Introducción
En 1994, un grupo de investigación de la Organización Mundial de la Salud (OMS), definió la osteoporosis como “una enfermedad esqueletal sistémica caracterizada por un descenso en la masa ósea y un deterioro en la microarquitectura del tejido óseo, con el consecuente incremento en fragilidad ósea y susceptibilidad a las fracturas.”1 La importancia de esa condición radica en que su presencia aumenta el riesgo de fracturas por fragilidad.2 Para dimensionar la problemática de esa patología en la salud pública en nuestro país, vale mencionar el estudio epidemiológico de Spivacow y Sanchez,3 que señala que un 50% de las mujeres mayores de 50 años presenta osteopenia y un 25% osteoporosis, se reportan más de 34.000 fracturas de cadera anuales y se estima una prevalencia del 16,2% de fracturas vertebrales en ese grupo, sumado a la escasez de equipos densitométricos diagnósticos.
El descenso de los niveles de densidad mineral ósea (DMO) comienza hacia la tercera década de vida, y se estima en aproximadamente 0,5% por año.4,5 El pico de masa ósea alcanzado hacia los 30 años está determinado entre un 50 y un 80% por factores genéticos, a la vez que es influido por factores poblacionales, sexo, contextura, actividad física y hábitos nutricionales, entre otros.1,4,5,6 Sin embargo, tanto el nivel alcanzado como, principalmente, la tasa de resorción ósea posterior, se encuentran influidos por una multiplicidad de factores. Entre los más destacables mencionaremos el envejecimiento, amenorrea, menopausia, actividad física, historial familiar de osteoporosis, déficit nutricional (calcio, vitamina D), tabaquismo, alcoholismo y medicaciones (corticoides, anticonvulsionantes, anticoagulantes, antiácidos).5,6,7,8,9,10,11,12
En la actualidad, el método clínico más utilizado para su diagnosis es la absorciometría dual de rayos X (DEXA), que consiste en la evaluación de tejido mineralizado en un área escaneada (g/cm2) en uno o varios huesos por medio de una fuente de dos energías de rayos X que son absorbidos por los tejidos.13 Luego, esa absorción es analizada por un sistema informático, y la DMO es estimada por comparación con estándares de densidad conocida de mujeres blancas, sanas y jóvenes, considerando un T-score menor a -2,5 DS indicador de osteoporosis, mientras que entre -1 y -2,5 de osteopenia.6,14 Sin embargo, la fortaleza ósea no se encuentra determinada solo por la densidad (g/cm2, g/cm3), sino también por la calidad ósea. Ese componente, conformado a su vez por la arquitectura ósea, la tasa de recambio, acumulación de daño y efectividad de la mineralización es, en muchas ocasiones, infravalorado en diagnósticos de osteoporosis.14 Aspectos relacionados a la calidad ósea, tales como el tamaño, forma e integridad de las fibras colágenas, así como el espesor y conectividad trabecular, afectan la fortaleza general del hueso y, por ende, inciden en el riesgo de fractura del paciente.
En los estudios realizados en muestras esqueletales humanas, la pérdida de calidad y cantidad de tejido óseo habitualmente se evalúa por medio de la observación de fracturas osteoporóticas, análisis histomorfométricos y a través de imágenes radiológicas.5,15,16,17,18,19,20 Esas últimas proveen información valiosa al momento de evaluar la arquitectura trabecular, uno de los componentes de la calidad ósea de los individuos. En ese sentido, algunos estudios involucran al fémur, considerando su epífisis proximal como área característica en el deterioro del tejido óseo ya descrito.19,21,22 El calcáneo, en tanto, es otro elemento utilizado para el análisis, puesto que allí también se suceden modificaciones estructurales de carácter progresivo, susceptibles de ser clasificados y correlacionados con probabilidad de fracturas.2 Incluso fue utilizado en análisis radiológicos clínicos previos al uso masivo de la DEXA, puesto que, a diferencia del fémur, presentaba un posicionamiento más sencillo, sumado a una mayor distancia de las gónadas, lo que redundaba en una buena opción para evaluar un hueso expuesto de manera directa al peso corporal.23
En este hueso, el desbalance entre la acción de osteoblastos y osteoclastos genera una mayor resorción de tejido óseo, eliminando y adelgazando las trabéculas calcáneas del hueso conforme un patrón regular. Esa pérdida ósea genera modificaciones observables de los grupos trabeculares de tensión y compresión, dispuestos originalmente en respuesta, principalmente al peso corporal que debe soportar el calcáneo.24,25
A partir de lo expuesto, se planteó como objetivo de este trabajo analizar la pérdida de calidad ósea en una población contemporánea urbana a partir de sus restos esqueletales, particularmente evaluando la arquitectura trabecular calcánea.
