이 프로토콜은 NHANES 2011-2014 코호트의 전국 대표성 데이터를 사용하여 혈청 아연 농도와 총 골밀도 간의 연관성을 평가하는 것을 목표로 합니다.
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이 프로토콜은 NHANES 2011-2014 코호트의 전국 대표성 데이터를 사용하여 혈청 아연 농도와 총 골밀도 간의 연관성을 평가하는 것을 목표로 합니다.
이 횡단면 연구는 2011년부터 2014년까지 20세 성인 1,674명의 데이터를 활용하여 혈청 아연 농도와 총 골밀도(BMD) 간의 연관성을 조사하였으며, ≥ 20세 이상 성인 1,674명을 대상으로 했습니다. 주요 변수에 대한 데이터가 누락된 참가자는 제외되었으며, 분석은 4년 공복 하위표본 가중치(WTSAF4YR)를 포함한 NHANES 복합 설문조사 설계를 반영하였습니다. 혈청 아연 수치는 4분위수로 나뉘었고, 다변수 선형 회귀 모델을 적용하여 혈청 아연과 인구통계학, 인체측정학, 생활습관, 생화학적 교란변수에 대한 조정 후 총 및 부위특이적 골밀도 간의 관계를 평가하였다. 일반화된 가법 모델(GAM)을 기반으로 한 매끄러운 곡선 적합 및 임계값 효과 분석을 사용하여 잠재적 비선형 연관성을 탐색하였습니다. 혈청 아연은 공변량 조정 후 골밀도와 양상상관이 있었으며, 약 13.20 μmol/L에서 비선형 임계값 효과가 관찰되었고, 그 이상에서는 양의 연관성이 더 뚜렷해졌습니다. 이 발견들은 골격 건강에서 아연의 역할에 대한 새로운 통찰을 제공하며, 혈청 아연을 이 수준 이상으로 유지하는 것이 골밀도를 최적으로 유지하는 것이 골다공증 예방 및 영양 평가 전략에 도움이 될 수 있음을 강조합니다.
골다공증은 전 세계적으로 주요 공중보건 문제로, 전 세계 인구의 약 18.3%에 영향을 미치는 것으로 추정됩니다 1,2. 역학 자료에 따르면 이 상태는 모든 인구통계학적 그룹에 균등하게 영향을 미치지 않으며, 특히 폐경 후 호르몬 변화로 인해 골 손실이 가속화되어 여성이 남성에 비해 현저히 더 큰 부담을 겪는다고 나타났습니다 1,2. 골밀도(BMD)는 골격 건강의 기본 지표로 작용하며, 뼈 강도의 중요한 결정 요인으로 널리 인정받고 있습니다. 임상적으로, 이는 개인의 골절 취약성을 예측하는 가장 신뢰할 만한 요인 중 하나로 간주됩니다. BMD가 높은 사람은 일반적으로 더 강하고 탄력적인 뼈를 가지고 있어 뼈 취약성과 골절 발생으로부터 보호받습니다 4,5. 반대로 BMD 감소는 골 완전성 손상과 연관되어 골감소증, 골다공증 및 골절 관련 이환율 위험이 높아집니다 4,5.
골밀도 감소는 노화, 호르몬 환경, 생활 습관, 영양 상태, 기저 병리학적 상태 등 여러 요인에 의해 영향을 받는 다요인적이고 생물학적으로 복잡한 과정입니다. 나이가 들수록 골세포 형성 속도는 점차 감소하는 반면, 조골세포 골 흡수는 상대적으로 증가하여 시간이 지남에 따라 골량의 순손실이 발생합니다7. 생물학적 결정 요인 중 호르몬 변화, 특히 폐경 후 순환 중인 에스트로겐의 현저한 감소가 빠른 골 탈석화의 주요 원인 중하나입니다. 칼슘, 비타민 D, 단백질, 마그네슘과 아연 같은 필수 미량 원소 섭취 부족과 같은 영양 부족은 골의 광물화와 기질 형성을 저해하여 골격의 완전성을 더욱 저해합니다 3,8. 신체 활동 부족, 흡연, 과도한 음주, 만성적인 심리사회적 스트레스 등 생활습관 관련 요인들은 골 흡수를 악화시키고 골 손실을 가속화합니다9. 또한, 글루코코르티코이드, 항경련제, 아로마타제 억제제의 장기간 투여뿐만 아니라 당뇨병, 신부전, 위장 질환과 같은 만성 전신 질환도 칼슘 항상성을 방해하고 정상적인 뼈 재형성을 방해하여 골밀도 점진적 감소와 골다공증 취약성 증가에 기여할 수 있습니다.
