Sugerencias
Idioma
Guía para autores
Buscador
Información de la revista
Cita
Cita
Compartir
Descargar PDF
Más opciones de artículo
Visitas
475
Original article

Smoking, inflammation and joint health: A toxicological perspective in knee osteoarthritis

Tabaquismo, inflamación y salud articular: una perspectiva toxicológica en la osteoartritis de rodilla
Visitas
475
Javier Fernández-Torresa,b,1, Gabriela Angélica Martínez-Navac,1, Ashley Astrid Martínez-Villarreald, Yessica Zamudio-Cuevasa, Carmen Guadalupe Hernández-Valenciae, Carlos Martín Torre-Moralesf, Bertha Vargas-Sandovala, Víctor Ilizaliturri-Sánchezg, Rolando Espinosa-Moralesd, Jesús Fabián Cervantes-Menesesh, Ambar López-Macaya, Karina Martínez-Floresa,
Autor para correspondencia
a Laboratorio de Líquido Sinovial, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra (INRLGII), Calzada México-Xochimilco No. 289, Col. Arenal de Guadalupe, C.P. 14389 Ciudad de México, Mexico
b Departamento de Biología, Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Circuito Exterior S/N, Coyoacán, Ciudad Universitaria, C.P. 04510 Ciudad de México, Mexico
c Laboratorio de Gerociencias, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra (INRLGII), Calzada México-Xochimilco No. 289, Col. Arenal de Guadalupe, C.P. 14389 Ciudad de México, Mexico
d División de Reumatología, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra (INRLGII), Calzada México-Xochimilco No. 289, Col. Arenal de Guadalupe, C.P. 14389 Ciudad de México, Mexico
e Laboratorio de Biopolímeros y Planta Piloto de Bioprocesamiento de Subproductos Agroindustriales y Alimentarios, Departamento de Biotecnología, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Av. San Rafael Atlixco No. 186, Iztapalapa, Col. Leyes de Reforma 1era Secc., C.P. 09340 Ciudad de México, Mexico
f Posgrado Ciencias Bioquímicas, Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Circuito Exterior S/N, Coyoacán, Ciudad Universitaria, C.P. 04510 Ciudad de México, Mexico
g División de Reconstrucción Articular Cadera y Rodilla-INRLGII”, Calzada México-Xochimilco No. 289, Col. Arenal de Guadalupe, C.P. 14389 Ciudad de México, Mexico
h Maestría en Ciencias de la Producción y de la Salud Animal, Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Av. Universidad No. 3000, Coyoacán, Ciudad Universitaria, C.P. 04510 Ciudad de México, Mexico
Este artículo ha recibido
Información del artículo
Resumen
Texto completo
Bibliografía
Descargar PDF
Estadísticas
Abstract

The impact of smoking on osteoarthritis (OA) remains controversial. This study aimed to evaluate the effect of smoking, adjusted for body mass index (BMI) and medication use, on systemic and joint inflammation in patients with knee OA. Peripheral blood (PB), synovial fluid (SF), and histological samples were analyzed from patients stratified by smoking status, pain level (VAS), tobacco index (TI), and use of DMARDs, NSAIDs, and analgesics. IL-1β, IL-6, and TNF-α levels were measured by ELISA. Histological evaluation of extracellular matrix (ECM) used Alcian blue and Safranin O staining. Statistical analyses included ANOVA, Dunn's test, Spearman's and Kendall's correlations, and linear regression adjusted for age and BMI.

Results

Smoking OA patients (OA-S) showed significantly higher plasma TNF-α levels compared to non-smokers (OA-NS) (P<0.01), and reduced proteoglycan content (47.15%) compared to former smokers (OA-ExS) (72.74%) (P<0.01). A moderate negative correlation was observed between SF IL-1β and proteoglycans in OA-ExS. In OA-S, plasma TNF-α strongly correlated with SF IL-6 (P<0.05). Plasma TNF-α correlated with pain in OA-S, while IL-1β did so in OA-ExS (P<0.01). BMI positively correlated with SF IL-6 in OA-S (P<0.01). Analgesic and NSAID use were associated with increased plasma TNF-α in OA-S and OA-ExS. Regression models showed that smoking was significantly associated with elevated plasma TNF-α and SF IL-6 levels, independent of BMI and age.

