Kostný metabolizmus

Tobacco heating system has less impact on bone than cigarette smoke

(Systém zahrievaného tabaku má menší dopad na kostný metabolizmus ako cigaretový dym)

Autori: Weng W, Bovard D, Zanetti F, Ehnert S, Braun B, Uynuk-Ool T, Histing T, Hoeng J, Nussler AK, Aspera-Werz RH; publikované online 25. januára 2023 vo Food and Chemical Toxicology

Úvod

Liečbu zlomenín ovplyvňuje viacero faktorov, okrem typu zranenia, lokalizácie, závažnosti, tiež vek pacienta, životný štýl a sprievodné choroby. Fajčenie cigariet podporuje aktivitu oskteoklastov a takto zvyšuje riziko sekundárnej osteoporózy vedúcej ku zlomeninám spojených s osteoporózou a zhoršuje liečbu zlomenín. Cigaretový dym zvyšuje nežiaduce účinky ďalších faktorov na kostnú homeostázu.

Cieľ

V tejto štúdii boli optimalizované podmienky bunkovej kultúry pre vývoj systému spoločnej kultivácie, ktorý reprezentuje procesy liečenia zlomeniny s využitím SCP-1 (osteoprogenitorových buniek), THP-1 (prekurzorových buniek osteoklastov) a Saos-2 (bunkové línie osteosarkómu) k napodobeniu kostného metabolizmu čo najbližšie podmienkám výskytu in vivo. Ďalej boli hodnotené účinky zahrievaného tabaku na in vitro systém liečenia zlomeniny a porovnané s výsledkami získanými s modelom liečenia zlomeniny po vystavení cigaretovému dymu (CS) z referenčnej cigarety (1R6F) s alebo bez liečby bifosfonátmi.

Metódy

Negatívne účinky cigariet pri liečbe zlomenín už boli široko preskúmané, ale účinky výrobkov, ktoré znižujú riziko, nie sú doposiaľ jasné. Už skôr bolo preukázané, že extrakt zo zahrievaného tabaku vyvoláva menej oxidačného stresu a má menej účinkov ako cigaretový dym na životaschopnosť, hladiny oxidačného stresu, aktivitu alkalickej fosfatázy, ukladanie vápnika v mezenchymálych kmeňových bunkách a v primárnych ľudských osteoblastoch. Avšak účinky zahrievaného tabaku na osteoklasty, osteoblast-osteoklast interakciu a vplyvy na liečbu zlomenín, nie sú zatiaľ známe. Preto bol vyvinutý validný, ľudský in vitro model spoločnej kultivácie s pôsobnosťou na replikačnú dynamiku kostných buniek a interakcie s využitím SCP-1, líniových buniek s osteogennými vlastnosťami a THP-1 buniek, líniových buniek s osteoklastickými vlastnosťami. Pre ďalšie zlepšenie charakteristík modelu, boli kultivované oba typy buniek na náhradnej kostnej matrix, zloženej z decelularizovanej Saos-2 matrix.

Hodnotenie

  1. Akútna a chronická expozícia hmote častíc z extraktu z aerosólu zahrievaného tabaku (THS) bola menej škodlivá k systému spoločnej kostnej kultivácie ako extrakt cigaretového dymu z referenčnej cigarety (1R6F).
  2. V modele liečby zlomenín kultúry vystavené THS vykazujú podobnú osteoklastickú aktivitu a depozíciu vápnika ako kontrolné kultúry.
  3. Naopak, expozícia extraktu z cigaretového dymu, podporuje osteoklastickú aktivitu, ktorá vedie k osteoporóznemu prostrediu, tvorbe ktorého by sa mohlo zabrániť spoločným podávaním bifosfonátov.
  4. THS je potencionálne menej škodlivý pre diferenciáciu kostných buniek a mineralizácii kosti ako cigaretový dym-obidva sú kľúčové aspekty počas reparačnej fázy liečby zlomenín.
  5. Pre potvrdenie týchto výsledkov sú potrebné klinické štúdie na ľuďoch.