Este protocolo tiene como objetivo evaluar la asociación entre las concentraciones séricas de zinc y la densidad mineral ósea total utilizando datos representativos a nivel nacional de la cohorte NHANES 2011-2014.
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Artículo de investigación
Este protocolo tiene como objetivo evaluar la asociación entre las concentraciones séricas de zinc y la densidad mineral ósea total utilizando datos representativos a nivel nacional de la cohorte NHANES 2011-2014.
Este estudio transversal investigó la asociación entre las concentraciones séricas de zinc y la densidad mineral ósea total (DMO) utilizando datos de 1.674 adultos de ≥ 20 años en la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (NHANES) 2011-2014. Se excluyeron a los participantes con datos faltantes sobre variables clave, y los análisis incluyeron el diseño complejo de la encuesta NHANES con pesos submuestrales de ayuno a 4 años (WTSAF4YR). Los niveles séricos de zinc se dividieron en cuarteles y se aplicaron modelos de regresión lineal multivariable para evaluar la relación entre el zinc sérico y la DMO total y específica del sitio, tras ajustar para factores de fusión demográficos, antropométricos, de estilo de vida y bioquímicos. Se utilizaron análisis de ajuste de curvas suaves y efectos umbral basados en modelos aditivos generalizados (GAMs) para explorar posibles asociaciones no lineales. El zinc sérico se asoció positivamente con la DMO tras ajustar para covariables, observándose un efecto umbral no lineal aproximadamente en 13,20 μmol/L, más allá del cual la asociación positiva se hizo más pronunciada. Estos hallazgos aportan nuevas perspectivas sobre el papel del zinc en la salud ósea, destacando que mantener el zinc sérico por encima de este nivel puede contribuir a una densidad ósea óptima e informar estrategias para la prevención de la osteoporosis y la evaluación nutricional.
La osteoporosis representa una importante preocupación de salud pública a nivel mundial, afectando a un estimado del 18,3% de la poblaciónmundial. Los datos epidemiológicos indican que esta condición no afecta por igual a todos los grupos demográficos, ya que las mujeres experimentan una carga notablemente mayor en comparación con los hombres, especialmente después de la menopausia debido a cambios hormonales que aceleran la pérdidaósea 1,2. La densidad mineral ósea (DMO) actúa como un indicador fundamental de la salud ósea y es ampliamente reconocida como un determinante crucial de la resistenciaósea 3. Clínicamente, se considera uno de los predictores más fiables de la susceptibilidad de un individuo afracturas 3. Las personas con mayor DMO generalmente poseen huesos más fuertes y resistentes, lo que confer protección frente a la fragilidad ósea y la aparición defracturas 4,5. Por el contrario, la reducción de la DMO se asocia con una integridad ósea comprometida, lo que pone a los individuos en un riesgo elevado de condiciones como osteopenia y osteoporosis, así como de morbilidad relacionada confracturas 4,5.
El declive de la DMO es un proceso multifactorial y biológicamente complejo influenciado por una constelación de factores, incluyendo el envejecimiento, el entorno hormonal, los hábitos de vida, el estado nutricional y las condiciones patológicassubyacentes. Con el avance de la edad, la tasa de formación ósea osteoblástica disminuye progresivamente, mientras que la reabsorción ósea osteoclástica se vuelve relativamente mejorada, resultando en una pérdida neta de masa ósea a lo largo deltiempo 7. Entre los determinantes biológicos, las alteraciones hormonales, en particular la marcada reducción del estrógeno circulante tras la menopausia, constituyen uno de los principales factores que impulsan la rápida desmineralizaciónósea 8. Las deficiencias nutricionales, como la insuficiente ingesta de calcio, vitamina D, proteínas y oligoelementos esenciales como magnesio y zinc, comprometen aún más la integridad ósea al perjudicar la mineralización ósea y la formaciónde la matriz 3,8. Los factores relacionados con el estilo de vida, como la inactividad física, el tabaquismo, el consumo excesivo de alcohol y el estrés psicosocial crónico, agravan la reabsorción ósea y aceleran la pérdidaósea 9. Además, la administración prolongada de glucocorticoides, anticonvulsivos o inhibidores de la aromatasa, así como trastornos sistémicos crónicos como la diabetes mellitus, la insuficiencia renal y las enfermedades gastrointestinales, pueden alterar la homeostasis del calcio y alterar la remodelación ósea normal, contribuyendo colectivamente a la reducción progresiva de la DMO y a una mayor susceptibilidad a laosteoporosis 3.