Conclusion

Smoking, combined with excess weight and medication use, may enhance chronic inflammation and contribute to increased severity of knee OA.

Keywords:
Osteoarthritis
Smoking
Pain
Proinflammatory cytokines
Analgesics
Resumen

El impacto del tabaquismo en la osteoartritis (OA) sigue siendo controvertido. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del tabaquismo, ajustado por índice de masa corporal (IMC) y uso de medicamentos, sobre la inflamación sistémica y articular en pacientes con OA de rodilla. Se analizaron muestras de sangre periférica (SP), líquido sinovial (LS) e histológicas de pacientes estratificados según su condición de fumador, nivel de dolor (EVA), índice de tabaquismo (IT) y uso de FAME, AINE y analgésicos. Los niveles de IL-1β, IL-6 y TNF-α se midieron mediante ELISA. La evaluación histológica de la matriz extracelular (MEC) se realizó mediante tinción con azul de alcian y safranina O. Los análisis estadísticos incluyeron ANOVA, prueba de Dunn, correlaciones de Spearman y Kendall, y regresión lineal ajustada por edad e IMC.

Resultados

Los pacientes con osteoartritis fumadores (OA-F) mostraron niveles plasmáticos de TNF-α significativamente más altos que los no fumadores (OA-NF) (p<0,01) y un contenido reducido de proteoglicanos (47,15%) en comparación con los exfumadores (OA-ExF) (72,74%) (p <0,01). Se observó una correlación negativa moderada entre la IL-1β en líquido sinovial y los proteoglicanos en OA-ExF. En OA-F, el TNF-α plasmático se correlacionó fuertemente con la IL-6 en líquido sinovial (p <0,05). El TNF-α plasmático se correlacionó con el dolor en OA-F, mientras que la IL-1β lo hizo en OA-ExF (p <0,01). El IMC se correlacionó positivamente con la IL-6 en líquido sinovial en OA-F (p <0,01). El uso de analgésicos y AINE se asoció con un aumento del TNF-α plasmático tanto en OA-F como en OA-ExF. Los modelos de regresión mostraron que el tabaquismo se asoció significativamente con niveles elevados de TNF-α en plasma y de IL-6 en líquido sinovial, independientemente del IMC y la edad.

Conclusión

El tabaquismo, combinado con el exceso de peso y el uso de medicamentos, puede exacerbar la inflamación crónica y contribuir a una mayor gravedad de la osteoartritis de rodilla.

Palabras clave:
Osteoartritis
Tabaquismo
Dolor
Citocinas proinflamatorias
Analgésicos

Artículo

Opciones para acceder a los textos completos de la publicación Reumatología Clínica
Socio
Si es usted es socio de la Sociedad Española de Reumatología (SER) o es miembro del Colegio Mexicano de Reumatología (CMR):
Diríjase al área para socios de la web de la SER o bien del CMR y autentifíquese.
Suscriptor
Suscriptor de la revista

Si ya tiene sus datos de acceso, clique aquí.

Si olvidó su clave de acceso puede recuperarla clicando aquí y seleccionando la opción "He olvidado mi contraseña".
Suscribirse
Suscribirse a:
Reumatología Clínica
Comprar
Comprar acceso al artículo

