Associações Transversais do Zinco Sérico com a Densidade Mineral Óssea na Coorte NHANES 2011-2014

Resumo

Esse protocolo visa avaliar a associação entre as concentrações séricas de zinco e a densidade mineral óssea total utilizando dados nacionalmente representativos da coorte NHANES 2011-2014.

Resumo

Este estudo transversal investigou a associação entre as concentrações séricas de zinco e a densidade mineral óssea total (DMO) utilizando dados de 1.674 adultos com ≥ 20 anos na Pesquisa Nacional de Saúde e Nutrição (NHANES) 2011-2014. Participantes com dados ausentes sobre variáveis-chave foram excluídos, e as análises consideraram o desenho complexo da pesquisa NHANES com subamostras de jejum de 4 anos (WTSAF4YR). Os níveis séricos de zinco foram divididos em quartis, e modelos de regressão linear multivariável foram aplicados para avaliar a relação entre o zinco sérico e a DMO total, bem como a DMO total e específica do local após ajuste para fatores de confusão demográficos, antropométricos, de estilo de vida e bioquímicos. Ajustamento de curvas suaves e análises de efeito limiar baseadas em modelos aditivos generalizados (GAMs) foram usados para explorar possíveis associações não lineares. O zinco sérico foi positivamente associado à DMO após ajuste para covariáveis, com um efeito limiar não linear observado em aproximadamente 13,20 μmol/L, além do qual a associação positiva se tornou mais pronunciada. Esses achados fornecem novas perspectivas sobre o papel do zinco na saúde esquelética, destacando que manter o zinco sérico acima desse nível pode contribuir para a densidade óssea ideal e orientar estratégias para prevenção da osteoporose e avaliação nutricional.

Introdução

A osteoporose representa uma grande preocupação de saúde pública no mundo, afetando cerca de 18,3% da população^{global 1,2}. Dados epidemiológicos indicam que essa condição não impacta todos os grupos demográficos igualmente, com as mulheres apresentando uma carga significativamente maior em comparação aos homens, especialmente após a menopausa devido a mudanças hormonais que aceleram a perda^{óssea 1,2}. A densidade mineral óssea (DMO) serve como um indicador fundamental da saúde esquelética e é amplamente reconhecida como um determinante crucial da resistência^{óssea 3}. Clinicamente, é considerado um dos preditores mais confiáveis da suscetibilidade de um indivíduo a^{fraturas 3}. Indivíduos com DMO mais alta geralmente possuem ossos mais fortes e resilientes, o que confere proteção contra fragilidade óssea e ocorrência de^{fraturas 4,5}. Por outro lado, a redução da DMO está associada a comprometida integridade óssea, colocando os indivíduos em risco elevado de condições como osteopenia e osteoporose, bem como morbidade relacionada a^{fraturas 4,5}.

O declínio da DMO é um processo multifatorial e biologicamente complexo, influenciado por uma constelação de fatores, incluindo envelhecimento, ambiente hormonal, comportamentos de estilo de vida, estado nutricional e condições patológicas^subjacentes. Com o avanço da idade, a taxa de formação óssea osteoblástica diminui progressivamente, enquanto a reabsorção óssea osteoclástica se torna relativamente aprimorada, resultando em uma perda líquida de massa óssea ao longo do^{tempo 7}. Entre os determinantes biológicos, alterações hormonais, especialmente a redução acentuada do estrogênio circulante após a menopausa, constituem um dos principais fatores que impulsionam a rápida desmineralização^{óssea 8}. Insuficiências nutricionais, como ingestão insuficiente de cálcio, vitamina D, proteínas e elementos essenciais como magnésio e zinco, comprometem ainda mais a integridade esquelética ao prejudicar a mineralização óssea e a formação^{da matriz 3,8}. Fatores relacionados ao estilo de vida, incluindo inatividade física, tabagismo, consumo excessivo de álcool e estresse psicossocial crônico, agravam a reabsorção óssea e aceleram^{a perda óssea 9}. Além disso, a administração prolongada de glicocorticoides, anticonvulsivantes ou inibidores da aromatase, bem como distúrbios sistêmicos crônicos como diabetes mellitus, insuficiência renal e doenças gastrointestinais, podem perturbar a homeostase do cálcio e prejudicar a remodelação óssea normal, contribuindo coletivamente para a redução progressiva da DMO e para a maior suscetibilidade à^{osteoporose 3}.

