Tác Động Của Việc Sử Dụng Nicotine Và Ngưng Sử Dụng Nicotine Đến Histomorphometry Xương Và Các Chỉ Số Sinh Học Của Xương Ở Chuột Đực Sprague–Dawley

Calcified Tissue International - Tập 88 - Trang 41-47 - 2010
Hermizi Hapidin1, Faizah Othman2, Ima Nirwana Soelaiman3, Ahmad Nazrun Shuid3, Norazlina Mohamed3
1Biomedicine Program, School of Health Sciences, Universiti Sains Malaysia, Kubang Kerian, Malaysia
2Department of Anatomy, UKM Medical Centre, Universiti Kebangsaan Malaysia, Kuala Lumpur, Malaysia
3Department of Pharmacology, UKM Medical Centre, Universiti Kebangsaan Malaysia, Kuala Lumpur, Malaysia

Tóm tắt

Nicotine là một loại alcaloid chính của thuốc lá, có thể làm tăng sự hình thành của các gốc tự do, dẫn đến loãng xương. Tác động của việc sử dụng nicotine và việc ngừng sử dụng nicotine đến histomorphometry xương và các chỉ số sinh học đã được nghiên cứu trên 28 con chuột đực Sprague–Dawley. Chuột 3 tháng tuổi và nặng 250–300 g được chia thành bốn nhóm: nhóm đối chứng (C, nước muối sinh lý trong 4 tháng), nhóm nicotine trong 2 tháng (N2), nhóm nicotine trong 4 tháng (N4), và nhóm ngừng nicotine (NC). Nhóm NC đã được cho nicotine trong 2 tháng đầu và sau đó được cho hồi phục trong 2 tháng tiếp theo mà không có nicotine. Phân tích histomorphometric được thực hiện bằng cách sử dụng máy phân tích hình ảnh. Các bộ thử ELISA được dùng để đo nồng độ osteocalcin huyết thanh (chỉ số hình thành xương) và pyridinoline (PYD, chỉ số hấp thụ xương) ở tháng 0, tháng 2 và tháng 4. Tất cả các nhóm thử nghiệm đều cho thấy sự giảm đáng kể ở BV/TV, Ob.S/BS, dLS/BS, MAR, BFR/BS và nồng độ osteocalcin, cùng với sự gia tăng ở sLS/BS và nồng độ PYD so với nhóm C. Không có sự khác biệt đáng kể nào được quan sát thấy ở tất cả các tham số đo lường giữa các nhóm thử nghiệm, ngoại trừ MAR và BFR/BS. Kết luận, việc sử dụng nicotine với liều 7 mg/kg trong 2 và 4 tháng có tác động có hại đến chuyển hóa xương. Việc sử dụng nicotine với liều 7 mg/kg trong 2 tháng là đủ để tạo ra những tác động đáng kể lên các tham số histomorphometric xương và các chỉ số sinh học. Ngoài ra, việc kéo dài điều trị thêm 2 tháng không cho thấy sự khác biệt đáng kể. Việc ngừng sử dụng nicotine trong 2 tháng không đảo ngược được các tác động.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Hoffmann D, Hoffmann I, El-Bayoumy K (2001) The less harmful cigarette: a controversial issue. A tribute to Ernst L. Wynder. Chem Res Toxicol 14:767–790 Wynder EL, Hoffmann D (1979) Tobacco and health. A societal challenge. N Engl J Med 300:894–903 Domino EF (1998) Tobacco smoking and nicotine neuropsychopharmacology: some future research direction. Neuropsychopharmacology 18:456–468 Benowitz NL (1996) Pharmacology of nicotine: addiction and therapeutics. Annu Rev Pharmacol Toxicol 36:597–613 Broulik PD, Rosenkrancova J, Ruzicka P, Sedlacek R, Kurcova I (2007) The effect of chronic nicotine administration on bone mineral content and bone strength in normal and castrated male rats. Horm Metab Res 39:20–24 Riesenfeld A (1985) Growth-depressing effects of alcohol and nicotine in two strains of rats. Acta Anat 122:18–24 Broulik PD, Jarab J (1993) The effect of chronic nicotine administration on bone mineral content in mice. Horm Metab Res 25:219–221 Yee JA, Yan L, Cullen DM, Akhter MP, Recker RR (1999) Nicotine inhibits osteoblast differentiation in cultures of neonatal rat calvarial cells. J Bone Miner Res 14(Suppl 1):S239 Henemyre CL, Scales DK, Hokett SD, Cuenin MF, Peacock ME, Parker MH, Brewer PD, Chuang AH (2003) Nicotines stimulates osteoclast resorption in a porcine marrow cell model. J Periondontol 74:1440–1446 Kamer AR, El-Ghorab N, Marzec N, Margarone JE 3rd, Dziak R (2006) Nicotine induced proliferation and cytokine release in osteoblastic cells. Int J Mol Med 17:121–127 Zheng LW, Ma LK, Cheung LK (2007) Effects of nicotine on