Nhiều người thường chỉ nghĩ đến tác hại của thuốc lá đối với phổi hay hệ tim mạch mà quên mất rằng hệ cơ xương khớp cũng phải chịu sự tàn phá nặng nề. Không ít người hút thuốc lâu năm chỉ phát hiện ra tình trạng loãng xương hoặc giảm mật độ xương sau khi gặp chấn thương gãy xương dù chỉ va chạm nhẹ [1].

Thực tế, khói thuốc lá và nicotine tác động trực tiếp và gián tiếp đến toàn bộ chu trình tái tạo xương, vừa ức chế sự hình thành tế bào xương mới, vừa thúc đẩy quá trình tiêu xương diễn ra nhanh hơn bình thường [1], [2].

Tái cấu trúc xương và sự mất cân bằng do khói thuốc

Bộ xương của con người không phải là một khối bất biến mà liên tục trải qua quá trình đổi mới gọi là chu trình tái cấu trúc xương [3]. Trong chu trình này, các tế bào hủy xương (hủy cốt bào) chịu trách nhiệm dọn dẹp các mảnh xương già cỗi hoặc hư tổn, sau đó các tế bào tạo xương (nguyên bào xương) sẽ di chuyển đến để bồi đắp chất nền khoáng chất mới [3]. Khi hai quá trình này giữ được thế cân bằng, khung xương sẽ duy trì được sự dẻo dai và mật độ khoáng chất cần thiết.

Tuy nhiên, việc phơi nhiễm với khói thuốc lá phá vỡ hoàn toàn sự cân bằng động này [2]. Tế bào tạo xương có nguồn gốc biệt hóa từ các tế bào gốc trung mô trong tủy xương [3]. Dưới tác động tiêu cực của khói thuốc lá, các tế bào gốc này có thể không tiết đủ lượng chất nền xương hoặc bị chết theo chương trình quá sớm [3]. Hậu quả là tốc độ hủy xương vượt xa tốc độ tạo xương, khiến xương dần xốp rỗng, suy giảm chất lượng và dễ gãy [1], [3].

Nicotine tấn công trực tiếp nguyên bào xương như thế nào?

Nguyên nhân đầu tiên và quan trọng nhất khiến người hút thuốc bị suy giảm mật độ xương là độc tính trực tiếp của nicotine lên nguyên bào xương [1]. Khi xâm nhập vào cơ thể, nicotine kích thích sự tích tụ của phân tử oxy hóa hydro peroxide (H2O2) bên trong tế bào tạo xương [4]. Lượng H2O2 tích tụ quá mức sẽ gây ức chế enzyme glyoxalase 1 (Glo1), một enzyme giữ vai trò thanh thải và giải độc methylglyoxal (MG) [4].

Sự suy giảm hoạt tính của Glo1 dẫn đến sự ứ đọng methylglyoxal, tiền chất chính tạo nên các sản phẩm glycat hóa bền vững (AGE), cụ thể là hydroimidazolone (MG-H1) [4]. Phân tử MG-H1 khi gắn vào thụ thể AGE (RAGE) sẽ tiếp tục kích hoạt chuỗi phản ứng tăng sinh gốc tự do oxy hóa (H2O2) [4]. Quá trình này kích hoạt con đường tự chết qua ty thể liên quan đến việc giảm điều hòa transglutaminase 2 (TG2) và ức chế sự nhạy cảm của yếu tố hạt nhân NF-kB [4]. Kết quả cuối cùng là các nguyên bào xương bị thoái hóa và tự chết hàng loạt do stress oxy hóa nội bào [4].