O zinco, como um elemento residual vital, é fundamental para a regulação do metabolismo ósseo e para a preservação da integridade esquelética¹⁰. Evidências acumuladas indicam uma correlação positiva entre o status de zinco e a DMO, embora a magnitude e a consistência dessa relação sejam influenciadas pelos níveis basais de zinco, saúde óssea existente e características demográficas da população^{do estudo 11}. Do ponto de vista mecanicista, o zinco facilita a osteogênese ao melhorar a diferenciação dos osteoblastos, promover a síntese da matriz de colágeno e ativar enzimas críticas como a fosfatase alcalina, essencial para a mineralização óssea^{adequada 10}. Simultaneamente, o zinco exerce efeitos inibitórios sobre a reabsorção óssea mediada por osteoclastos, contribuindo assim para o equilíbrio homeostático entre formação e degradação^{óssea 10,12}. Estudos observacionais e intervencionistas mostraram que concentrações mais altas de zinco circulante geralmente estão associadas ao aumento da DMO, enquanto a insuficiência de zinco se correlaciona com risco elevado^{de osteoporose.}

No presente estudo, aproveitamos dados da Pesquisa Nacional de Saúde e Nutrição (NHANES) 2011-2014, que fornece uma grande coorte nacionalmente representativa de adultos dos EUA com dados abrangentes bioquímicos, demográficos e de estilo de vida. Comparado a investigações anteriores, essa abordagem oferece várias vantagens metodológicas, incluindo um tamanho amostral ampliado que aumenta o poder estatístico e a capacidade de detectar associações sutis, além da implementação de modelagem de limiar para explorar potenciais relações não lineares entre as concentrações séricas de zinco e a DMO. Ao examinar sistematicamente as associações zinco-DMO em diferentes quartis e ajustar para fatores de confusão relevantes, nosso estudo oferece uma compreensão mais detalhada de como o status do zinco pode influenciar a saúde esquelética. Importante, os achados derivados desse conjunto de dados nacionalmente representativo podem orientar a tomada de decisões clínicas e estratégias de saúde pública, permitindo que clínicos e pesquisadores avaliem melhor o papel potencial do zinco na manutenção da saúde óssea e na prevenção da osteoporose.

Protocolo

O Conselho de Revisão de Ética em Pesquisa (ERB) do Centro Nacional de Estatísticas de Saúde (NCHS) aprovou os protocolos de coleta de dados do NHANES. Como os conjuntos de dados do NHANES são de acesso público, os pesquisadores estão isentos de obter aprovação adicional de seus próprios comitês institucionais de revisão (IRBs).

Desenho do estudo e características da população estudada

Na presente investigação transversal, buscamos examinar a possível associação independente entre as concentrações séricas de zinco e a DMO utilizando dados derivados dos ciclos de 2011-2014 do NHANES. O NHANES, administrado pelo Centro Nacional de Estatísticas de Saúde (NCHS), emprega uma metodologia cuidadosamente elaborada, estratificada e de amostragem probabilística em múltiplos estágios para gerar um conjunto de dados nacionalmente representativo da população civil não institucionalizada dos Estados Unidos. Cada ciclo de pesquisa coleta sistematicamente informações extensas abrangendo características demográficas, fatores de estilo de vida, ingestão alimentar, parâmetros clínicos e medições antropométricas por meio de uma combinação de entrevistas padronizadas, questionários estruturados e exames físicos. Protocolos abrangentes e detalhes metodológicos para cada componente da pesquisa estão disponíveis publicamente no site oficial da NHANES. Para os fins desta análise, focamos em adultos com 20 anos ou mais e excluímos indivíduos com dados ausentes ou incompletos sobre medidas antropométricas chave ou outras covariáveis essenciais exigidas para os modelos do estudo. O processo de seleção dos participantes, juntamente com critérios específicos de inclusão e exclusão, é resumido visualmente na Figura 1 para fornecer uma visão clara da amostra analítica.

Indicadores de avaliação

Avaliação de Medidas Antropométricas

Técnicos de saúde treinados e certificados realizaram a coleta de medições antropométricas, incluindo peso corporal e altura em pé, em centros móveis dedicados ao exame NHANES, seguindo protocolos rigorosamente padronizados estabelecidos pelo NCHS. O peso corporal foi registrado até os 0,1 kg mais próximos usando uma balança digital calibrada, garantindo consistência e precisão em todas as medições. A altura em pé foi medida até o limite de 0,1 centímetro mais próximo usando um estádiômetro fixo, com os participantes instruídos a manter uma postura ereta e calcanhares juntos para maior precisão. Subsequentemente, o índice de massa corporal (IMC), um indicador amplamente reconhecido de adiposidade geral, foi calculado para cada participante dividindo o peso medido em quilogramas pelo quadrado da altura em metros (kg/^{m 2}).

