Gutachten über die Pharmakologie und Toxikologie einer
Elektrischen Zigarette zur Raucherentwöhnung
O. Univ.-Prof. Dr. Bernd Mayer
Institut für Pharmazeutische Wissenschaften
Pharmakologie und Toxikologie
Karl-Franzens-Universität Graz, Universitätsplatz 2
A-8010 Graz, Österreich
Beauftragt von: Renatus Derler, Utschgraben 79, A-8600 Oberaich, Österreich

Hintergrund
Herr Renatus Derler plant die Einführung einer "Elektrischen Zigarette zur Raucherentwöhnung" (Patentschrift
EP1618803) im Europäischen Markt und hat mich ersucht, ein Gutachten über die gesundheitlich relevanten
Aspekte dieses Produkts zu erstellen. Im Rahmen meiner fachlichen Kompetenz werde ich im folgenden die zu
erwartenden pharmakologischen und toxikologischen Wirkungen des Produkts beurteilen. Marktwirtschaftliche und
juridische Aspekte entziehen sich meiner Kompetenz und bleiben daher unberücksichtigt.
Funktionsprinzip
Die wesentlichen Komponenten der "Elektrischen Zigarette" sind ein mit Nikotin- lösung getränkter Filter und ein
elektrischer Zerstäuber zur elektrothermischen Verdampfung der Nikotinlösung. Der kondensierte Dampf wird über
ein Mundstück inhaliert, wodurch der Prozess des Rauchens simuliert wird. Die technischen Details und der Aufbau
der elektrischen Zigarette sind in der Patenschrift EP1618803 eingehend beschrieben.
Zusammensetzung der Nikotinlösungen
Laut Patentschrift EP1618803 werden vier mit unterschiedlich konzentrierten Nikotinlösungen getränkte Filter
angeboten. In der höchsten Dosierung enthält die elektrothermisch verdampfte Lösung 6 % Nikotin, in der
niedrigsten Dosierung 0.1 %. Als Zusatzstoff enthalten die Lösungen 80 - 90 % Propylenglykol (1,2-Propandiol).
Darüberhinaus enthalten die Lösungen pharmakologisch/toxikologisch vernach- lässigbare Mengen (! 5 %) an
Geschmacksstoffen und Antioxidantien. Als quantitativ relevante inhalierte Inhaltsstoffe sind demnach Nikotin und
Propylenglykol zu werten.
Nikotin
Nikotin ist das Hauptalkaloid in den Blättern der Tabakpflanze (Nicotina tabacum). Reines Nikotin ist eine bei
Zimmertemperatur farblose, wasserlösliche Flüssigkeit. Die pharmakologische Wirkung von Nikotin beruht auf
Stimulierung nikotinischer Acetylcholinrezeptoren in vegetativen Ganglien (vegetative Wirkungen wie z.B. Erhöhung
von Blutdruck und gastrointestinaler Motilität), im Nebennierenmark (Förderung der Adrenalinausschüttung) und im
Gehirn (zentral erregende Wirkung). Während die zentral erregende Wirkung zu psychischer und physischer
Nikotinabhängigkeit führt, beruht die wesentliche gesundheitsschädliche Wirkung von Nikotin auf einer durch
Stimulierung sympathischer Ganglien bewirkten Verengung von Blutgefäßen und daraus resultierender arterieller
Hypertonie, Thrombosen und signifikant erhöhtem Risiko für Myokardinfarkt und ischämischen Insult (Schlaganfall).
Propylenglykol
Der zweiwertige Alkohol Propylenglykol (1,2-Propandiol) ist eine farblose, bei üblicher Verwendung ungiftige
Flüssigkeit. Die Substanz ist in zahlreichen Lebensmitteln, Kosmetika, Arzneimitteln und Tabakwaren als Hilfsstoff
enthalten. Konservenfutter für Kleintiere enthält bis zu 13 % Propylenglykol. Bei den erwähnten Anwendungen dient
Propylenglykol als Konservierungsmittel, Lösungsvermittler, Emulgator oder Feuchthaltemittel. Als
Lebensmittelzusatz trägt es die Bezeichnung E 1520.