Bên cạnh việc làm tăng tỷ lệ chết tế bào, nicotine còn can thiệp sâu vào các biểu hiện gen và quá trình tổng hợp chất nền của xương [5]. Nghiên cứu trên tế bào tạo xương người cho thấy sự phơi nhiễm nicotine ở nồng độ dưới mức độc hại làm suy giảm biểu hiện collagen type I – thành phần cấu trúc cốt lõi của khung xương [5]. Sự điều hòa bất thường của các yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi như FGF1 và FGF2 cũng làm gián đoạn quá trình biệt hóa bình thường của tế bào tạo xương [5]. Dù cơ thể có thể phản ứng bù trừ bằng cách tăng biểu hiện một số gen như RUNX2 hay osteonectin, sự suy giảm tổng hợp chất nền cơ bản vẫn khiến chất lượng xương mới bị tổn hại [5].

Thúc đẩy thoái biến estrogen và can thiệp nội tiết tố

Bên cạnh tác động độc hại trực tiếp lên tế bào, khói thuốc lá còn gián tiếp đẩy nhanh tốc độ hủy xương thông qua hệ thống nội tiết [1]. Khói thuốc gây ra các tác động gián tiếp bất lợi lên các hormone sinh dục và hormone vỏ thượng thận [1]. Trong cơ thể phụ nữ, hormone sinh dục nữ (estrogen) đóng vai trò bảo vệ xương thiết yếu thông qua việc ức chế các tế bào hủy xương.

Khói thuốc lá thúc đẩy sự suy giảm và thoái biến hormone sinh dục, tước đi lớp màng bảo vệ tự nhiên của hệ xương khớp [1]. Tình trạng này đặc biệt rõ nét ở những người có thói quen hút thuốc lâu năm, khiến tốc độ mất xương diễn ra nhanh tương tự như ở giai đoạn sau mãn kinh [1]. Ngoài ra, việc hút thuốc còn làm rối loạn chuyển hóa vitamin D và suy giảm khả năng hấp thu canxi tại đường ruột, khiến cơ thể thiếu hụt nguyên liệu để khoáng hóa xương [1]. Tình trạng co mạch và giảm cung cấp oxy mô do khói thuốc càng khiến các tế bào xương bị bỏ đói dinh dưỡng [1].

Kích hoạt phản ứng viêm và gia tăng hoạt tính tế bào hủy xương

Tác hại của thuốc lá không dừng lại ở việc triệt hạ tế bào tạo xương mà còn nằm ở việc đánh thức và kích hoạt các phản ứng hủy xương bệnh lý thông qua hệ miễn dịch [4], [2]. Khói thuốc lá làm gia tăng nồng độ interleukin-6 (IL-6) trong cơ thể, một chất trung gian gây viêm quan trọng thúc đẩy sự tiêu xương mạnh mẽ [4]. Thêm vào đó, việc hút thuốc còn làm thay đổi các tế bào miễn dịch thích ứng như tế bào T hỗ trợ và tế bào T điều hòa CD4+CD25+, đồng thời làm tăng tỷ lệ phân nhóm tế bào lympho CD4/CD8 ở người bệnh loãng xương [4].

Ở cấp độ tế bào, khói thuốc lá làm gia tăng hoạt tính liên kết DNA của yếu tố phiên mã NF-kappaB trong các hủy cốt bào [2]. Sự kích hoạt con đường truyền tín hiệu này làm thay đổi biểu hiện của hàng loạt gen liên quan đến tái cấu trúc xương, khiến các hủy cốt bào trở nên hung hãn hơn trong việc phá hủy chất nền xương [2]. Mất cân bằng giữa phản ứng viêm và miễn dịch do khói thuốc đã tạo ra môi trường bất lợi kéo dài, biến chu trình tái tạo xương tự nhiên thành quá trình phá hủy cấu trúc xương liên tục [2].

Các bằng chứng khoa học thực nghiệm và tổng quan

Để làm sáng tỏ tác động của thuốc lá, nhiều nghiên cứu thực nghiệm và đánh giá tổng quan đã được tiến hành trên cả động vật lẫn mô hình nuôi cấy tế bào người [6], [7], [2].