Status do zinco no soro

Amostras de sangue venoso foram obtidas dos participantes do estudo nos centros móveis de exame (MECs) designados por flebotomistas certificados, seguindo procedimentos padronizados do NHANES. As amostras coletadas foram prontamente processadas e transportadas sob condições controladas por pessoal treinado para o laboratório do Centro Nacional de Saúde Ambiental (NCEH) para análise bioquímica subsequente. Após a centrifugação inicial, as alíquotas séricas eram mantidas a °C durante o trânsito para preservar a integridade da amostra e então armazenadas em temperaturas ultra-baixas, de -20 °C ou -70 °C até o momento da análise. A quantificação das concentrações séricas de zinco foi realizada usando espectrometria de massa de células de reação dinâmica plasmática acoplada indutivamente (ICP-DRC-MS), um método analítico altamente sensível e preciso. Detalhes abrangentes sobre os protocolos laboratoriais, medidas de controle de qualidade e especificações analíticas para avaliação de zinco sérico estão documentados no arquivo de dados laboratoriais do NHANES (LBDZN), que pode ser acessado no site oficial do NHANES, com descrição metodológica adicional fornecida em: https://wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/2011-2012/PBCD_G.htm.

BMD

Todos os participantes que atenderam aos critérios de inclusão deste estudo passaram por exames de absorptiometria de raios X de dupla energia (DXA) para obter medições precisas da DMO. As varreduras foram realizadas por tecnólogos radiológicos certificados usando um densitômetro de feixe em leque, com aquisição e análise de dados realizadas pelo software Hologic APEX (versão 4.0) para garantir precisão e consistência. Os protocolos padronizados de exame DXA, incluindo posicionamento dos participantes, procedimentos de calibração e medidas de controle de qualidade, estão totalmente detalhados no site oficial da NHANES, com o link correspondente fornecido na Tabela de Materiais. Certos indivíduos foram excluídos da avaliação de DXA com base em critérios específicos de segurança e técnicos, incluindo gravidez, administração de agentes de contraste nos sete dias anteriores, peso corporal superior a 450 libras, múltiplas próteses prévias de quadril, fraturas bilaterais do quadril ou presença de próteses de quadril, para manter a validade e confiabilidade das medições de DMO.

Covariadas

Para avaliar rigorosamente a associação entre as concentrações séricas de zinco e a DMO, foi essencial considerar as possíveis variáveis de confusão e as interações complexas entre múltiplas covariáveis. Os fatores demográficos incluíam idade dos participantes (≥20 anos), sexo (homem ou mulher), raça/etnia (categorizados como mexicano-americanos, brancos não hispânicos, negros não hispânicos, outros hispânicos e outras raças), nível educacional (inferior ao ensino médio, ensino médio ou equivalente, e acima do ensino médio) e a proporção entre renda familiar e o limiar federal de pobreza. Parâmetros antropométricos, incluindo IMC, foram coletados durante exames físicos padronizados. Medidas bioquímicas, especificamente as concentrações séricas de cálcio total e fósforo sérico (ambas em mmol/L), também foram incorporadas como covariáveis chave devido ao seu papel crítico no metabolismo e mineralização óssea. Além disso, características relacionadas ao estilo de vida e à saúde foram avaliadas por meio de questionários estruturados, capturando a participação autorrelatada em atividade física vigorosa (sim/não), histórico de diabetes (sim/não), status de hipertensão (sim/não) e consumo de álcool. O consumo de álcool foi quantificado como a média de bebidas alcoólicas consumidas por dia nos 12 meses¹³ anteriores. O status de fumo dos participantes foi determinado com base no consumo acumulado de cigarros ao longo da vida. Indivíduos que fumaram menos de 100 cigarros ao longo da vida foram classificados como não fumantes, enquanto aqueles que relataram ter fumado 100 ou mais cigarros foram classificados como^{fumantes 14}.

Análise estatística

Todas as análises estatísticas deste estudo foram realizadas usando o software EmpowerStats (versão 4.1). As análises foram realizadas utilizando o desenho complexo de pesquisa NHANES, levando em conta pesos amostrais, estratificação e agrupamento para produzir estimativas representativas a nível nacional. Especificamente, o peso subamostral de jejum de 4 anos (WTSAF4YR), a variável de estratificação (SDMVSTRA) e a unidade primária de amostragem (SDMVPSU) foram aplicados em todas as análises. As características demográficas, clínicas e bioquímicas da população estudada foram primeiro resumidas e comparadas entre quartis das concentrações séricas de zinco para fornecer uma visão geral da distribuição populacional. Para variáveis contínuas, as diferenças de grupo foram avaliadas usando modelos de regressão linear, enquanto variáveis categóricas foram comparadas por testes qui-quadrado para identificar variações estatisticamente significativas entre quartis.