Materiales y Métodos
Bioética
El proyecto de investigación que involucra la muestra esqueletal se encuadra en la legislación municipal vigente y está aprobado por el Comité de Bioética de la Institución donde se realizó el trabajo.
Características de la muestra
Se analizaron 91 calcáneos de lateralidad derecha, todos correspondientes a individuos seleccionados al azar de una muestra esqueletal compuesta por 298 individuos adultos. Todos los individuos que componen la colección presentan documentación asociada asentada en la institución que cedió los restos.
La muestra observada estuvo integrada por 46 casos de sexo masculino y 47 de sexo femenino, todos adultos entre los 18 y los 92 años (promedio de edad: 59,3 años). Las fechas de fallecimiento para la totalidad de la muestra esqueletal comprendieron el período 1900-2003, mientras que para los individuos analizados en el presente trabajo, comprendieron el período 1932-2001, siendo su nacionalidad mayoritariamente argentina.
Metodología
La evaluación de las modificaciones de la estructura trabecular calcánea permite valorar la calidad ósea, evaluando su espesor, longitud y conectividad.26,27,28,29 En un corte sagital del hueso pueden observarse dos grupos diferenciados de trabéculas, organización que responde a fuerzas de compresión y de tensión respectivamente. El primero de esos grupos comprende a su vez dos conjuntos menores de trabéculas, el primero con origen en la superficie articular subastragalina, que discurre hacia la zona posterior e inferior del hueso, evidenciando una forma de abanico. El segundo grupo de compresión, de menores dimensiones, se origina en la cara anterior de la superficie subastragalina y se dirige hacia la zona anterior del calcáneo, en la articulación calcáneo-cuboidea. El grupo tensil se distribuye en un conjunto primario de trabéculas, el cual nace en la cara inferior del hueso y corre hacia la zona superior y posterior, y uno secundario que se dirige a la carilla articular calcáneo-cuboidea. Ese último conjunto presenta trabéculas más delgadas y con mayor espacio entre las mismas, y llega a intersectarse con el segundo grupo de trabéculas de compresión.
Se decidió la utilización del método propuesto por Jhamaria y col.,26 consistente en la identificación de cinco estadios para las modificaciones de dicha morfología en relación a la pérdida de DMO (►Fig. 1). Las características de cada fase son:
Fase V (normal): Las trabéculas compresivas y tensiles se encuentran normalmente distribuidas (►Fig. 2).
Fase IV (normal): Se nota la ausencia del sector medio del grupo compresivo primario, observándose solo dos pilares, uno superior y otro inferior.
Fase III (borderline): Se observa una disminución del grupo primario tensil, el cual sólo se cruza con el pilar inferior del grupo compresivo primario (►Fig. 3).
Fase II (osteoporosis): El grupo tensil secundario desaparece y el primario se reduce aún más.
Fase I (osteoporosis severa): Desaparecen ambos grupos tensiles. Las trabéculas de compresión se adelgazan y reducen en número (►Fig. 4).