아연은 필수 미량 원소로서 뼈 대사 조절과 골격 완전성 보존에 필수적입니다10. 누적된 증거는 아연 상태와 골밀도 사이에 양의 상관관계가 있음을 시사하지만, 이 관계의 크기와 일관성은 기준 아연 수치, 기존 골 건강, 연구 대상 인구통계학적 특성에 의해 영향을 받습니다. 기전적 관점에서 아연은 골세포 분화를 촉진하고, 콜라겐 기질 합성을 촉진하며, 적절한 골 광물화에 필수적인 알칼리성 인산효소와 같은 핵심 효소를 활성화함으로써 골형성을 촉진합니다. 동시에 아연은 파반구가 매개하는 골 흡수에 억제 효과를 발휘하여 뼈 형성과 분해 사이의 항상성 균형에 기여합니다10,12. 관찰 및 중재 연구에 따르면 순환 아연 농도가 높을수록 일반적으로 골밀도 증가와 연관이 있으며, 아연 부족은 골다공증 위험 증가와 상관관계가 있습니다12.
본 연구에서는 2011-2014년 국가 건강 및 영양 검사 조사(NHANES) 데이터를 활용했으며, 이 조사는 미국 성인을 대상으로 포괄적인 생화학적, 인구통계학적, 생활습관 데이터를 포함한 대규모 전국 대표성 집단을 제공합니다. 이전 연구와 비교했을 때, 이 접근법은 통계적 검정력을 높이는 확대된 표본 크기와 미묘한 연관성 탐지 능력, 혈청 아연 농도와 골밀도 간의 잠재적 비선형 관계를 탐구하기 위한 임계값 모델링 구현 등 여러 방법론적 장점을 제공합니다. 아연-골밀도 연관성을 서로 다른 사분위수 간에 체계적으로 조사하고 관련 교란변수를 조정함으로써, 아연 상태가 골격 건강에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 보다 세밀한 이해를 제공합니다. 특히, 이 전국적으로 대표성 있는 데이터셋에서 도출된 결과는 임상 의사결정과 공중보건 전략에 정보를 제공하여, 임상의와 연구자가 골 건강 유지 및 골다공증 예방에서 아연의 잠재적 역할을 더 잘 평가할 수 있게 합니다.
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미국 국립보건통계센터(NCHS) 연구 윤리 심사 위원회(ERB)는 NHANES 데이터 수집 프로토콜을 승인했습니다. NHANES 데이터셋이 공개적으로 접근 가능하기 때문에, 연구자들은 자체 기관 심사 위원회(IRB)로부터 추가 승인을 받을 필요가 없습니다.
연구 설계 및 연구 집단의 특성
본 횡단면 연구에서는 2011-2014년 NHANES 주기에서 얻은 데이터를 활용하여 혈청 아연 농도와 골밀도 간의 잠재적 독립적 연관성을 조사하고자 했습니다. NHANES는 미국 국립보건통계센터(NCHS)가 관리하며, 미국 민간인, 비기관화 인구의 국가 대표성 데이터셋을 생성하기 위해 신중하게 설계된 층별 다단계 확률 표본추출 방법론을 사용합니다. 각 설문 주기는 표준화된 인터뷰, 구조화된 설문지, 신체 검사를 결합하여 인구통계학적 특성, 생활습관 요인, 식이 섭취, 임상 지표, 인체측정 등 광범위한 정보를 체계적으로 수집합니다. 각 조사 구성 요소에 대한 포괄적인 프로토콜과 방법론적 세부사항은 공식 NHANES 웹사이트에서 공개적으로 확인할 수 있습니다. 본 분석에서는 20세 이상 성인에 초점을 맞추고, 주요 인체측정 지표나 연구에 필요한 기타 필수 공변량에 대한 데이터가 누락되거나 불완전한 개인은 제외하였습니다. 참가자 선발 과정과 구체적인 포함 및 제외 기준은 분석 샘플을 명확히 파악하기 위해 그림 1 에 시각적으로 요약되어 있습니다.