Comprando el artículo el PDF del mismo podrá ser descargado

Comprar ahora
Contactar
Teléfono para suscripciones e incidencias
De lunes a viernes de 9h a 18h (GMT+1) excepto los meses de julio y agosto que será de 9 a 15h
Llamadas desde España
932 415 960
Llamadas desde fuera de España
+34 932 415 960
Email
References
[1]
E.E. Mehana, A.F. Khafaga, S.S. El-Blehi.
The role of matrix metalloproteinases in osteoarthritis pathogenesis: an updated review.
[2]
S. Safiri, A.A. Kolahi, E. Smith, et al.
Global, regional and national burden of osteoarthritis 1990–2017: a systematic analysis of the Global Burden of Disease Study 2017.
Ann Rheum Dis, 79 (2020), pp. 819-828
[3]
M. Liu, C. Hu.
Association of MIF in serum and synovial fluid with severity of knee osteoarthritis.
Clin Biochem, 45 (2012), pp. 737-739
[4]
M. Hui, M. Doherty, W. Zhang.
Does smoking protect against osteoarthritis? Meta-analysis of observational studies.
Ann Rheum Dis, 70 (2011), pp. 1231-1237
[5]
L. Kong, L. Wang, F. Meng, J. Cao, Y. Shen.
Association between smoking and risk of knee osteoarthritis: a systematic review and meta-analysis.
Osteoarthr Cartil, 25 (2017), pp. 809-816
[6]
H.M. Kwon, I.H. Yang, K.K. Park, B.W. Cho, J. Byun, W.S. Lee.
Cigarette smoking and knee osteoarthritis in the elderly: data from the Korean National Health and Nutritional Examination Survey.
[7]
S. Amin, J. Niu, A. Guermazi, et al.
Cigarette smoking and the risk for cartilage loss and knee pain in men with knee osteoarthritis.
Ann Rheum Dis, 66 (2007), pp. 18-22
[8]
Y. Shi, T.N. Weingarten, C.B. Mantilla, W.M. Hooten, D.O. Warner.
Smoking and pain: pathophysiology and clinical implications.
Anesthesiology, 113 (2010), pp. 977-992
[9]
C.E. Dubé, S.H. Liu, J.B. Driban, T.E. McAlindon, C.B. Eaton, K.L. Lapane.
The relationship between smoking and knee osteoarthritis in the Osteoarthritis Initiative.
Osteoarthr Cartil, 24 (2016), pp. 465-472
[10]
J. Fernández-Torres, O.G. Aztatzi-Aguilar, Y. Zamudio-Cuevas, et al.
Effect of smoking on the redox status of knee osteoarthritis: a preliminary study.
Exp Biol Med (Maywood), 248 (2023), pp. 1754-1767
[11]
T. Chen, S. Ehnert, G. Tendulkar, et al.
Primary human chondrocytes affected by cigarette smoke—therapeutic challenges.
Int J Mol Sci, 21 (2020), pp. 1901
[12]
Y. Zamudio-Cuevas, J. Fernández-Torres, O.G. Aztatzi-Aguilar, et al.
Preliminary study on the potential damage of cigarette smoke extract in 3D human chondrocyte culture.
In Vitro Cell Dev Biol Anim, (2024),
[13]
Y. Zhang, C. Zeng, J. Wei, et al.
Associations of cigarette smoking, betel quid chewing and alcohol consumption with high-sensitivity C-reactive protein in early radiographic knee osteoarthritis: a cross-sectional study.
[14]
I. Elisia, V. Lam, B. Cho, et al.
The effect of smoking on chronic inflammation, immune function and blood cell composition.
[15]
O. Stannus, G. Jones, F. Cicuttini, et al.
Circulating levels of IL-6 and TNF-α are associated with knee radiographic osteoarthritis and knee cartilage loss in older adults.
Osteoarthr Cartil, 18 (2010), pp. 1441-1447
[16]
B.J. Rose, J.A. Weyand, B. Liu, et al.
Exposure to second-hand cigarette smoke exacerbates the progression of osteoarthritis in a surgical induced murine model.
Histol Histopathol, 36 (2021), pp. 347-353
[17]
M.G.R. Larsen, S.H. Overgaard, S.R. Petersen, et al.
Effects of smoking on clinical treatment outcomes amongst patients with chronic inflammatory diseases initiating biologics: secondary analyses of the prospective BELIEVE cohort study.
Scand J Immunol, 100 (2024),
[18]
Q. Wang, J. Runhaar, M. Kloppenburg, et al.
Evaluation of the diagnostic performance of American College of Rheumatology, EULAR, and National Institute for Health and Clinical Excellence criteria against clinically relevant knee osteoarthritis: data from the CHECK cohort.