Las radiografías para revelar la morfología trabecular calcánea fueron obtenidas a 50 kV, 5mAmper y a 100cm de distancia foco-película, en un equipo digital de alta definición Pimax 500 de un hospital local. Las imágenes fueron codificadas con el número de orden del individuo en la colección y evaluadas por uno de los autores con asistencia de un médico especialista en el diagnóstico por imágenes, que fue también el responsable de la obtención de la imagen. A fin de evaluar la confiabilidad de las observaciones realizadas, se realizó una prueba de error intraobservador mediante el índice de Kappa como medida de concordancia.30,31
Análisis de los datos
Los datos se examinaron a través de varias pruebas estadísticas. Al tratarse de un estudio analítico/observacional transversal, se relacionaron las observaciones con diversas variables consideradas factores de riesgo para la osteoporosis. En primer lugar, se analizó la prevalencia de los casos de osteoporosis en función del sexo. Para tal fin, se utilizó el test de Chi-cuadrado, a fin de evaluar la no independencia entre sendas variables. Por otro lado, se analizó la relación entre edad y la fase asignada utilizando la prueba de correlación de Tau-b de Kendall, con el objeto de conocer si la calidad ósea (evaluada a partir de categorías), varía en función de los grupos de edad. La prueba de Tau-b de Kendall permite correlacionar variables que no adoptan valores de intervalos y de las cuales no es posible asumir que presenten distribución normal.32 Al mismo tiempo, se calculó la categoría promedio para los individuos agrupados en rangos de 10 años, y se comparó con lo obtenido por Jhamaria y col.,26 en el trabajo original de 1983. Todos los análisis se realizaron con el programa de análisis estadístico IBM SPSS Statistics (SPSS Inc., released in 2008. SPSS Statistics for Windows, Version 17.0., Chicago) y el nivel de significación fue de 0,05.
Resultados
En primer lugar, el índice de Kappa obtenido tuvo un valor de 0,787, lo que indicaría una buena concordancia entre set de observaciones.30
Las prevalencias estimadas fueron de 23,1% de osteoporosis (fases I y II), siendo de 6,6% para osteoporosis severa (fase I) y de 16,5% para osteoporosis (fase II). La frecuencia de casos borderline (fase III) fue estimada en 28,6%, mientras que el restante 48,4% se clasificó como estructura trabecular normal (27,5% para la fase IV y 20,9% para la fase V) (►Tabla 1).
Sexo | Total | |||
---|---|---|---|---|
F | M | |||
Fase | I | 3 | 3 | 6 |
II | 8 | 7 | 15 | |
III | 14 | 12 | 26 | |
IV | 16 | 9 | 25 | |
V | 5 | 14 | 19 | |
Total | 46 | 45 | 91 |
Referencias: F, femenino; M, masculino.
En relación a la edad de los individuos, aquellos clasificados como fase I (osteoporosis severa) presentaron una media de edad de 73,3 años y un desvío estándar (DS) de 7,20; en tanto que los agrupados en fase II (osteoporosis) mostraron una media de 76 años un DS de 8,97. Los casos clasificados como fase III (borderline) presentaron una media de 64,5 años y un DS de 13,15. Por último, aquellos que fueron clasificados fases IV y V (normales) presentaron una media de 49,8 +/- 14,40 y 46,9 +/- 15,28 años de edad respectivamente. La correlación tau-b de Kendall para determinar la relación entre los estadios de Jhamaria y col.,26 y la edad de los pacientes mostró una correlación negativa, que fue estadísticamente significativa (τb = - 0,524, p = 0,000), lo cual indica que a medida que aumenta la edad los individuos sufren un adelgazamiento y pérdida de las trabéculas calcáneas. (►Fig. 5). En la ►Tabla 2 se observa como a medida que los individuos envejecen la clasificación para su rango etario disminuye, significando una pérdida trabecular calcánea. Por otro lado, no se encontraron diferencias significativas en cuanto a la afección dimórfica de la patología. En ese sentido, el resultado del test de Chi-cuadrado no evidenció la existencia de una diferencia estadísticamente significativa en el porcentaje de osteoporosis en función del sexo (X2 = 10,12 gl = 4 p = 0,030). Al segmentar la muestra en individuos mayores y menores a los 60 años, tampoco se observan diferencias entre las fases asignadas a cada sexo, aunque es de destacar que no se observaron individuos de ningún sexo menores a esa edad límite en fase I o II.