평가 지표
인체측정 측정 평가
훈련받고 인증된 보건 기술자들이 NCHS가 정한 엄격한 표준화 프로토콜에 따라 전용 NHANES 이동 진료 센터에서 체중과 서 있는 높이를 포함한 인체측정 측정을 수행했습니다. 체중은 보정된 디지털 저울을 사용해 0.1kg까지 가장 근접하게 기록하여 모든 측정에서 일관성과 정확성을 보장했습니다. 고정된 스타디오미터를 사용해 가장 가까운 0.1센티미터까지 서 있는 높이를 측정했으며, 참가자들은 정밀하게 자세를 유지하고 뒤꿈치를 모으도록 지시받았습니다. 이후 일반적으로 지방 형성을 나타내는 널리 알려진 지표인 체질량지수(BMI)를 측정된 체중(킬로그램)을 키(미터)의 제곱(kg/m2)으로 나누어 계산했습니다.
혈청 내 아연 상태
정맥혈 샘플은 지정된 이동 진료 센터(MEC)에서 인증된 채혈사가 표준화된 NHANES 절차를 따라 연구 참가자들로부터 채취하였습니다. 수집된 샘플은 신속히 처리되어 훈련된 인력에 의해 통제된 조건 하에 국립환경보건센터(NCEH) 실험실로 운송되어 이후 생화학적 분석이 이루어졌습니다. 초기 원심분리 후, 혈청 알리코트는 샘플 무결성을 유지하기 위해 운송 중 °C에 보관되었으며, 분석 시점까지 -20°C 또는 -70°C의 초저온에서 보관되었습니다. 혈청 아연 농도의 정량화는 유도 결합 플라즈마 동적 반응 세포 질량분석법(ICP-DRC-MS)을 사용하여 수행되었으며, 이는 매우 민감하고 정밀한 분석 방법입니다. 실험실 프로토콜, 품질 관리 조치, 혈청 아연 평가에 대한 분석 사양에 관한 포괄적인 세부 사항은 NHANES 실험실 데이터 파일(LBDZN)에 문서화되어 있으며, 공식 NHANES 웹사이트에서 접근할 수 있으며, 추가 방법론적 설명은 다음 https://wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/2011-2012/PBCD_G.htm 에서 제공됩니다.
BMD
본 연구의 포함 기준을 충족한 모든 참가자는 BMD의 정확한 측정을 위해 이중 에너지 X선 흡수계(DXA) 스캔을 받았습니다. 스캔은 공인 방사선 기술자가 팬빔 밀도계를 사용하여 수행했으며, 정확성과 일관성을 보장하기 위해 Hologic APEX 소프트웨어(버전 4.0)를 통해 데이터 수집 및 분석이 수행되었습니다. 참가자 위치 선정, 교정 절차, 품질 관리 조치를 포함한 표준화된 DXA 검사 프로토콜은 공식 NHANES 웹사이트에 상세히 나와 있으며, 해당 링크는 재료표에 제공되어 있습니다. 특정 개인은 임신, 7일 이내에 조영제 투여, 체중 450파운드를 초과, 다수의 고관절 치환술, 양측 고관절 골절, 고관절 보철물 사용 여부 등 특정 안전성 및 기술적 기준을 이유로 DXA 평가를 받지 못했으며, 이는 BMD 측정의 타당성과 신뢰성을 유지하기 위함이었습니다.
