Wie beeinflusst das Zigarettenrauchen die Knochen- und Wundheilung?

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Wundheilung
Das Zigarettenrauchen hat einen erheblichen negativen Einfluss auf die Wundheilung. So treten postoperative Wundheilungsstörungen bei Rauchern drei- bis sechsmal häufiger auf als bei Nichtrauchern und bei ehemaligen Rauchern wiederum häufiger als bei Personen, die nie geraucht haben [1-2].
Als Gründe für die beobachteten Wundheilungsstörungen bei Rauchern werden unterschiedliche Prozesse diskutiert, darunter gesteigerte Entzündungsreaktionen, eine schlechtere Durchblutung (Hypoxie), eine reduzierte Kollagensynthese und immunologischen Veränderungen [1]. Die Kombination dieser und weiterer Mechanismen macht das Zigarettenrauchen zu einem erheblichen Risikofaktor für Wundheilungsstörungen.

Die gute Nachricht: Ein Rauchstopp vor chirurgischen Eingriffen kann die Komplikationsrate bei der Wundheilung positiv beeinflussen [2]. In der Studie aus Ludwigshafen zum Beispiel senkte ein präoperativer Rauchstopp von mindestens sechs Wochen die Komplikationsrate von 48,2 % auf 30,8 % [3].

Unsere laufenden Studien in einem sogenannten in-vitro-Scab-Model, d.h. einer Zellkultur, die die Wundheilung simuliert [4], zeigen, dass Zigarettenrauch die Wundheilung stark beeinträchtigt, während Tabakerhitzer-Aerosol eine geringere Auswirkung hat. Die Mechanismen, die dieser Beobachtung zugrunde liegen, sind jedoch noch Gegenstand der Forschung.

Nikotinersatz
Eine Analyse mehrerer Studien durch das Institut für Qualität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen (IQWiG) ergab: Wer mindestens vier Wochen vor einer Operation mit einer Nikotinersatztherapie beginnt, kann sein Risiko für Wundheilungsstörungen halbieren. Demnach hatten nur 14 % der rauchenden Patientinnen und Patienten Wundheilungsstörungen, wenn sie mindestens vier Wochen vor der Operation eine Nikotinersatztherapie erhielten. Ohne Nikotinersatztherapie war dies bei 28 % der Fall [5].

Elektronische Nikotinabgabesysteme (E-Zigaretten und Tabakerhitzer)
E-Zigaretten und Tabakerhitzer erlauben einen Nikotin- bzw. Tabakkonsum ohne Tabakverbrennung, wodurch signifikant geringere Mengen an Rauch-Schadstoffen freigesetzt werden als im Zigarettenrauch [6]. Eine sechsmonatige Studie an Mäusen zeigte, dass das Einatmen von E-Zigaretten-Aerosol keine signifikanten Veränderungen der Knochenstärke und -struktur zur Folge hatte, wie es bei der Inhalation von Zigarettenrauch zu beobachten war. Beide Mausgruppen hatten dabei vergleichbare Nikotinmengen aufgenommen.

Auch unsere Experimente mit Knochenzellkulturen zeigten für Tabakerhitzer im Vergleich zum Zigarettenrauch keine Beeinträchtigung der Homöostase knochenbildender oder resorbierender Zellen, trotz gleicher Nikotinkonzentration. Diese Ergebnisse deuten ebenfalls darauf hin, dass Nikotin nicht mit einer direkten Schädigung von Knochenzellen durch Zigarettenrauch assoziiert ist [7,11].

Möglicherweise kann der geringere Effekt von Aerosolen aus E-Zigaretten und Tabakerhitzern auf Knochenzellen dadurch erklärt werden, dass diese elektronischen Nikotinabgabesysteme keinen Tabak verbrennen und dadurch weniger Schadstoffe freisetzen als Zigarettenrauch.

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Quellen:
[1] Deutsches Krebsforschungszentrum (Hrsg.) Operationsrisiko Rauchen. Heidelberg, 2011. https://www.dkfz.de/de/tabakkontrolle/download/Publikationen/FzR/FzR_Operationsrisiko_Rauchen.pdf [Zugriff: 26.10.2024]
[2] Sørensen LT. Wound healing and infection in surgery. The clinical impact of smoking and smoking cessation: a systematic review and meta-analysis. Archives of surgery (Chicago, Ill : 1960). 2012;147(4):373-83.
[3] Goertz, O., Kapalschinski, N., Skorzinski, T. et al. Wundheilungsstörungen bei Rauchern, Nichtrauchern und nach Rauchstopp. Chirurg 83, 652–656 (2012). https://doi.org/10.1007/s00104-011-2230-5 [Zugriff: 26.10.2024]
[4] Lu C, Prahm C, Chen Y, Ehnert S, Rinderknecht H, McCaig CD, et al. Microcurrent Reverses Cigarette Smoke-Induced Angiogenesis Impairment in Human Keratinocytes In Vitro. Bioengineering (Basel). 2022;9(9).
[5] Liu C, Rinderknecht H, Histing T, Kolbenschlag J, Nussler AK, Ehnert S. Establishment of an In Vitro Scab Model for Investigating Different Phases of Wound Healing. Bioengineering (Basel). 2022 Apr 28;9(5):191. doi: 10.3390/bioengineering9050191. PMID: 35621469; PMCID: PMC9137770.
[6] Weng W, Bovard D, Zanetti F, Ehnert S, Braun B, Uynuk-Ool T, et al. Tobacco heating system has less impact on bone metabolism than cigarette smoke. Food Chem Toxicol. 2023:113637.
[7] Zhu S, Häussling V, Aspera-Werz RH, Chen T, Braun B, Weng W, et al. Bisphosphonates Reduce Smoking-Induced Osteoporotic-Like Alterations by Regulating RANKL/OPG in an Osteoblast and Osteoclast Co-Culture Model. Int J Mol Sci. 2020;22(1).
[8] Sreekumar V, Aspera-Werz R, Ehnert S, Strobel J, Tendulkar G, Heid D, et al. Resveratrol protects primary cilia integrity of human mesenchymal stem cells from cigarette smoke to improve osteogenic differentiation in vitro. Archives of toxicology. 2018;92(4):1525-38.
[9] Guo H, Weng W, Zhang S, Rinderknecht H, Braun B, Breinbauer R, et al. Maqui Berry and Ginseng Extracts Reduce Cigarette Smoke-Induced Cell Injury in a 3D Bone Co-Culture Model. Antioxidants. 2022;11(12):2460.
[10] Zhu S, Aspera-Werz RH, Chen T, Weng W, Braun B, Histing T, et al. Maqui berry extract prevents cigarette smoke induced oxidative stress in human osteoblasts in vitro. EXCLI journal. 2021;20:281-96.
[11] Deutsches Krebsforschungszentrum. E-Zigaretten und Tabakerhitzer – ein Überblick. Heidelberg, 2020.