Arthritis Care Res (Hoboken), 76 (2024), pp. 511-516
[19]
J.H. Kellgren, J.S. Lawrence.
Radiological assessment of osteo-arthrosis.
Ann Rheum Dis, 16 (1957), pp. 494-502
[20]
Asociación Médica Mundial.
Declaración de Helsinki de la AMM: Principios éticos para las investigaciones médicas en seres humanos.
(2013),
[21]
Z.C. Yessica-Eduviges, G. Martínez-Nava, D. Reyes-Hinojosa, et al.
Impact of cadmium toxicity on cartilage loss in a 3D in vitro model.
Environ Toxicol Pharmacol, 74 (2020),
[22]
J. Schindelin, I. Arganda-Carreras, E. Frise, et al.
Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.
Nat Methods, 9 (2012), pp. 676-682
[23]
M. Gutiérrez, J. Guevara, L. Barrera.
Semi-automatic grading system in histologic and immunohistochemistry analysis to evaluate in vitro chondrogenesis.
Univ Sci, 17 (2012), pp. 215-226
[24]
S. Zhu, L. Ji, Z. He, et al.
Association of smoking and osteoarthritis in US (NHANES 1999–2018).
[25]
C.S. Heluany, A. De Palma, N.J. Day, S.H.P. Farsky, G. Nalesso.
Hydroquinone, an environmental pollutant, affects cartilage homeostasis through the activation of the aryl hydrocarbon receptor pathway.
[26]
U. Nedunchezhiyan, I. Varughese, A.R. Sun, X. Wu, R. Crawford, I. Prasadam.
Obesity, inflammation, and immune system in osteoarthritis.
[27]
Y.Y. Leung, L.W. Ang, J. Thumboo, R. Wang, J.M. Yuan, W.P. Koh.
Cigarette smoking and risk of total knee replacement for severe osteoarthritis among Chinese in Singapore—the Singapore Chinese health study.
Osteoarthr Cartil, 22 (2014), pp. 764-770
[28]
R. Takiguchi, R. Komatsu, K. Kitamura, et al.
Modifiable factors associated with symptomatic knee osteoarthritis: the Murakami cohort study.
[29]
J. Ni, P. Wang, K.J. Yin, et al.
Does smoking protect against developing osteoarthritis? evidence from a genetically informed perspective.
Semin Arthritis Rheum, 55 (2022),
[30]
C. Zeng, U.D.T. Nguyen, J. Wu, et al.
Does smoking cessation increase risk of knee replacement? A general population-based cohort study.
Osteoarthr Cartil, 29 (2021), pp. 697-706
[31]
G.S. Clemente, A. van Waarde, I.F. Antunes, A. Dömling, P.H. Elsinga.
Arginase as a potential biomarker of disease progression: a molecular imaging perspective.
Int J Mol Sci, 21 (2020), pp. 5291
[32]
F. Li, X. Sun, B. Zheng, et al.
Arginase II promotes intervertebral disc degeneration through exacerbating senescence and apoptosis caused by oxidative stress and inflammation via the NF-κB pathway.
Front Cell Dev Biol, 9 (2021),
[33]
Q. Xiao, S. Dong, Y. Tan, et al.
The causal impact of smoking behavior on osteoarthritis: a Mendelian randomization analysis.
Front Public Health, 13 (2025),
[34]
I.K. Haugen, K. Magnusson, A. Turkiewicz, M. Englund.
The prevalence, incidence, and progression of hand osteoarthritis in relation to body mass index, smoking, and alcohol consumption.
J Rheumatol, 44 (2017), pp. 1402-1409
[35]
S. Kou, Y. Wu.
Meta-analysis of tumor necrosis factor alpha −308 polymorphism and knee osteoarthritis risk.
BMC Musculoskelet Disord, 15 (2014), pp. 373
[36]
Z. Lv, Y.X. Yang, J. Li, et al.
Molecular classification of knee osteoarthritis.
Front Cell Dev Biol, 9 (2021),
[37]
M. Skrzypkowska, M. Stasiak, J. Sakowska, et al.
Cytokines and chemokines multiplex analysis in patients with low disease activity rheumatoid arthritis.
Rheumatol Int, 42 (2022), pp. 609-619
[38]
A.I. Tsuchida, M. Beekhuizen, M. Rutgers, et al.
Interleukin-6 is elevated in synovial fluid of patients with focal cartilage defects and stimulates cartilage matrix production in an in vitro regeneration model.
Arthritis Res Ther, 14 (2012), pp. R262
[39]
R. Wiegertjes, F.A.J. van de Loo, E.N. Blaney Davidson.
A roadmap to target interleukin-6 in osteoarthritis.
Rheumatology (Oxford), 59 (2020), pp. 2681-2694
Idiomas
Reumatología Clínica
Opciones de artículo
Herramientas