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Revista de Osteoporosis y Metabolismo Mineral

versão On-line ISSN 2173-2345versão impressa ISSN 1889-836X

Rev Osteoporos Metab Miner vol.10 no.4 Madrid Nov./Dez. 2018

http://dx.doi.org/10.4321/s1889-836x2018000400004 

Originales

La resistencia mecánica tisular ósea es independiente de la edad en individuos sanos

F Taymouri1  , X Nogués1  , R Güerri-Fernández1  , L Mellibovsky1  , A Díez-Pérez1  , N Garcia-Giralt1  , D Ovejero1  2 

1Grupo de Investigación Musculoesquelética. IMIM (Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas). Centro de Investigación Biomédica en Red de Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES). Universidad Autónoma de Barcelona. Barcelona (España)

2Consejo Nacional de Investigación. Instituto de Fisiología Clínica. Lecce (Italia)

Resumen

Objetivos:

La microindentación de impacto (MII) es una técnica que permite medir in vivo la resistencia tisular mecánica ósea. Se ha demostrado que la MII proporciona información útil sobre la evaluación de enfermedades esqueléticas, pero se desconoce el efecto que la edad puede ejercer sobre la propiedad ósea medida. El objetivo del estudio es analizar la relación entre la edad y la MII.

Material y métodos:

El índice de Resistencia Mineral Ósea (BMSi), la variable de medición de MII, se midió en 69 mujeres (mediana de edad: 49 años; rango: 30-81 años) y 19 varones (mediana de edad: 34 años; rango: 24-98 años) sanos. La correlación entre BMSi y la edad se analizó mediante regresión lineal. La asociación entre BMSi y edad se evaluó mediante ANOVA tras ajustar por el índice de masa corporal. El posible efecto de depleción estrogénica postmenopáusica sobre el BMSi se estudió comparando el subgrupo de mujeres más jóvenes con las más mayores mediante la prueba t de Student.

Resultados:

Los análisis de regresión lineal mostraron que la BMSi no se correlaciona con la edad en varones (R2=0,0016, p=0,74) ni en mujeres (R2=0,076, p=0,25). Asimismo, el análisis ajustado de ANOVA no demostró asociación entre la BMSi y la edad ni en varones (p=0,78) ni en mujeres (p=0,73). Finalmente, no se encontraron diferencias entre la BMSi entre las mujeres más jóvenes y las mayores (p=0,8).

Conclusiones:

La resistencia tisular mecánica ósea en individuos sanos es independiente a la edad y a la depleción estrogénica postmenopáusica.

Palabras clave microindentación de impacto; índice de Resistencia Mineral Ósea (BMSi)

Introducción

Las fracturas osteoporóticas representan un grave problema de salud pública dada su elevada prevalencia y enorme impacto en términos de morbilidad, mortalidad y coste económico1. Consecuentemente, existe un gran interés en entender la fisiopatología subyacente de la fragilidad ósea, la cual, desde un punto de vista mecánico, está determinada por la resistencia ósea. La resistencia ósea, a su vez, proviene de la integración de tres componentes: la cantidad mineral ósea, la arquitectura ósea, y las propiedades materiales del hueso.

La cantidad mineral del hueso es medida habitualmente mediante la densitometría ósea (DXA), la cual representa el método más utilizado y estandarizado para la evaluación de la masa ósea y del riesgo de fractura2. La arquitectura ósea, tanto a nivel micro- como macroscópico, se examina mediante diferentes técnicas de imagen, como la tomografía cuantitativa periférica de alta resolución, la resonancia magnética ósea, y la más accesible Trabecular Bone Score3, entre otras. Sin embargo, las propiedades materiales del hueso son difícilmente evaluables debido a su elevada complejidad que se refleja en sus múltiples constituyentes incluyendo las proteínas no colágenas, la cristalinidad, la hidratación del tejido óseo, y las características de la mineralización y del colágeno, entre otros4,5. Dado que, además, se han requerido muestras de tejido óseo para su análisis, el estudio de estas propiedades ha estado tradicionalmente restringido a unos pocos centros especializados en Biomecánica.

