivo que o placebo para aliviar os sintomas de abstinência pela manhã em 40 indivíduos que ficaram sem fumar durante a noite. Os efeitos do CE sobre os sintomas de abstinência da nicotina foram comparáveis ao do inalador de nicotina, porém inferiores ao do próprio cigarro.( 51 ) Um grupo de autores( 53 ) estudou os efeitos sobre o desejo de fumar, os sintomas de abstinência e a cognição em 86 pacientes randomizados em três grupos: a) uso de CE (18 mg nicotina); b) uso do mesmo dispositivo sem nicotina; ou c) apenas segurar o CE. Em 20 min após seu uso, foi observada uma redução no desejo de fumar e nos sintomas de abstinência à nicotina com o uso do CE com nicotina e placebo em comparação com o grupo que apenas segurou o CE. A redução do desejo de fumar com o CE com nicotina, em comparação com o do grupo placebo, foi significativamente diferente apenas nos homens. Entretanto, o grupo que recebeu nicotina apresentou resultados significativamente melhores em testes de memória. Em outro estudo cruzado, foram comparados, em um protocolo de exposição aguda com 10 tragadas sequenciais a intervalos de 30 s entre as mesmas, duas marcas de CE com 16 mg de nicotina, um cigarro habitualmente usado pelo indivíduo e um cigarro não aceso (placebo). A redução da fissura em relação ao uso de placebo foi observada com uma das duas marcas de CE; entretanto, o efeito foi inferior ao do cigarro tradicional.( 50 )

Poucos estudos avaliaram os efeitos do CE na redução e na cessação do tabagismo num período de 6 a 24 meses. Dois ensaios clínicos randomizados controlados e três estudos prospectivos tipo antes e depois estão descritos no Quadro 1. Um dos ensaios clínicos( 13 ) comparou o uso de CE (16 mg de nicotina) com o de adesivos de nicotina (21 mg) e de CE sem nicotina, enquanto o outro( 40 ) comparou o uso de CE (7,2 mg de nicotina) com o de CE sem nicotina. Ambos os ensaios, administrados por 12 semanas, não encontraram diferenças significativas entre os grupos na redução do número de cigarros ou nas taxas de cessação em 6 ou 12 meses.( 13 , 40 ) Os três estudos prospectivos não controlados, realizados com um pequeno número de tabagistas que não pensavam em parar de fumar (um dos grupos era constituído por pacientes esquizofrênicos), descreveram taxas de cessação em 6, 12 e 24 meses de 22,5%, 14,3% e 12,5%, respectivamente. ( 38 , 39 , 41 ) Ainda, uma pesquisa on-line realizada com 5.000 indivíduos que adquiriram o CE de uma determinada marca, 7 meses após a aquisição, mostrou altas taxas de redução do consumo (66,8%) e de cessação (31,0%) em 6 meses entre os 222 respondedores do questionário.( 54 ) Entretanto, aquele estudo apresentou a limitação de que somente 4,5% dos indivíduos convidados responderam o questionário; se os indivíduos que não responderam o questionário fossem considerados como fumantes, a taxa de cessação seria de 1,4%.( 54 )

Quadro 1. Estudos clínicos que avaliaram os efeitos do cigarro eletrônico na redução e na cessação do tabagismo ECR: ensaio clínico randomizado; CO: monóxido de carbono; CE: cigarro eletrônico; e G1, G2 e G3: grupos 1, 2 e 3.

Quadro 1

Os estudos descritos acima evidenciam uma baixa taxa de abandono do tabagismo com a utilização do CE em uma população que se autotrata e faz autorrelato da cessação do tabagismo. Por outro lado, a pesquisa com usuários descreveu o uso frequente e prolongado do CE, cerca de 20 vezes por dia por mais de 1 ano, muitas vezes associado ao uso do cigarro convencional.( 55 ) Ainda, alguns tabagistas, sem a mínima intenção de parar de fumar, utilizam o CE como substituto do cigarro convencional em locais onde é proibido fumar. Assim, o uso do CE modulado pela necessidade do consumo de nicotina pode contribuir para a manutenção da dependência de nicotina.