El zinc, como elemento traza vital, es fundamental para la regulación del metabolismo óseo y la preservación de la integridad ósea10. La evidencia acumulada indica una correlación positiva entre el estado de zinc y la DMO, aunque la magnitud y consistencia de esta relación están influenciadas por los niveles basales de zinc, la salud ósea existente y las características demográficas de la poblacióndel estudio 11. Desde una perspectiva mecanicista, el zinc facilita la osteogénesis al mejorar la diferenciación de osteoblastos, promover la síntesis de la matriz de colágeno y activar enzimas críticas como la fosfatasa alcalina, esencial para una correcta mineralizaciónósea 10. Al mismo tiempo, el zinc ejerce efectos inhibitorios sobre la reabsorción ósea mediada por osteoclastos, contribuyendo así al equilibrio homeostático entre la formación y degradaciónósea 10,12. Estudios observacionales e intervencionistas han demostrado que concentraciones más altas de zinc circulante suelen asociarse con un aumento de la DMO, mientras que la insuficiencia de zinc se correlaciona con un riesgo elevadode osteoporosis 12.
En el presente estudio, aprovechamos datos de la Encuesta Nacional de Examen de Salud y Nutrición (NHANES) 2011-2014, que proporciona una amplia cohorte representativa a nivel nacional de adultos estadounidenses con datos bioquímicos, demográficos y de estilo de vida completos. En comparación con investigaciones anteriores, este enfoque ofrece varias ventajas metodológicas, incluyendo un tamaño de muestra ampliado que mejora el poder estadístico y la capacidad de detectar asociaciones sutiles, así como la implementación de modelado de umbrales para explorar posibles relaciones no lineales entre las concentraciones séricas de zinc y la DMO. Al examinar sistemáticamente las asociaciones zinc-DMO en diferentes cuartiles y ajustar por factores de confusión relevantes, nuestro estudio proporciona una comprensión más matizada de cómo el estado del zinc puede influir en la salud ósea. Es importante destacar que los hallazgos derivados de este conjunto de datos representativo a nivel nacional pueden informar la toma de decisiones clínicas y las estrategias de salud pública, permitiendo a clínicos e investigadores evaluar mejor el papel potencial del zinc en el mantenimiento de la salud ósea y la prevención de la osteoporosis.
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La Junta de Revisión de Ética en la Investigación (ERB) del Centro Nacional de Estadísticas de Salud (NCHS) aprobó los protocolos de recopilación de datos del NHANES. Dado que los conjuntos de datos de NHANES son accesibles públicamente, los investigadores están exentos de obtener aprobación adicional de sus propios comités de revisión institucional (IRBs).
Diseño del estudio y características de la población estudiada
En la presente investigación transversal, buscamos examinar la posible asociación independiente entre las concentraciones séricas de zinc y la DMO utilizando datos derivados de los ciclos 2011-2014 del NHANES. NHANES, que es administrado por el Centro Nacional de Estadísticas de Salud (NCHS), emplea una metodología cuidadosamente diseñada estratificada y de muestreo probabilístico en varias etapas para generar un conjunto de datos representativo a nivel nacional de la población civil no institucionalizada de Estados Unidos. Cada ciclo de encuestas recopila sistemáticamente información extensa que abarca características demográficas, factores de estilo de vida, ingesta dietética, parámetros clínicos y mediciones antropométricas mediante una combinación de entrevistas estandarizadas, cuestionarios estructurados y exámenes físicos. Protocolos completos y detalles metodológicos para cada componente de la encuesta están disponibles públicamente en la página web oficial de NHANES. Para los fines de este análisis, nos centramos en adultos de 20 años o más y excluimos a individuos con datos faltantes o incompletos sobre medidas antropométricas clave u otras covariables esenciales requeridas para los modelos del estudio. El proceso de selección de los participantes, junto con criterios específicos de inclusión y exclusión, se resume visualmente en la Figura 1 para ofrecer una visión clara de la muestra analítica.
Indicadores de evaluación
Evaluación de medidas antropométricas
Técnicos sanitarios formados y certificados realizaron la recopilación de mediciones antropométricas, incluyendo peso corporal y altura de pie, en centros móviles de examen dedicados a NHANES, siguiendo protocolos rigurosamente estandarizados establecidos por el NCHS. El peso corporal se registró en los 0,1 kg más cercanos mediante una báscula digital calibrada, asegurando consistencia y precisión en todas las mediciones. La altura de pie se medía hasta el más cercano 0,1 centímetro utilizando un estadio fijo, con instrucción a los participantes para mantener una postura erguida y los talones juntos para mayor precisión. Posteriormente, se calculó el índice de masa corporal (IMC), un indicador ampliamente reconocido de la adiposidad general, para cada participante dividiendo el peso medido en kilogramos por el cuadrado de la altura en metros (kg/m 2).