La microindentación se ha introducido como una técnica capaz de medir las propiedades materiales del hueso de forma fácil y no invasiva. No obstante, cabe resaltar que aún no se ha determinado la propiedad específicamente medida por lo que por el momento se considera que evalúa la resistencia mecánica del hueso de manera global. La técnica se basa en la medición de la distancia de penetración de una aguja en la cortical del hueso como reflejo de su resistencia mecánica6. El procedimiento se realiza habitualmente en la cara antero-medial de la tibia de una forma práctica, segura e indolora7. Actualmente existen 2 modalidades de microindentación clínica: la microindentación cíclica, realizada con el instrumento BioDent® (Active Life Scientific Inc., Santa Bárbara, EE.UU.) y la microindentación de impacto (MII), realizada con el instrumento OsteoProbe® (Active Life Scientific Inc., Santa Bárbara, EE.UU.). Diversos estudios clínicos han demostrado la capacidad de proporcionar información relevante sobre la resistencia ósea y el riesgo de fractura con ambas modalidades6,8. No obstante, dada su mayor manejabilidad, el OsteoProbe® ha reemplazado al BioDent® en los estudios clínicos. A pesar de su creciente uso, todavía quedan muchas cuestiones básicas no resueltas alrededor de la implementación de la MII, incluyendo el efecto de la edad sobre las propiedades materiales óseas. Por este motivo, en el presente estudio se examinó la influencia de la edad sobre la resistencia mecánica tisular ósea en una cohorte de mujeres y varones sanos.

Materiales y métodos

Participantes

Se reclutaron voluntarios sanos mayores de 18 años de forma consecutiva procedentes de las consultas externas de Medicina Interna sin patologías relacionadas con el metabolismo óseo.

Se excluyeron del estudio aquellos individuos con los siguientes criterios:

  • Antecedentes de fracturas por fragilidad o fracturas traumáticas en la tibia.

  • Antecedentes de enfermedades óseas primarias (incluyendo la osteoporosis), enfermedades óseas secundarias, deformidades en las extremidades inferiores de origen congénito o adquirido, y metástasis ósea.

  • Historial de diabetes mellitus, enfermedad renal crónica e insuficiencia hepática grave.

  • Tratamiento previo o concurrente con glucocorticoides, inhibidores de la aromatasa, terapia de deprivación androgénica, quimioterapia y agentes antirresortivos u osteoformadores (bifosfonatos, teriparatida, denosumab, ranelato de estroncio y moduladores selectivos del receptor de estrógeno).

Se midió la altura y el peso de los participantes para calcular el índice de masa corporal (IMC, kg/m2).

El protocolo de estudio fue aprobado por el Comité de Ética del Parque de Salud Mar y se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes.

Microindentación de impacto

La microindentación de impacto (MII) se evaluó mediante el OsteoProbe®, un instrumento de mano que consiste en un dispositivo con un mecanismo de impacto, una sonda desechable con una punta cónica (radio de nitidez de la punta: <10 μm) y un transductor de desplazamiento. Los aspectos del procedimiento han sido descritos de forma detallada con anterioridad7. Resumiendo, previamente a la microindentación se aplica un anestésico local (mepivacaína al 2%) en la parte anteromedial de la tibia no dominante. Posteriormente, la sonda se inserta perpendicularmente a la cortical ósea en la región anestesiada hasta alcanzar la superficie del hueso. El dispositivo se comprime lentamente hasta que alcanza una resistencia de precarga de 10 Newtons (N), después de lo cual se activa automáticamente una carga de impacto de 30 N. El transductor de desplazamiento mide la profundidad de la indentación. El operador tiene la capacidad de eliminar las mediciones que considera erróneas.

Después de 8 indentaciones válidas separadas por aproximadamente 2 mm, se realizan 5 indentaciones adicionales con la misma sonda en un bloque de polimetilmetacrilato (PMMA) para la calibración. El valor obtenido en la MII es el índice de Resistencia Mineral Ósea (BMSi, del inglés Bone Material Strength index), que se define como 100 veces la relación entre la media armónica de la distancia de las 8 indentaciones óseas y la de las 5 indentaciones en el bloque de PMMA. Nueve operadores diferentes con un nivel de experiencia en la técnica similar realizaron las mediciones en el presente estudio.

