Classificazione binaria degli utilizzatori di sigarette elettroniche e tabacco senza fumo attraverso biomarcatori per valutare la somiglianza con attuali ed ex fumatori: machine learning applicato alla valutazione della popolazione del tabacco e studio sulla salute

BMC Public Health volume 23, numero articolo: 589 (2023) Citare questo articolo

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L’esposizione a costituenti dannosi e potenzialmente dannosi presenti nel fumo di sigaretta è un fattore di rischio per malattie cardiovascolari e respiratorie. Sono stati sviluppati prodotti del tabacco che potrebbero ridurre l'esposizione a questi componenti. Tuttavia, gli effetti a lungo termine del loro utilizzo sulla salute rimangono poco chiari. Lo studio Population Assessment of Tobacco and Health (PATH) è uno studio basato sulla popolazione che esamina gli effetti sulla salute del fumo e delle abitudini al fumo di sigaretta nella popolazione statunitense. Tra i partecipanti figurano utilizzatori di prodotti del tabacco, comprese le sigarette elettroniche e il tabacco senza fumo. In questo studio, abbiamo tentato di valutare gli effetti di questi prodotti a livello di popolazione, utilizzando tecniche di apprendimento automatico e dati dello studio PATH.

I biomarcatori di esposizione (BoE) e di danno potenziale (BoPH) nei fumatori di sigarette e negli ex fumatori nella prima ondata del PATH sono stati utilizzati per creare modelli di apprendimento automatico di classificazione binaria che classificavano i partecipanti come attuali (BoE: N = 102, BoPH: N = 428) o ex fumatori (BoE: N = 102, BoPH: N = 428). I dati sul BoE e sul BoPH degli utilizzatori di sigarette elettroniche (BoE: N = 210, BoPH: N = 258) e tabacco senza fumo (BoE: N = 206, BoPH: N = 242) sono stati inseriti nei modelli per indagare se questi prodotti gli utenti sono stati classificati come fumatori attuali o ex. È stato studiato lo stato patologico degli individui classificati come fumatori o ex fumatori.

I modelli di classificazione per BoE e BoPH avevano entrambi un’elevata precisione del modello. Oltre il 60% dei partecipanti che utilizzavano sigarette elettroniche o tabacco senza fumo sono stati classificati come ex fumatori nel modello di classificazione per BoE. Meno del 15% dei fumatori attuali e dei doppi utilizzatori sono stati classificati come ex fumatori. Una tendenza simile è stata riscontrata nel modello di classificazione per BoPH. Rispetto a quelli classificati come ex fumatori, una percentuale più elevata di quelli classificati come fumatori attuali presentava malattie cardiovascolari (9,9-10,9% contro 6,3-6,4%) e malattie respiratorie (19,4-22,2% contro 14,2-16,7%).

È probabile che gli utilizzatori di sigarette elettroniche o di tabacco senza fumo siano simili agli ex fumatori nei loro biomarcatori di esposizione e di potenziale danno. Ciò suggerisce che l’uso di questi prodotti aiuta a ridurre l’esposizione ai costituenti nocivi delle sigarette e che sono potenzialmente meno dannosi delle sigarette convenzionali.

Rapporti di revisione tra pari

È stato riportato che il fumo di sigaretta aumenta il rischio di diverse malattie, tra cui la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) e le malattie cardiovascolari (CVD) [1]. È stato suggerito che queste malattie siano causate dai costituenti nocivi del fumo di sigaretta [2, 3]. Le aziende produttrici di tabacco hanno sviluppato prodotti che possono ridurre i rischi di malattie perché emettono meno componenti dannosi e potenzialmente dannosi [4]. I fumatori di sigarette che passano a questi prodotti hanno mostrato riduzioni dei loro biomarcatori di esposizione (BoE), che derivano dai costituenti del fumo di tabacco [5,6,7,8,9,10,11,12,13]. È stato anche segnalato che i biomarcatori di potenziale danno (BoPH) (ad esempio, stress ossidativo, infiammazione, metabolismo dei lipidi e attivazione/coagulazione piastrinica) sono più vicini a quelli dei non fumatori o degli ex fumatori in coloro che passano dalle sigarette convenzionali al riscaldamento del tabacco sistemi [14, 15] e prodotti a vapore non convenzionali [16]. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per verificare la riduzione del rischio ottenuta passando a questi prodotti, anche con un campione sufficientemente ampio e buone informazioni di base.

Lo studio Population Assessment of Tobacco and Health (PATH) è un progetto congiunto della Food and Drug Administration (FDA) e del National Institutes of Health (NIH) ed è uno degli studi più ampi che monitorano l’uso dei prodotti del tabacco e gli effetti sulla salute nel corso degli anni. tempo [17]. Nello studio PATH, i dati del questionario sull’abitudine al fumo e sullo stato di salute, i biomarcatori di esposizione e potenziale danno e altre informazioni di base sono stati ottenuti dai partecipanti e registrati presso il Consorzio Interuniversitario per la Ricerca Politica e Sociale (ICPSR). Lo studio PATH include utenti doppi ed esclusivi di prodotti potenzialmente a basso rischio (ad esempio, sigarette elettroniche e tabacco non da fumo), nonché fumatori e non fumatori attuali ed ex. I dati dello studio consentiranno quindi un’analisi più approfondita dell’esposizione al fumo di tabacco e degli effetti biologici dell’utilizzo di prodotti potenzialmente a basso rischio. Diversi rapporti hanno confrontato i biomarcatori tra i fumatori e gli utenti di sigarette elettroniche e prodotti del tabacco senza fumo utilizzando i dati dello studio PATH [18,19,20], effettuando confronti statistici di gruppo per ciascun biomarcatore. Questi metodi statistici possono produrre confronti diversi e risultati diversi per alcuni biomarcatori all'interno dello stesso rapporto: ad esempio, le concentrazioni di metaboliti della nicotina e nitrosammine specifiche del tabacco erano più elevate negli utilizzatori di prodotti senza fumo rispetto ai fumatori attuali, mentre quelle di idrocarburi policiclici aromatici e i composti organici volatili erano inferiori [18].