Trong một nghiên cứu thực nghiệm năm 2022 thực hiện trên 16 con thỏ New Zealand, các nhà khoa học chia ngẫu nhiên thành hai nhóm: 8 con thuộc nhóm đối chứng và 8 con thuộc nhóm can thiệp [6]. Nhóm can thiệp được tiêm nicotine với liều 2,5 mg/kg thể trọng mỗi ngày, bắt đầu từ 1 tuần trước khi cấy ghép implant nha khoa cho đến khi kết thúc thử nghiệm [6]. Kết quả theo dõi ở tuần thứ nhất và tuần thứ 8 cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0.05): nhóm dùng nicotine bị tăng thụ thể nAChR, tăng yếu tố phiên mã NFATc1, tăng số lượng hủy cốt bào, đồng thời giảm đáng kể số lượng nguyên bào xương cũng như giảm biểu hiện của protein tạo xương BMP2 và osteocalcin, từ đó ức chế quá trình tích hợp xương của implant [6].

Trên mô hình chuột năm 2021, các nhà nghiên cứu đã phơi nhiễm chuột với khói thuốc trong thời gian cấp tính 10 ngày hoặc mãn tính 3 tháng [2]. Kết quả chỉ ra rằng chỉ cần 10 ngày tiếp xúc với khói thuốc đã đủ để kích hoạt mạnh mẽ hoạt động của tế bào hủy xương và ức chế biệt hóa tế bào tạo xương [2]. Sau 3 tháng phơi nhiễm liên tục, những thay đổi cấu trúc xương tiêu cực đã biểu hiện rõ rệt trên chẩn đoán hình ảnh microCT và pQCT [2].

Một tổng quan hệ thống công bố năm 2023 đã tổng hợp dữ liệu từ 1005 công trình ban đầu để chọn ra 40 nghiên cứu đạt tiêu chuẩn, gồm 30 nghiên cứu khoa học cơ bản trên động vật và 10 nghiên cứu trên người [7]. Tổng quan ghi nhận nicotine có tương tác đa dạng và phụ thuộc vào liều lượng lên quá trình phát triển xương [7]. Trong đó, 11 nghiên cứu ghi nhận giảm tăng sinh tế bào và chậm phát triển xương, 11 nghiên cứu thấy giảm biểu hiện gen quan trọng, cho thấy tính chất phức tạp của nicotine độc lập trên xương và đặt ra yêu cầu cần thêm nghiên cứu lâm sàng [7].

Ngoài ra, nghiên cứu in vitro năm 2013 sử dụng tế bào tiền thân tủy xương và tế bào RAW264.7 được nuôi cấy với các nồng độ nicotine từ 10^-5 đến 10^-3 M cùng chất ức chế thụ thể alpha-bungarotoxin cho thấy nicotine làm tăng thụ thể nAChR alpha 7 và làm thay đổi hình thái hủy cốt bào [8]. Nicotine làm suy giảm biểu hiện của cathepsin K, MMP-9, V-ATPase d2 và F-actin, đồng thời làm giảm số lượng hủy cốt bào nhiều nhân kích thước lớn và thu hẹp diện tích hố tiêu xương [8]. Điều này cho thấy nicotine không chỉ đơn thuần kích thích mà còn gây rối loạn sâu sắc chức năng biệt hóa và tổ chức tế bào của hủy cốt bào [8].

Những hiểu lầm thường gặp về thuốc lá và sức khỏe xương

Một hiểu lầm phổ biến là nhiều người cho rằng chỉ khi bước vào tuổi già thì việc hút thuốc mới gây ảnh hưởng đến xương. Dữ liệu thực tế cho thấy phơi nhiễm khói thuốc từ trong bụng mẹ đã làm giảm chất lượng khoáng chất xương của trẻ sơ sinh và làm tăng nguy cơ gãy xương trong thời thơ ấu [3]. Ở người trưởng thành, việc hút thuốc có thể làm khởi phát sớm hoặc làm trầm trọng thêm bệnh viêm khớp dạng thấp, chứng đau lưng và gây thoái hóa gân, cơ [1], [3].