Análisis estadístico

Se realizaron análisis separados para mujeres y varones. Los valores descriptivos se muestran utilizando media y desviación estándar, así como mediana y rango total, según corresponda. Se representó la correlación entre edad y BMSi mediante una regresión lineal, y se evaluó su asociación con una ANOVA ajustando por IMC. Debido a la falta de información clínica sobre el estado menstrual de las participantes, se analizó el potencial efecto de la deprivación de estrógenos en la resistencia tisular mecánica del tejido óseo comparando la BMSi de mujeres entre 20-39 años (muy probablemente premenopáusicas) con mujeres ≥60 años (muy probablemente postmenopáusicas) mediante la prueba t de Student.

Las figuras del estudio se obtuvieron a través del programa Prism 7 (GraphPad Software, La Jolla, California, EE.UU.). Los análisis estadísticos se realizaron con el programa SPSS versión 23 (IBM Corp®, Armonk, Nueva York, EE.UU.), aceptando como significativos los resultados con p<0,05.

Resultados

Para el estudio se reclutaron 69 mujeres y 19 varones de origen caucásico. Las características de los participantes y las mediciones de BMSi se exponen en la tabla 1. El coeficiente de variación interoperador fue menor del 5%.

Tabla 1 Características de los participantes 

Los análisis de regresión lineal mostraron que la BMSi no se correlaciona con la edad ni en mujeres (R2=0,076, p=0.25) ni en varones (R2=0,0016, p=0,74) (Figura 1). Asimismo, no se detectaron asociaciones significativas entre la BMSi y la edad en el análisis de ANOVA ajustado por IMC ni en mujeres (p=0,73) ni en varones (p=0,78). Finalmente, no se observaron diferencias significativas en el BMSi entre el subgrupo de mujeres de 20-39 años y el de más de 60 años (p=0,8) (Figura 2).

Figura 1 Análisis de regresión lineal realizado para evaluar la correlación entre el índice de Resistencia Mineral Ósea (BMSi) y edad en mujeres y hombres sanos 

Figura 2 T-test realizado para comparar el índice de Resistencia Mineral Ósea (BMSi) entre mujeres de 20-39 años y mujeres de >60 años como medida indirecta del estatus pre y postmenopáusico, respectivamente 

Discusión

En el presente estudio se ha evaluado la influencia de la edad en la resistencia mecánica del tejido óseo medida mediante MII en una cohorte de mujeres y varones sanos. Los resultados indican que la resistencia del tejido óseo no está determinada por la edad ni en mujeres ni en varones, y que por lo tanto, no se ve afectada por el envejecimiento. Además, el hecho de no encontrar diferencias en la BMSi entre el subconjunto de mujeres más jóvenes frente al subconjunto de mujeres más mayores indica que la depleción de estrógenos que acompaña a la menopausia no ejerce un efecto significativo sobre la resistencia mecánica del tejido óseo.

La microindentación ósea se ha incorporado como una nueva herramienta prometedora para evaluar la resistencia mecánica ósea en individuos vivos6-08. Aunque todavía no está claro cuáles son las propiedades físicas específicamente medidas, varios estudios clínicos han revelado que esta técnica tiene una buena capacidad discriminante entre pacientes con y sin fracturas por fragilidad9-11, si bien es cierto que hay estudios en poblaciones geriátricas con fracturas osteoporóticas que muestran resultados discrepantes12.

Las mediciones que resultan en un BMSi alterado parecen ser especialmente informativas en aquellas condiciones asociadas con un mayor riesgo de fractura que no se explican por valores anormales de DMO13-16.

Dado el creciente uso de la MII como una técnica complementaria para la evaluación de la salud ósea en la investigación clínica y su potencial función en el futuro en la práctica clínica, es imperativo aclarar cuáles son los efectos de los factores fisiológicos, como la edad, sobre la resistencia mecánica del tejido óseo.