Estado del zinc en el suero
Se obtuvieron muestras de sangre venosa de los participantes en los centros móviles de examen (MECs) designados por flebotomistas certificados siguiendo procedimientos estandarizados de NHANES. Las muestras recogidas fueron procesadas y transportadas rápidamente bajo condiciones controladas por personal capacitado al laboratorio del Centro Nacional de Salud Ambiental (NCEH) para su posterior análisis bioquímico. Tras la centrifugación inicial, las alicuotas séricas se mantenían a °C durante el tránsito para preservar la integridad de la muestra y luego se almacenaban a temperaturas ultra bajas de -20 °C o -70 °C hasta el momento del análisis. La cuantificación de las concentraciones séricas de zinc se realizó mediante espectrometría de masas de células de reacción dinámica plasmática acoplada inductivamente (ICP-DRC-MS), un método analítico altamente sensible y preciso. Los detalles completos sobre los protocolos de laboratorio, las medidas de control de calidad y las especificaciones analíticas para la evaluación del zinc sérico están documentados en el archivo de datos de laboratorio de NHANES (LBDZN), que puede consultarse en la página web oficial de NHANES, con una descripción metodológica adicional en: https://wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/2011-2012/PBCD_G.htm.
BMD
Todos los participantes que cumplieron los criterios de inclusión para este estudio se sometieron a exploraciones de absorptiometría de rayos X de doble energía (DXA) para obtener mediciones precisas de la DMO. Los escaneos fueron realizados por tecnólogos certificados en radiología utilizando un densitómetro de haz de abanico, con la adquisición y análisis de datos realizados mediante el software Hologic APEX (versión 4.0) para garantizar precisión y consistencia. Los protocolos estandarizados de examen DXA, incluyendo la posición de los participantes, los procedimientos de calibración y las medidas de control de calidad, están completamente detallados en la página web oficial de NHANES, con el enlace correspondiente proporcionado en la Tabla de Materiales. Ciertas personas fueron excluidas de la evaluación de DXA basada en criterios específicos de seguridad y técnicos, incluyendo embarazo, administración de agentes de contraste en los siete días previos, peso corporal superior a 450 libras, múltiples prótesis previos de cadera, fracturas bilaterales de cadera o la presencia de prótesis de cadera, para mantener la validez y fiabilidad de las mediciones de DMO.
Covariables
Para evaluar rigurosamente la asociación entre las concentraciones séricas de zinc y la DMO, era esencial tener en cuenta las posibles variables de confusión y las complejas interacciones entre múltiples covariables. Los factores demográficos incluían la edad de los participantes (≥20 años), el sexo (hombre o mujer), la raza/etnia (categorizados como mexicoamericanos, blancos no hispanos, negros no hispanos, otros hispanos y otras razas), nivel educativo (inferior al de secundaria, bachillerato o equivalente, y por encima del bachillerato) y la proporción de ingresos familiares respecto al umbral federal de pobreza. Los parámetros antropométricos, incluido el IMC, se recogieron durante exámenes físicos estandarizados. También se incorporaron medidas bioquímicas, específicamente concentraciones séricas de calcio total y fósforo sérico (ambas en mmol/L), como covariables clave debido a su papel crítico en el metabolismo y mineralización ósea. Además, se evaluaron las características del estilo de vida y de la salud mediante cuestionarios estructurados, que recogieron la participación autoinformada en actividad física vigorosa (sí/no), antecedentes de diabetes (sí/no), estado de hipertensión (sí/no) y consumo de alcohol. El consumo de alcohol se cuantificó como el número medio de bebidas alcohólicas consumidas al día durante los 12 meses13 anteriores. El estado de fumador de los participantes se determinó en función de su consumo acumulado de cigarrillos a lo largo de su vida. Las personas que habían fumado menos de 100 cigarrillos a lo largo de su vida se clasificaban como no fumadores, mientras que quienes informaban haber fumado 100 o más cigarrillos se clasificaban comofumadores 14.
Análisis estadístico
Todos los análisis estadísticos de este estudio se realizaron utilizando el software EmpowerStats (versión 4.1). Los análisis se realizaron utilizando el diseño complejo de encuestas de NHANES, teniendo en cuenta los pesos muestrales, la estratificación y la agrupación para producir estimaciones representativas a nivel nacional. Específicamente, en todos los análisis se aplicaron el peso de la submuestra en ayunas de 4 años (WTSAF4YR), la variable de estratificación (SDMVSTRA) y la unidad primaria de muestreo (SDMVPSU). Las características demográficas, clínicas y bioquímicas de la población estudiada se resumieron primero y compararon a través de cuarteles de concentraciones séricas de zinc para ofrecer una visión general de la distribución poblacional. Para variables continuas, las diferencias de grupo se evaluaron mediante modelos de regresión lineal, mientras que las variables categóricas se compararon mediante pruebas de chi-cuadrado para identificar variaciones estadísticamente significativas entre cuartiles.