Para avaliar a relação entre os níveis séricos de zinco e a DMO, foram utilizados modelos de regressão linear multivariável. Três modelos progressivamente ajustados foram construídos para levar em conta potenciais fatores de confusão. O Modelo 1 representava a associação não ajustada. O Modelo 2 controlou para covariáveis demográficas básicas, incluindo idade, sexo e raça/etnia. O Modelo 3 incorporou ainda potenciais fatores de confusão adicionais, como nível escolar, status de diabetes, engajamento em atividade física vigorosa, tabagismo, hipertensão, cálcio total sérico, fósforo sérico e a proporção da renda familiar com o limiar federal de pobreza. Além disso, para investigar potenciais relações não lineares entre as concentrações séricas de zinco e a DMO, foram realizadas análises de ajuste de curvas suaves. Todos os testes estatísticos foram bilaterais, e um valor p inferior a 0,05 foi considerado indicativo de significância estatística.

Resultados

Características descritivas e perfil inicial dos participantes incluídos no estudo

Como as concentrações séricas de zinco foram medidas em uma subamostra em jejum, o peso correspondente da subamostra de jejum (WTSAF4YR) em jejum de 4 anos foi aplicado de acordo com as diretrizes analíticas da NHANES. Como os dados de dois ciclos de pesquisa (2011-2012 e 2013-2014) foram combinados, o peso de 4 anos foi derivado dividindo o peso subamostral de jejum de 2 anos (WTSAF2YR) de cada...

Discussão

Neste estudo transversal com 1.674 adultos do NHANES 2011-2014, concentrações séricas mais altas de zinco foram positivamente associadas à DMO total e lombar, com os efeitos mais fortes observados no quartil mais alto de zinco. Análises multivariáveis confirmaram essas associações após ajuste por covariáveis demográficas, de estilo de vida, antropométricas e bioquímicas, e análises em subgrupos sugeriram um efeito mais pronunciado nos homens. Resultados específicos do local indicaram que...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Software de Análise APEX DXA	Hologic Inc.	Versão 4.0	Usado para aquisição e análise de dados DXA.
EmpowerStats (para análise estatística, regressão e modelagem de efeito limiar)	X& Y Solutions, Boston, MA, EUA	Versão 4.1	Software estatístico usado para regressão linear multivariável, ajuste suave de curvas e análise do efeito limiar. RRID, se disponível.
Densitômetro de feixe em leque Hologic QDR-4500A	Hologic Inc., Bedford, MA, EUA	https://www.hologic.com/file/403701/download?token=9xR5yyeg	Usado para exames de DXA para medir a densidade mineral óssea em participantes do NHANES.
ICP-DRC-MS (Espectrometria de Massa de Células de Reação Dinâmica de Plasma Indutivamente Acoplada)	Laboratório NHANES, CDC	https://wwwn.cdc.gov/nchs/data/nhanes/public/2017/labmethods/UM?J?MET?508.pdf	Usado para quantificação das concentrações séricas de zinco com alta sensibilidade e precisão.
NHANES 2011 & ndash; Demografia e 2014 Conjunto de dados socioeconômicos	CDC NHANES	DEMO	Conjunto de dados publicamente disponível com variáveis demográficas, socioeconômicas e de estilo de vida.
NHANES 2011 & ndash; Conjunto de dados de Densidade Mineral Óssea DXA 2014	CDC NHANES	DXXSPN	Conjunto de dados publicamente disponível contendo medições de DMO totais e específicas do local via DXA.
NHANES 2011 & ndash; Conjunto de dados de Zinco Sérico de 2014	CDC NHANES	LBDZN	Conjunto de dados disponível publicamente contendo medições de zinco sérico para adultos nos EUA.
NHANES 2011 & ndash; Conjuntos de dados públicos de 2016 (LBDZN, DXXSPN, DEMO)	CDC NHANES	https://wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/tutorials/datasets.aspx	Conjuntos de dados da Pesquisa Nacional de Saúde e Nutrição para o zinco sérico, DXA BMD e dados demográficos/socioeconômicos. Repositório: https://www.cdc.gov/nchs/nhanes/
Site Oficial da NHANES	Centro Nacional de Estatísticas de Saúde (NCHS), CDC	https://www.cdc.gov/nchs/nhanes/	Detalhes oficiais do protocolo de exame DXA estão disponíveis em: https://www.cdc.gov/nchs/
Densitômetro de Feixe de Leque QDR-4500A	Hologic Inc. (Bedford, MA, EUA)	QDR-4500A	Usado para exames de DXA para obter medições de DMO.