Abgesehen von allergischen Reaktionen, die durch nahezu alle Stoffe ausgelöst werden können, und leichten
Irritationen der Konjunktiva ist Propylenglykol toxikologisch unbedenklich. An der Ratte beträgt die LD50 20 - 25

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g/kg, entsprechend 1,5 - 1,9 kg/75 kg, also mehrere Größenordnungen über dem Propylenglykol-Gehalt der
"Elektrischen Zigarette". Der Zusatz von Propylenglykol ist daher bei gegenwärtigem Kenntnisstand als toxikologisch
irrelevant zu werten.
Quantitativer Vergleich mit konventionellen Zigaretten
Zigaretten enthalten bis zu 1 mg Nikotin pro Stück. Bei durchschnittlich 15 Zügen pro Zigarette werden also maximal
0.067 mg Nikotin pro Zug inhaliert. Typische Substitutionspräparate enthalten 2 bis 4 mg (Kaugummi) oder 25 - 100
mg (Depot Pflaster mit kontinuierlicher Freisetzung über 16 bis 24 Stunden). Die "Elektrische Zigarette" enthält pro
Röhrchen (entsprechend 20 Zigaretten bzw. 300 Zügen) 1.05 - 1.1 g Lösung, wobei nach Gebrauch ein
Restvolumen von 0.15 - 0.2 g verbleibt (Renatus Derler, persönliche Mitteilung), sodaß pro Röhrchen etwa 0.9 g
Lösung für die Inhalation verfügbar sind, die 0.9 mg (0.1 %) bis 54 mg (6 %) Nikotin enthalten. Bei 300 Zügen pro
Röhrchen werden also 180 (6 %), 120 (4!%), 60 (2 %) und 3 µg (0.1 %) Nikotin pro Zug inhaliert. Die höher dosierten
Lösungen ( 6 - 2 %) enthalten demnach im Vergleich zu handelsüblichen Zigaretten größere bzw. vergleichbare
Nikotinmengen, wohingegen bei Konsum der 0.1 %-igen Lösung nur 1/20 (5 %) der in Zigaretten enthaltenen
Nikotinmenge inhhaliert wird. Die "Elektrische Zigarette" sollte daher einerseits starken Rauchern ausreichend
Nikotin zur Verfügung stellen, andererseits aber durch stufenweise Reduktion des Nikotingehalts eine nahezu
vollständige Entwöhnung ermöglichen.

Toxikologische Beurteilung der "Elektrischen Zigarette"
Aufgrund des Nikotingehalts müssen wie bei allen Formen der therapeutischen Nikotinsubstitution auch bei der
"Elektrischen Zigarettte" die oben dargelegten toxischen Wirkungen von Nikotin berücksichtigt werden. Wie andere
Nikotin- substitutionspräparate ist die "Elektrische Zigarette" daher bei Jugendlichen, Schwangeren, Nichtrauchern
und Personen mit kardiovaskulären Erkrankungen kontraindiziert. Es erscheint unerläßlich, diese Information dem
Verbraucher in allgemein verständlicher und leicht zugänglicher Form zu vermitteln (auf einem Beipackzettel
und/oder als Text auf der Verpackung). Abgesehen vom Nikotingehalt ist die "Elektrische Zigarette" aber als
toxikologisch unbedenklich zu bewerten.
Vergleich mit dem Konsum von Tabakwaren
Von 58328 männlichen Krebstodesfällen in Deutschland im Jahre 1995 wurden 50 - 70 % durch das
Zigarettenrauchen verursacht, wobei die Rate bei Kehlkopfkrebs 80 % und bei Lungenkrebs 75 - 90 % betrug
(Becker, N. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 127, 9-19, 2001). Hauptursache für das erhöhte Krebsrisiko aber auch für
andere Folgeerkrankungen von Rauchern (z.B. Bronchitis und Emphyseme) ist eine unüberschaubare Anzahl von
Fremdstoffen, die bei der Verbrennung von Tabakrauch (Entstehungstemperatur 850 - 950 °C) und durch Pyrolyse
von Zigarettenpapier gebildet werden. In der Gasphase von Tabakrauch wurden bisher mehr als 500 chemische
Verbindungen identifiziert, in der Partikelphase (Kondensat) mehr als 4000, darunter 69 anerkannte kanzerogene
Stoffe und eine Vielzahl toxischer, z.T. hochreaktiver Substanzen (Marquardt & Schäfer, Lehrbuch der Toxikologie,
Stuttgart, 2004).