Para evaluar la relación entre los niveles séricos de zinc y la DMO, se emplearon modelos de regresión lineal multivariable. Se construyeron tres modelos ajustados progresivamente para tener en cuenta los posibles factores de confusión. El Modelo 1 representaba la asociación no ajustada. El Modelo 2 controlaba las covariables demográficas básicas, incluyendo edad, sexo y raza/etnia. El Modelo 3 incorporó además factores potenciales adicionales como el nivel educativo, el estado de diabetes, la actividad física vigorosa, el tabaquismo, la hipertensión, el calcio total sérico, el fósforo sérico y la proporción entre ingresos familiares y el umbral federal de pobreza. Además, para investigar posibles relaciones no lineales entre las concentraciones séricas de zinc y la DMO, se realizaron análisis de ajuste de curvas suaves. Todas las pruebas estadísticas fueron bilaterales, y se consideró que un valor p inferior a 0,05 indicaba la significancia estadística.
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Características descriptivas y perfil inicial de los participantes incluidos en el estudio
Dado que las concentraciones séricas de zinc se midieron en una submuestra en ayuno, se aplicó el peso submuestral correspondiente de 4 años en ayunas (WTSAF4YR) conforme a las directrices analíticas de NHANES. Debido a que se combinaron datos de dos ciclos de encuesta (2011-2012 y 2013-2014), el peso de 4 años se derivó dividiendo el peso submuestral de ayuno de 2 años (WTSAF2YR) de cad...
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En este estudio transversal realizado con 1.674 adultos del NHANES 2011-2014, se asociaron positivamente concentraciones séricas de zinc con la DMO total y lumbar, observándose los efectos más fuertes en el cuartil más alto de zinc. Los análisis multivariables confirmaron estas asociaciones tras ajustar por covariables demográficas, de estilo de vida, antropométricas y bioquímicas, y los análisis de subgrupos sugirieron un efecto más pronunciado en hombres. Los resultados específicos del...
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Los autores declararon que no existían posibles conflictos de interés respecto a la realización de la investigación, autoría y/o publicación de este manuscrito.
Agradecemos sinceramente a todos los autores sus contribuciones al estudio, incluyendo la conceptualización, adquisición de datos, análisis, interpretación y preparación de manuscritos. Sus esfuerzos colaborativos hicieron posible este trabajo.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Software de análisis APEX DXA | Hologic Inc. | Versión 4.0 | Utilizado para la adquisición y análisis de datos DXA. |
| EmpowerStats (para análisis estadístico, regresión y modelado de efecto umbral) | X& Y Solutions, Boston, MA, EE. UU. | Versión 4.1 | Software estadístico utilizado para regresión lineal multivariable, ajuste de curvas suaves y análisis de efecto umbral. RRID si está disponible. |
| Densitómetro de haz en abanico Hologic QDR-4500A | Hologic Inc., Bedford, MA, EE. UU. | https://www.hologic.com/file/403701/download?token=9xR5yyeg | Se utiliza para escáneres de DXA para medir la densidad mineral ósea en participantes de NHANES. |
| ICP-DRC-MS (Espectrometría de Masas de Células de Reacción Dinámica de Plasma Acoplada Inductivamente) | Laboratorio NHANES, CDC | https://wwwn.cdc.gov/nchs/data/nhanes/public/2017/labmethods/UM?J?MET?508.pdf | Utilizado para cuantificar concentraciones de zinc sérico con alta sensibilidad y precisión. |
| NHANES 2011– Demografía y 2014 Conjunto de datos socioeconómicos | CDC NHANES | DEMO | Conjunto de datos disponible públicamente con variables demográficas, socioeconómicas y de estilo de vida. |
| NHANES 2011– Conjunto de datos de densidad mineral ósea DXA 2014 | CDC NHANES | DXXSPN | Conjunto de datos disponible públicamente que contiene mediciones de DMO totales y específicas del sitio mediante DXA. |
| NHANES 2011– Conjunto de datos de zinc sérico 2014 | CDC NHANES | LBDZN | Conjunto de datos disponible públicamente que contiene mediciones de zinc sérico para adultos en EE. UU. |
| NHANES 2011– Conjuntos de datos públicos de 2016 (LBDZN, DXXSPN, DEMO) | CDC NHANES | https://wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/tutorials/datasets.aspx | Conjuntos de datos de la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición para el zinc sérico, DXA BMD y datos demográficos/socioeconómicos. Repositorio: https://www.cdc.gov/nchs/nhanes/ |
| Página web oficial de NHANES | Centro Nacional de Estadísticas de Salud (NCHS), CDC | https://www.cdc.gov/nchs/nhanes/ | Los detalles oficiales del protocolo de examen DXA están disponibles en: https://www.cdc.gov/nchs/ |
| Densitómetro de haz de abanico QDR-4500A | Hologic Inc. (Bedford, MA, EE. UU.) | QDR-4500A | Se utiliza para escáneres DXA para obtener mediciones de DMO. |
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