Los resultados de nuestro estudio indican que la BMSi no se ve significativamente afectada por el envejecimiento o la depleción estrogénica. De acuerdo con nuestros hallazgos, Mirzaali MJ, et al. observaron mediante estudios micromecánicos en hueso de cadáver, que las propiedades de microindentación en ancianos eran constantes con la edad17. Por el contrario, es conocido que el envejecimiento y la depleción estrogénica ejercen un efecto negativo sobre la DMO y la arquitectura ósea18,19. Esto refuerza la noción de que la técnica de la microindentación mide una característica muy concreta de la resistencia ósea o calidad ósea completamente diferente al resto de técnicas disponibles hasta ahora. Se especula que la microindentación provoca la separación de las proteínas pegamentosas (del inglés, protein-based “glue”) a las que se les atribuye la función de mantener unidas las fibrillas de colágeno mineralizadas, propiedad que constituiría la primera barrera de resistencia a la fractura20.

En la actualidad, se postula que la resistencia tisular del tejido óseo está genéticamente determinada, pero, al mismo tiempo, estudios clínicos muestran que puede verse negativamente influenciada por factores no genéticos, como un control glucémico deficiente13,15,21, un exceso de tejido adiposo local16, tratamiento con glucocorticoides22, exceso de hormona de crecimiento23, enfermedad renal crónica24,25 e infección por VIH26. Además, alteraciones en ciertas vías de señalización y en el almacenamiento intracelular de lípidos también parecen afectar la resistencia mecánica del tejido óseo como se ha observado en estudios sobre las enfermedades de Camuratti-Englemann27 y Gaucher tipo 128, respectivamente.

Nuestro estudio tiene varias limitaciones. Primero, el número reducido de sujetos incluidos en el estudio limita la generalización de nuestros hallazgos. Otra limitación es que aún no se conocen completamente los factores que pueden afectar la resistencia mecánica del tejido óseo y, por lo tanto, dichos factores no se han introducido como covariables en el modelo estadístico para el ajuste del factor de confusión. Esto se ha intentado compensar mediante los estrictos criterios de exclusión utilizados en el momento del reclutamiento de los individuos y así controlar la posible heterogeneidad de la cohorte estudiada. Otra limitación reside en el hecho de que esta técnica se realiza exclusivamente en el hueso cortical de la tibia anteromedial, por lo que es discutible la generalización de los resultados de BMSi a otras localizaciones esqueléticas. No obstante, pensamos que los valores obtenidos mediante la microindentación en la tibia reflejan la resistencia mecánica del hueso a nivel global, ya que estudios clínicos han demostrado una correlación inversa entre los valores de BMSi y la incidencia de fracturas osteoporóticas en otras localizaciones esqueléticas como la cadera, e incluso en huesos con una mayor componente trabecular, como las vértebras10,11. Finalmente, no se recogieron los datos sobre el estado menstrual, limitando así la evaluación de los efectos de la menopausia sobre la resistencia mecánica del tejido óseo. Este problema se contrarrestó categorizando el subgrupo de mujeres más jóvenes como premenopáusicas y el subconjunto de mujeres más mayores como postmenopáusicas.

En conclusión, la resistencia mecánica del tejido óseo no parece verse afectada por el envejecimiento y la depleción estrogénica relacionada con la menopausia. Se necesitan estudios adicionales para corroborar estos hallazgos a fin de facilitar la implementación de la MII en la investigación y en la práctica clínica.

Financiación: Este trabajo ha sido financiado por la beca de Investigación FEIOMM 2010, el Centro de Investigación Biomédica en Red de Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES; CB16/10/00245), y los fondos FEDER.

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Recibido: 19 de Junio de 2018; Aprobado: 27 de Julio de 2018

Diana Ovejero Crespo - Unidad de Investigación Muculoesquelética - Instituto de Investigaciones Médicas del Hospital del Mar (IMIM) - C/Dr. Aiguader, 88 (Habitación 200.10) - 08003 Barcelona (España)

dianaovejero@hotmail.com

Conflicto de intereses:

Adolfo Diez-Pérez declara que posee acciones de Active Life Scientific, el fabricante de los dispositivos de microindentación. Los autores restantes declaran que no tienen ningún conflicto de interés.

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