In der "Elektrischen Zigarette" wird die Nikotinlösung elektrothermisch verdampft, sodaß keine aktive Verbrennung
stattfindet. Im Unterschied zum Tabakrauch enthält der inhalierte Dampf daher weder Teer, noch Kondensat oder
Kohlenmonoxid. Wie bei anderen Nikotinsubstitutionspräparaten ist daher kein erhöhtes Risiko für die oben
genannten Erkrankungen zu erwarten. Im Vergleich zum Konsum von Tabak- waren ist das Gesundheitsrisiko der
"Elektrischen Zigarette" daher wesentlich niedriger. Aus medizinischer Sicht wird die "Elektrische Zigarette" zur
Raucher- entwöhnung nachdrücklich empfohlen.
Vergleich mit anderen Formen der Nikotinsubstitution
Im Vergleich zu anderen Formen der Nikotinsubstitution hat die "Elektrische Zigarette" mehrere wesentliche Vorteile.
Besonders hervorzuheben ist die bessere Dosierbarkeit und damit Anpassung an den Bedarf des Rauchers. Die
Rate der Nikotinfreisetzung aus Depotpräparaten (Pflastern) ist nicht kontrollierbar, das Kauen von Nikotin-
Kaugummis führt häufig zu unerwünschten Spitzen der Nikotin-Plasma- Konzentration und entsprechenden
Nebenwirkungen (u.a. heftiger, sehr unangenehmer Schluckauf). Die "Elektrische Zigarette" ermöglicht hingegen die
exakte Anpassung der Nikotin-Dosis an den aktuellen Bedarf. Ein weiterer Vorteil ist die Verfügbarkeit von vier
Filtern mit abnehmendem Nikotingehalt. Dies ermöglicht den Betroffenen im Zuge der Entwöhnung eine abgestufte
Reduktion der Nikotindosis.
Abschließend sollte auch der psychologische Vorteil erwähnt werden, von dem ich mich persönlich überzeugen
konnte. Die "Elektrische Zigarette" simuliert den Prozess des Rauchens überaus "lebensecht": man hält eine (etwas
überdimensionierte) Zigarette in der Hand, man kann daran ziehen, es entsteht ein rauchähnlicher Dampf und an
der Spitze simuliert ein rotes Licht die Glut. Unter Berücksichtigung des Suchtverhaltens von Rauchern und deren
motorischer Bedürnisse ("etwas in den Händen halten" und "an etwas nuckeln"), erscheint diese Simulation des
Rauchens als wesentlicher Vorteil gegenüber anderen Nikotinsubstitutionspräparaten. Es ist nur zu befürchten, dass
Flugbegleiter und andere Aufsichtspersonen in Nichtraucherzonen schwer davon zu überzeugen sein werden, dass
man nicht raucht sondern dies nur simuliert.
Zusammenfassung
Wie bei anderen Nikotinsubstitutionspräparaten beschränkt sich die Toxizität der "Elektrischen Zigarette" auf die
Wirkungen von Nikotin. Da kein Verbrennungs- prozess stattfindet, entfällt die Belastung mit sonstigen im
Tabakrauch enthaltenen toxischen und vor allem kanzerogenen Fremdstoffen. Das Gesundheitsrisiko ist daher
wesentlich niedriger als beim Konsum von Tabakwaren. Abgesehen vom Nikotingehalt ist die "Elektrische Zigarette"
als toxikologisch unbedenklich zu bewerten.
Im Unterschied zu anderen Formen der Nikotinsubstitution erlaubt die "Elektrische Zigarette" die exakte Anpassung
der Nikotindosis an den Bedarf. Die Verfügbarkeit von vier Filtern mit abnehmendem Nikotingehalt ermöglicht eine
abgestufte Reduktion der Nikotin-Dosis im Zuge der Entwöhnung. Die Simulation des Rauchens sollte die
Entwöhnung auch psychologisch besser unterstützen als Kaugummis oder Pflaster.
Zur Raucherentwöhnung kann die "Elektrische Zigarette" vorbehaltlos empfohlen werden. Allerdings ist das Produkt
- wie alle anderen Formen der Nikotinsubstitution - bei Jugendlichen, Schwangeren, Nichtrauchern und Personen
mit kardiovaskulären Erkrankungen kontraindiziert. Darüber müssen die Verbraucher in allgemein verständlicher
und leicht zugänglicher Form informiert werden.
Graz, am 6. März 2006 O. Univ.-Prof. Dr. Bernd Mayer