Bone quality associated with daily intake of coffee: a biochemical, radiographic and histometric study

ABSTRACT

Caffeine induces loss of calcium and influences the normal development of bone. This study investigated the effects of coffee on bone metabolism in rats by biochemical measurement of calcium, bone densitometry and histometry. Male rats, born of female treated daily with coffee and with coffee intake since born, were anesthetized, subjected to extraction of the upper right incisor, and sacrificed 7, 21 and 42 days after surgery. Blood and urine samples were taken, and their maxilla radiographed and processed to obtain 5-µm-thick semi-serial sections stained with hematoxylin and eosin. The volume and bone quality were estimated using an image-analysis software. The results showed significantly greater amount of calcium in the plasma (9.40 ± 1.73 versus 9.80 ± 2.05 mg percent) and urine (1.00 ± 0.50 versus 1.25 ± 0.70 mg/24 h) and significantly less amount in bone (90.0 ± 1.94 versus 86.0 ± 2.12 mg/mg bone), reduced bone mineral density (1.05 ± 0.11 versus 0.65 ± 0.15 mmAL), and lower amount of bone (76.19 ± 1.6 versus 53.41 ± 2.1 percent) (ANOVA; p≤0.01) in animals treated with coffee sacrificed after 42 days. It may be concluded that coffee/caffeine intake caused serious adverse effects on calcium metabolism in rats, including increased levels of calcium in the urine and plasma, decreased bone mineral density and lower volume of bone, thus delaying the bone repair process.

RESUMO

A cafeína induz perda de cálcio e influencia no desenvolvimento ósseo normal. Este estudo investiga os efeitos do café sobre o metabolismo ósseo em ratos através de avaliações bioquímicas do cálcio, densitometria e histometria óssea. Ratos machos, nascidos de fêmeas tratadas diariamente com café, e com ingestão de café desde o nascimento, foram anestesiados, submetidos à extração do incisivo superior direito e sacrificados 7, 21 e 42 dias após a cirurgia. Amostras de sangue e urina foram colhidas, suas maxilas radiografadas e processadas para se obter cortes semi seriados (5 µm) e corados pela hematoxilina-eosina. Através de um programa de análise de imagens, o volume e a qualidade do osso foram avaliados. Os resultados demonstraram maior quantidade de cálcio no sangue (9,40 ± 1,73 versus 9,80 ± 2,05 mg por cento) e urina (1,00 ± 0,50 versus 1,25 ± 0,70 mg/24 h) e menor no osso (90,0 ± 1,94 versus 86,0 ± 2,12 mg/mg osso), densidade mineral óssea menor (1,05 ± 0,11 versus 0,65 ± 0,15 mmAL), e menor quantidade de osso (76,19 ± 1,6 versus 53,41 ± 2,1 por cento) estatisticamente significante (ANOVA p≤0,01) nos animais tratados com café sacrificados após 42 dias. Conclui-se que a ingestão de café/cafeína causou sérios efeitos adversos no metabolismo de cálcio em ratos, incluindo aumento dos níveis de cálcio na urina e no plasma, diminuição da densidade mineral óssea e menor volume de osso atrasando o processo de reparo ósseo.