mandibular distraction osteogenesis: a radiological and immunohistochemical study. Eur Cell Mater 13(Suppl 2):54 Fernández-Tresguerres-Hernández-Gil I, Alobera-Gracia MA, del-Canto-Pingarrón M, Blanco-Jerez L (2006) Physiological bases of bone regeneration II. The remodeling process. Med Oral 11:E151–E157 Burns DK, Kumar V (1997) Basic pathology. In: Kumar V, Cotran RS, Robbins SL (eds) The musculoskeletal system. WB Saunders, Philadelphia, pp 667–671 Oda H, Matsuzaki H, Tokuhashi Y, Wakabayasi K, Uematsu Y, Iwahashi M (2004) Degeneration of intervertebral discs due to smoking: experimental assessment in a rat-smoking model. J Orthop Sci 9:135–141 Akmal M, Kesani A, Anand B, Singh A, Wiseman M, Goodship A (2004) Effect of nicotine on spinal disc cells: a cellular mechanism for disc degeneration. Spine 29:568–575 Cesar-Neto JB, Benatti BB, Manzi FR, Sallum EA, Sallum AW, Nociti FH Jr (2005) The influence of cigarette smoke inhalation on bone density. A radiographic study in rats. Braz Oral Res 19:47–51 Szulc P, Garnero B, Claustraf F, Marchand F, Duboeuf F, Delmas PD (2002) Increased bone resorption in moderate smokers with low body weight: the minos story. J Clin Endocrinol Metab 87:666–674 Kiel DP, Zhang Y, Hannan MT, Anderson JJ, Baron JA, Felson DT (1996) The effect of smoking at different life stages on bone mineral density in elderly men and women. Osteoporos Int 6:240–248 Egger P, Duggleby S, Hobbs R, Fall C, Cooper C (1996) Cigarette smoking and bone mineral density in the elderly. J Epidemiol Community Health 50:47–50 Vogel JM, Davis JW, Nomura A, Wasnich RD, Ross PD (1997) The effects of smoking on bone mass and the rates of bone loss among elderly Japanese-American men. J Bone Miner Res 12:1495–1501 Cesar-Neto JB, Duarte PM, Sallum EA, Barbieri D, Moreno H Jr, Nociti FH Jr (2003) A comparative study on the effect of nicotine administration and cigarette smoke inhalation on bone healing around titanium implants. J Periodontal 74:1454–1459 Difford J (1974) A simplified method for the preparation of methyl methacrylate embedding medium. Med Lab Tech 31:79–81 Von Kossa J (1974) Nachweis von Kalk. Beitrage zur pathologischen Anatomie und zur allgemeinen. Pathologie 29:163 Weibel ER, Kistler GS, Scherle WF (1966) Practical stereological methods for morphometric cytology. J Cell Biol 30:23–38 Freere RH, Weibel ER (1967) Stereologic techniques in microscopy. J R Microsc Soc 87:25–34 Baldock PA, Morris HA, Need AG, Moore RJ, Durbridge TC (1998) Variation in the short-term changes in bone cell activity in three regions of the distal femur immediately following ovariectomy. J Bone Miner Res 13:1451–1457 Parfitt AM, Drezner MK, Glorieux FH, Kanis JA, Malluche H, Meunier PJ, Ott SM, Recker RR (1987) Bone histomorphometry: standardization of nomenclature, symbols and units. Report of the ASMBR Histomorphometry Nomenclature Committee. J Bone Miner Res 2:595–610 Norazlina M, Nik-Farideh YMK, Arizi A, Faisal A, Ima-Nirwana S (2004) Effects of nicotine on bone resorbing cytokines in male rats. Int Med J 3:1–8. www.e-imj.com/Vol3-No2/Vol3-No2-B10.htm Ima-Nirwana S, Cheng CT, Norazlina M (2005) Effects of nicotine on bone mineral density and calcium homeostasis in male Sprague–Dawley rats. Curr Top Pharmacol 9:125–129 Hudelmaier M, Kollestedt A, Lochmuller EM, Kuhn V, Eckstein F, Link TM (2005) Gender differences in trabecular bone architecture of the distal radius assessed with magnetic resonance imaging and implications for mechanical competence. Osteoporos Int 16:1124–1133 Macdonald HM, Nishiyama KK, Kang J, Hanley DA, Boyd SK (2010) Age-related patterns of trabecular and cortical bone loss differ between sexes and skeletal sites: a population-based HR-pQCT study. J Bone Miner Res. doi:10.1002/jbmr.171 Riggs BL, Wahner HW, Dunn WL, Mazess RB, Offord KP, Melton LJ III (1981) Differential