공변량
혈청 아연 농도와 골밀도 간의 연관성을 엄격히 평가하기 위해서는 잠재적 교란 변수와 여러 공변량 간의 복잡한 상호작용을 고려하는 것이 필수적이었습니다. 인구통계학적 요인으로는 참가자의 나이(≥20세), 성별(남성 또는 여성), 인종/민족(멕시코계 미국인, 비히스패닉 백인, 비히스패닉 흑인, 기타 히스패닉 및 기타 인종으로 분류), 교육 수준(고등학교 미만, 고등학교 또는 동등학생, 고등학교 이상), 그리고 가족 소득과 연방 빈곤 기준의 비율이 포함되었습니다. 표준화된 신체검사 중에 BMI를 포함한 인체 측정 지표가 수집되었습니다. 생화학적 측정값, 특히 혈청 총 칼슘과 혈청 인 농도(둘 다 mmol/L 단위)도 골 대사와 광물화에 중요한 역할을 하여 주요 공변량으로 포함되었습니다. 또한, 생활습관 및 건강 관련 특성은 구조화된 설문지를 통해 평가하였으며, 격렬한 신체 활동 참여(예/아니오), 당뇨병 병력(예/아니오), 고혈압 상태(예/아니오), 음주 여부를 포함하였습니다. 알코올 섭취량은 지난 12개월 동안 하루 평균 섭취한 알코올 음료 수로 수치화되었습니다. 참가자들의 흡연 상태는 누적 평생 담배 소비량을 기준으로 결정되었습니다. 평생 100개 미만의 담배를 피운 사람은 비흡연자로 분류되었고, 100개 이상 흡연했다고 보고한 사람은 흡연자14로 분류되었습니다.
통계 분석
본 연구의 모든 통계 분석은 EmpowerStats 소프트웨어(버전 4.1)를 사용하여 수행되었습니다. 분석은 NHANES 복합 설문조사 설계를 사용하여 표본 가중치, 층화, 군집화를 고려하여 전국적으로 대표성 있는 추정치를 도출하였습니다. 구체적으로, 모든 분석에서 4년 공복 하위표본 가중치(WTSAF4YR), 층화 변수(SDMVSTRA), 1차 표본 단위(SDMVPSU)가 적용되었습니다. 연구 인구의 인구통계학적, 임상적, 생화학적 특성을 먼저 요약하여 혈청 아연 농도의 4분위수 단위로 비교하여 인구 분포를 개괄적으로 제공하였습니다. 연속 변수의 경우, 그룹 차이는 선형 회귀 모델로 평가되었고, 범주 변수는 카이제곱 검정을 통해 4분위수 간 통계적으로 유의한 변동을 식별하였습니다.
혈청 아연 수치와 골밀도 간의 관계를 평가하기 위해 다변수 선형 회귀 모델이 사용되었습니다. 잠재적 교란 요인을 고려하기 위해 세 가지 점진적으로 조정된 모델이 구축되었습니다. 모델 1은 조정되지 않은 연관을 나타냈다. 모델 2는 연령, 성별, 인종/민족 등 기본 인구통계학적 공변량을 통제했습니다. 모델 3은 교육 성취도, 당뇨병 상태, 격렬한 신체 활동 참여, 흡연 여부, 고혈압, 혈청 총 칼슘, 혈청 인, 가족 소득과 연방 빈곤 기준 비율 등 추가 잠재적 교란 변수를 포함시켰습니다. 또한, 혈청 아연 농도와 골밀도 간의 잠재적 비선형 관계를 조사하기 위해 매끄러운 곡선 적합 분석을 수행하였습니다. 모든 통계 검정은 양측 검사였으며, p 값이 0.05 미만이면 통계적 유의성을 나타내는 것으로 간주되었습니다.
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연구에 포함된 참가자들의 기술적 특성과 기초 프로필
혈청 아연 농도는 공복 하위샘플에서 측정되었으므로, 해당 4년 공복 하위샘플 중량(WTSAF4YR)이 NHANES 분석 지침에 따라 적용되었습니다. 두 개의 조사 주기(2011-2012년과 2013-2014년)의 데이터를 합쳐 4년 가중치는 각 참가자의 2년 공복 하위표본 가중치(WTSAF2YR)를 2로 나누어 WTSAF4YR = 1/2 × WTSAF2YR 공식에 따라 산출되었습니다. 초기에는 2011-2014년 NHANES 주기에서 총 19,931명의 참가자가 본 분석에 포함되도록 고려되었습니다. 20세 미만 인구(n = 8,242)는 먼저 성인 인구에 초점을 맞추기 위해 제외되었고, 이어서 혈청 아연 농도와 골밀도 측정 등 주요 변수에 대한 데이터가 누락된 참가자들을 제거했습니다(n = 9,814). 이 필터링 과정은 주요 변수에 대한 완전한 데이터를 가진 20세 이상 성인 1,875명의 하위 ...