Propaganda, impacto sobre a saúde pública e aspectos regulatórios

As companhias que produzem CEs têm usado propagandas agressivas para estimular o seu uso. Os principais argumentos usados pela indústria são os benefícios à saúde em comparação com o cigarro tradicional, a redução do consumo de cigarros, a cessação do tabagismo, a minimização da exposição passiva e a possibilidade de uso dos CEs em locais onde o fumo é proibido.( 55 ) Em 2012, uma grande corporação de tabaco (Lorillard Tobacco Company) adquiriu uma marca de CE e passou a divulgar comerciais com celebridades na televisão e na Internet, sugerindo que o CE é glamoroso e moderno.( 56 , 57 ) Essas estratégias se mostraram supostamente úteis, uma vez que o consumo do CE aumentou.

Por outro lado, cresce a preocupação de profissionais que trabalham para reduzir o consumo do tabaco sobre o impacto da utilização dos CEs no contexto de saúde pública. As razões para essa preocupação são as seguintes: a ausência de dados de eficácia na cessação do tabagismo; o potencial de induzir dependência à nicotina em não tabagistas, principalmente em crianças e adolescentes; a promoção do uso simultâneo do cigarro tradicional e do CE, reduzindo as tentativas de cessação; a sabotagem aos ambientes livres do tabaco através do uso de CEs, tornando o hábito de fumar aceitável; e a exposição a uma nova forma de poluição nos locais onde o tabagismo havia sido banido.( 10 , 58 )

Os CEs não têm regulamentação nos EUA nem como medicamento nem como produto derivado do tabaco.( 10 ) A União Europeia e o Reino Unido estão propondo regulamentar os CEs como um produto medicinal.( 59 ) Por causa da falta de dados sobre sua segurança e eficácia, o uso dos CEs foi banido na Austrália, no Canadá, em Singapura e no Brasil, através de regulação.( 12 , 16 )

Como orientar o paciente sobre CEs

Com base nos conhecimentos acima, o médico pneumologista pode e deve orientar o paciente que busca informações sobre CEs. O Quadro 2 lista alguns aspectos dos CEs que podem ser abordados. A busca de informações pode significar que o paciente está motivado para parar de fumar. A terapia cognitivo-comportamental deve ser oferecida a todos os pacientes tabagistas. As diretrizes para cessação do tabagismo( 60 ) contêm informações cientificamente comprovadas de como ajudar o paciente a parar de fumar. O tratamento para os sintomas de abstinência da nicotina é disponibilizado na rede pública de saúde.( 5 ) Para fumantes com alto grau de dependência, o uso combinado de medicações para controlar os sintomas de abstinência pode aumentar a efetividade do tratamento. A reposição de nicotina, a bupropiona e a vareniclina são alternativas de tratamento aprovadas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária.

Quadro 2. Orientações para pacientes sobre o cigarro eletrônico. CE: cigarro eletrônico; e ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária.

Quadro 2

Considerações finais

O CE é um sistema eletrônico de liberação de nicotina que ganhou popularidade nos últimos anos. Entretanto, a comercialização do mesmo é proibida no Brasil. Há uma grande variabilidade nas doses liberadas de nicotina e nos constituintes dos cartuchos entre as diferentes marcas de CE. Efeitos adversos à saúde em curto prazo foram descritos. A toxicidade do CE em longo prazo não foi estudada. Dados avaliando a eficácia do CE na cessação do tabagismo são escassos, e o seu papel para induzir a cessação do tabagismo não foi comprovado. A utilização prolongada do CE por tabagistas pode perpetuar a dependência à nicotina, e o seu uso durante a adolescência pode estimular a iniciação do tabagismo. Portanto, uma abordagem do tabagismo que contemple a terapia cognitivo-comportamental, assim como a utilização de medicamentos aprovados pelas agências regulatórias para o controle dos sintomas de abstinência à nicotina, deve ser oferecida aos tabagistas que querem parar de fumar.

Footnotes

Apoio financeiro: Nenhum

*

Trabalho realizado no Programa de Pós-Graduação em Ciências Pneumológicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, e no Hospital de Clínicas de Porto Alegre, Porto Alegre (RS) Brasil


Articles from Jornal Brasileiro de Pneumologia are provided here courtesy of Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia (Brazilian Thoracic Society)

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