Một ngộ nhận khác là chuyển sang dùng thuốc lá không khói hoặc các dạng sản phẩm nicotine thay thế sẽ hoàn toàn vô hại cho xương. Dù việc sử dụng nicotine có kiểm soát được xem là biện pháp hỗ trợ cai thuốc hiệu quả, các nghiên cứu cho thấy bản thân nicotine nguyên chất vẫn có những tác động phụ thuộc liều lượng lên sự sống của nguyên bào xương [7]. Chiết xuất thuốc lá Snus dạng ngậm cũng đã được chứng minh có độc tính phát triển trên các dòng tế bào tạo xương [3].

Ai nên đặc biệt thận trọng?

Tác động hủy hoại xương của khói thuốc lá nguy hiểm với tất cả mọi người, nhưng một số nhóm đối tượng sau đây cần đặc biệt cảnh giác [1], [3]:

  • Phụ nữ trong độ tuổi tiền mãn kinh và mãn kinh: Do lượng hormone sinh dục tự nhiên đã sụt giảm, tác động đẩy nhanh thoái biến hormone từ thuốc lá sẽ khiến tốc độ mất xương tăng vọt [1].
  • Bệnh nhân chuẩn bị hoặc vừa trải qua phẫu thuật chỉnh hình, cấy ghép implant nha khoa: Nicotine ức chế tích hợp xương, làm chậm liền xương gãy, tăng nguy cơ nhiễm trùng và kéo dài thời gian nằm viện [1], [6], [3].
  • Người mắc các bệnh lý viêm mạn tính hoặc bệnh viêm ruột (IBD): Sự cộng hưởng giữa tình trạng viêm hệ thống và khói thuốc làm tăng nguy cơ loãng xương lên gấp nhiều lần [4].
  • Trẻ em và thanh thiếu niên: Giai đoạn khung xương đang tích lũy khối lượng khoáng chất đỉnh, việc hút thuốc chủ động hoặc thụ động đều để lại hậu quả lâu dài [3].

Lời khuyên áp dụng vào đời sống hàng ngày

Để bảo vệ khung xương trước sự tàn phá của nicotine và khói thuốc, giải pháp căn bản và hiệu quả nhất là kiên quyết từ bỏ thuốc lá [1]. Nghiên cứu chỉ ra rằng việc cai thuốc lá mang lại tác động tích cực lâu dài đối với quá trình chuyển hóa xương [1]. Đối với các bệnh nhân phẫu thuật chỉnh hình, ngừng hút thuốc giúp cải thiện ngay lập tức quá trình lành thương, giảm biến chứng hậu phẫu và rút ngắn thời gian điều trị [1].

Bên cạnh việc ngừng hút thuốc, người dân cần chú trọng bổ sung đầy đủ canxi và vitamin D qua chế độ ăn uống cân bằng để bù đắp sự thiếu hụt do giảm hấp thu ở đường ruột [1]. Tăng cường các hoạt động thể chất chịu lực như đi bộ nhanh, chạy bộ hoặc tập kháng lực giúp kích thích các nguyên bào xương làm việc tích cực hơn. Khi có các bệnh lý nền về xương khớp hoặc chuẩn bị can thiệp phẫu thuật, người bệnh nên chủ động tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa để được tư vấn phác đồ điều trị và đánh giá mật độ xương định kỳ [1].

Bảo vệ sức khỏe xương là một quá trình kéo dài suốt cuộc đời thông qua lối sống lành mạnh. Từ bỏ thuốc lá ngay hôm nay chính là quyết định kịp thời nhất để ngăn chặn quá trình tiêu xương âm thầm và giữ gìn khung xương vững chắc cho tương lai [1].