changes in bone mineral density of the appendicular and axial skeleton with aging: relationship to spinal osteoporosis. J Clin Invest 67:328–335 Aaron JE, Makins NB, Sagreiya K (1987) The microanatomy of trabecular bone loss in normal aging men and women. Clin Orthop Relat Res 215:260–271 Wakamatsu E, Sissons HA (1969) The cancellous bone of the iliac crest. Calcif Tissue Res 4:147–161 Parfttt AM, Mathews CHE, Villanueva AR, Kleerekoper M, Frame B, Rao DS (1983) Relationship between surface, volume and thickness of iliac trabecular bone in aging and in osteoporosis: implication for microanatomic and cellular mechanisms of bone loss. J Clin Invest 72:1396–1409 Wetscher GJ, Bagchi M, Bagchi D, Perdikis G, Hinder PR, Glaser K, Hinder RA (1995) Free radical production in nicotine treated pancreatic tissue. Free Radic Biol Med 18:877–882 Kalpana C, Menon VP (2004) Protective effect of circumin on circulatory lipid peroxidation and antioxidant status during nicotine-induced toxicity. Toxicol Mech Methods 14:339–343 Crowley-Weber CL, Dvorakova K, Crowley C, Berstein H, Berstein C, Garewal H, Payne CM (2003) Nicotine increases oxidative stress, activates NF-κB and GRP78, induces apoptosis and sensitizes cells to genotoxic/xenobiotic stresses by a multiple stress inducer, deoxycholate: relevance to colon carcinogenesis. Chem Biol Interact 145:53–66 Jimi E, Ghosh S (2005) Role of nuclear factor-kappaB in the immune system and bone. Immunol Rev 208:80–87 Hermizi H, Faizah O, Ima Nirwana S, Ahmad Nazrun S, Luke DA, Norazlina M (2007) Nicotine impaired bone histomorphometric parameters and bone remodeling biomarkers in Sprague–Dawley male rats. Ann Microsc 7:10–24 Rothem DE, Rothem L, Soudry M, Dahan A, Eliakim R (2009) Nicotine modulates bone metabolism-associated gene expression in osteoblast cells. J Bone Miner Metab 27:555–561 Nakayama Y, Mezawa M, Araki S, Sasaki T, Wang S, Han J, Li X, Takai H, Ogata Y (2009) Nicotine suppresses bone sialoprotein gene expression. J Periodontal Res 44:657–663 Nociti FH Jr, Noguira-Filho GR, Tramontina VA, Naval Machado MA, Barros SP, Sallum EA, Sallum AW (2001) Histometric evaluation of the effect of nicotine administration on periodontal breakdown: an in vivo study. J Periodontal Res 36:361–366 Hapidin H, Othman F, Soelaiman IN, Shuid AN, Luke DA, Mohamed (2007) Negative effects of nicotine on bone-resorbing cytokines and bone histomorphometric parameters in male rats. J Bone Miner Metab 25:93–98 Hermizi H, Faizah O, Ima-Nirwana S, Ahmad Nazrun S, Norazlina M (2009) Beneficial effects of tocotrienol and tocopherol on bone histomorphometric parameters in Sprague–Dawley male rats after nicotine cessation. Calcif Tissue Int 84:65–74 Fukuda S, Matsuoka O (1979) Maturation process of secondary ossification centers in the rat and assessment of bone age. Jikken Dobutsu (Tokyo) 28:1–9 Kalu DN (1991) The ovariectomized rat model of postmenopausal bone loss. Bone Miner 15:175–191 Riebel GD, Boden SD, Whitesides TE, Hutton WC (1995) The effect of nicotine on incorporation of cancellous bone graft in an animal model. Spine 20:2198–2202 Wing KJ, Fisher GC, O’Connell JX, Wing PC (2000) Stopping nicotine exposure before surgery: the effect on spinal fusion in rabbit model. Spine 25:30 Krall EA, Dawson-Hughnes B, Garvey AJ, Garcia RI (1997) Smoking, smoking cessation, and tooth loss. J Dent Res 76:1653–1659 Hoidrup S, Prescott E, Sorensen T, Gottschau A, Lauritzen JB (2000) Tobacco smoking and risk of hip fracture in men and women. Int Epidemiol Assoc 29:253–259 Cornuz J, Feskanich D, Willett WC, Colditz GA (1999) Smoking, smoking cessation, and risk of hip fracture in women. Am J Med 106:311–314 Oncken C, Prestwood K, Kleppinger A, Wang Y, Cooney J, Raizs L (2006) Impact of smoking cessation on bone mineral density in postmenopausal women. J Womens Health 15:1141–1150