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NHANES 2011-2014 성인 1,674명을 대상으로 한 이 횡단면 연구에서, 혈청 아연 농도가 증가하면 총 및 요추 골밀도와 양의 상관관계가 있었으며, 가장 높은 아연 4분위수에서 가장 강한 효과가 관찰되었습니다. 다변수 분석은 인구통계, 생활방식, 인체측정, 생화학적 공변량을 조정한 후 이러한 연관성을 확인했으며, 하위 그룹 분석에서는 남성에서 더 뚜렷한 효과를 시사했습니다. 부위 특이적 결과는 요추와 같은 소상체가 풍부한 부위가 골반과 같은 피질이 풍부한 부위보다 아연에 더 잘 반응하는 것으로 나타났다. 임계값 효과 모델링은 또한 비선형적 관계를 보여주었으며, 약 13.20 μmol/L 정도의 전환점에서 아연 증가가 더 큰 골밀도 증가와 연관되어 있음을 보여주었습니다.
여러 중요한 분석 결정들이 우리의 연구 견고성을 뒷받침했습니다. 첫째, 다변수 선형 회귀 모델 선택은 인구통계학, 생활습관, 인체측정학, 생화...
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저자들은 이 원고의 연구, 저작 및/또는 출판에 대해 잠재적인 이해 상충이 없음을 선언했습니다.
개념화, 데이터 수집, 분석, 해석, 원고 준비 등 연구에 기여해 주신 모든 저자 분들께 진심으로 감사드립니다. 그들의 협력 덕분에 이 작업이 가능해졌습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| APEX DXA 분석 소프트웨어 | 호로닉 주식회사 | 버전 4.0 | DXA 데이터 수집 및 분석에 사용됩니다. |
| EmpowerStats (통계 분석, 회귀분석, 임계값 효과 모델링용) | X& Y 솔루션즈, 보스턴, 매사추세츠, 미국 | 버전 4.1 | 다변수 선형 회귀, 매끄러운 곡선 적합, 임계값 효과 분석에 사용되는 통계 소프트웨어입니다. 가능하다면 RRID를 추천합니다. |
| Hologic QDR-4500A 팬빔 밀도계 | Hologic Inc., 매사추세츠주 베드포드, 미국 | https://www.hologic.com/file/403701/download?token=9xR5yyeg | NHANES 참가자의 골밀도를 측정하기 위한 DXA 스캔에 사용됩니다. |
| ICP-DRC-MS (유도 결합 플라즈마 동적 반응 셀 질량분석기) | NHANES 연구소, CDC | https://wwwn.cdc.gov/nchs/data/nhanes/public/2017/labmethods/UM?J?MET?508.pdf | 고민도와 정밀도로 혈청 아연 농도를 정량화하는 데 사용됩니다. |
| NHANES 2011– 2014년 인구 통계 및 사회경제적 데이터셋 | CDC 내네스 | 데모 | 인구통계학, 사회경제적, 생활 방식 변수를 포함한 공개 데이터셋입니다. |
| NHANES 2011– 2014년 DXA 골 밀도 데이터셋 | CDC 내네스 | DXXSPN | DXA를 통한 총 및 부위 특이적 골밀도 측정값을 포함하는 공개 데이터셋. |
| NHANES 2011– 2014년 혈청 아연 데이터셋 | CDC 내네스 | LBDZN | 미국 성인의 혈청 아연 측정값을 포함하는 공개 데이터셋입니다. |
| NHANES 2011– 2016년 공개 데이터셋 (LBDZN, DXXSPN, DEMO) | CDC 내네스 | https://wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/tutorials/datasets.aspx | 혈청 아연, DXA BMD, 인구통계/사회경제적 데이터에 대한 국가 건강 및 영양 검사 조사 데이터셋. 저장소: https://www.cdc.gov/nchs/nhanes/ |
| NHANES 공식 웹사이트 | 국립보건통계센터(NCHS), CDC | https://www.cdc.gov/nchs/nhanes/ | 공식 DXA 검사 프로토콜 세부 사항은 다음 https://www.cdc.gov/nchs/ 에서 확인할 수 있습니다 |
| QDR-4500A 팬빔 밀도계 | 호로직 주식회사 (매사추세츠주 베드포드, 미국) | QDR-4500A | DXA 스캔을 통해 BMD 측정을 얻는 데 사용됩니다. |
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