Oxidative damage and histopathological changes in lung of rat chronically exposed to nicotine alone or associated to ethanol

Smoking is the most important preventable risk factor of chronic obstructive pulmonary disease and lung cancer. This study was designed to investigate oxidative damage and histopathological changes in lung tissue of rats chronically exposed to nicotine alone or supplemented with ethanol. Twenty-four male Wistar rats divided into three groups were used for the study. The nicotine group received nicotine (2.5 mg/kg/day); the nicotine-ethanol group was given simultaneously same dose of nicotine plus ethanol (0.2 g/kg/day), while the control group was administered only normal saline (1 ml/kg/day). The treatment was administered by subcutaneous injection once daily for a period of 18 weeks. Chronic nicotine administration alone or combined to ethanol caused a significant increase in malondialdehyde (MDA) level, superoxide dismutase (SOD) activity and catalase (CAT) activity in lung tissue compared to control rats suggesting an oxidative damage. However, these increases were mostly prominent in nicotine group. The histopathological examination of lung tissue of rats in both treated groups revealed many alterations in the pulmonary structures such as emphysema change (disappearance of the alveolar septa, increased irregularity and size of air sacs) and marked lymphocytic infiltration in perivascular and interstitial areas. However, the changes characterized in the nicotine group (pulmonary congestion, hemorrhage into alveoli and interstitial areas, edema) were more drastic than those observed in the nicotine-ethanol group, and they can be attributed to a significant degree of capillary endothelial permeability and microvascular leak. Conversely, the ethanol supplementation caused an appearance of fatty change and fibrosis in pulmonary tissue essentially due to a metabolism of ethanol. Finally, the lung damage illustrated in nicotine group was more severe than that observed in the nicotine-ethanol group. We conclude that the combined administration of nicotine and ethanol may moderate the effect of nicotine administered independently by counteractive interactions between these two drugs.

RésuméLe tabagisme est le plus important facteur de risque évitable en ce qui concerne les maladies respiratoires chroniques et le cancer du poumon. Le but de ce travail est d’étudier les dommages oxydatifs et les changements histopathologiques dans le tissu pulmonaire chez des rats traités à la nicotine d’une manière chronique, seule ou supplémentée avec de l’éthanol. Vingt-quatre rats mâles de souche Wistar, répartis en trois groupes, ont été utilisés. Le groupe de nicotine a reçu la nicotine à raison de 2,5 mg/kg de PC ; le groupe de nicotine-éthanol a reçu la même dose de nicotine associée à l’éthanol 25 % à raison de 0,2 g/kg de PC ; alors que le groupe témoin a reçu du sérum physiologique (NaCl 9 ‰) à raison de 1 mL/kg de PC. Le traitement a été effectué par injection sous-cutanée une fois par jour pendant 18 semaines. L’analyse a montré qu’au niveau pulmonaire, l’administration chronique de la nicotine seule ou associée à l’éthanol a provoqué une augmentation significative du niveau de la malondialdéhyde (MDA), l’activité du superoxyde dismutase (SOD) et de la catalase (CAT) suggérant la présence d’un dommage oxydatif. Cependant, cette élévation a été plus importante dans le groupe nicotine. L’examen histopathologique des tissus pulmonaires des rats de deux groupes traités a révélé de nombreuses modifications telles que l’emphysème (disparition des cloisons alvéolaires, augmentation de l’irrégularité et de la taille des sacs aériens) et l’infiltration lymphocytaire dans les zones périvasculaires et interstitielles. Les altérations dans le groupe nicotine (congestion pulmonaire, l’hémorragie dans les zones alvéolaires et interstitielles, œdème) ont été plus sévères que celles observées dans le groupe nicotine-éthanol, ce qui pourrait être dues à un degré significatif de la perméabilité capillaire et à la fuite microvasculaire. Inversement, l’ajout de l’éthanol a provoqué d’autres changements dus essentiellement au métabolisme de l’éthanol. Enfin, l’atteinte du poumon illustrée dans le groupe nicotine était plus sévère que celle observée dans le groupe nicotine-éthanol. Nous concluons que l’administration combinée de la nicotine et de l’éthanol peut atténuer l’effet de la nicotine administrée de façon indépendante suite à des interactions pharmacodynamiques entre ces deux drogues.