Discusión
Históricamente, la evaluación del deterioro y fragilidad ósea a partir del análisis de material esqueletal se ha realizado a partir de diversas aproximaciones, puesto que la observación macroscópica puede ser problemática en tanto un hueso con apariencia externa normal pueda presentar osteopenia y pasar desapercibida.32 Es necesario, entonces, evaluar también el inicio de la pérdida de calidad ósea en casos de osteopenias leves, y los métodos para lograrlo necesariamente deben tener en cuenta la estructura trabecular del hueso analizado.
En los resultados obtenidos se observa una correlación entre la pérdida de trabéculas calcáneas y la edad de los individuos. Esa tendencia es coincidente con múltiples estudios nacionales e internacionales que reconocen una disminución en la DMO y una mala calidad ósea en individuos adultos mayores.33,34,35 En el trabajo original de Jhamaria y col.,26 ese hecho es observable en la clasificación promedio por grupo de edad, comprendiendo desde 4 en menores a 40 años a 1,75 en mayores de 71 (►Tabla 2). Nuestros resultados muestran la misma tendencia, sin llegar a valores tan bajos en el grupo de mayor edad, eso último probablemente debido a los avances en el tratamiento de la osteoporosis, teniendo en cuenta que el trabajo de Jhamaria y col.,26 fue realizado en 1983. Blake y col.,35 en tanto, también encontraron una correlación entre la disminución de masa ósea y envejecimiento a partir de estudios densitométricos en calcáneo. Por último, Gupta y col.,28 mediante la comparación del análisis radiológico trabecular de calcáneo con observaciones histológicas, concluyeron que la perdida trabecular descripta por Jhamaria y col.,26 refleja de manera fiel el envejecimiento óseo. Si bien otros autores, como Pande y col.,27 agruparon las fases I y II por un lado y IV y V por otro, alegando la dificultad de discernir entre dichas fases, en nuestro caso no se encontraron inconvenientes para identificarlas, y los resultados permitirán una comparación más sencilla con estudios previos.
El envejecimiento provoca un déficit en la estructura ósea tanto en su calidad como en su densidad, y ello se debe a una multiplicidad de factores asociados. En primer lugar, se observa una disminución en la eficiencia de las unidades básicas multicelulares (BMU) de remodelación ósea, en las cuales los depósitos de hueso por parte de los osteoblastos son menores al hueso reabsorbido por los osteoclastos siendo una de las causas una mayor tendencia adipogénica en la médula ósea.36,37,38
En segundo lugar, la disminución de ciertas hormonas influyentes en la fisiología ósea puede generar un hueso osteoporótico. Los estrógenos inhiben la resorción ósea, incidiendo en la diferenciación de precursores de osteoclastos, inhibiendo la producción de Receptor Activador para Factor Nuclear κ B Ligando (RANK-L) por los osteoblastos e induciendo la producción de osteoprotegerina.
Por último, cabe destacar una serie de factores ambientales relacionados al envejecimiento que son potencialmente perjudiciales en la calidad y cantidad de tejido óseo en el esqueleto, característicos de una población urbana y contemporánea de edad avanzada. La actividad física es un agente que actúa estimulando la formación y orientación de las trabéculas óseas en función de los requerimientos mecánicos.10,12,32 Por su parte, hábitos como el tabaquismo, alcoholismo y consumo de fármacos actúan disminuyendo la reserva cálcica e impidiendo la normal absorción del calcio, aumentando la tasa de recambio y resorción ósea.7,8
En relación a la pérdida de tejido óseo durante la adultez, se esperaría encontrar que el descenso en los niveles de cantidad y calidad ósea sea más temprano en las mujeres, principalmente por la ya descrita acción estrogénica en el metabolismo óseo (osteoporosistipo I oposmenopáusica).
Sin embargo, al observar nuestro análisis no se encuentran diferencias en cuanto a la afección de los individuos femeninos de manera más temprana. Una explicación posible es que las trabéculas afectadas debido a la osteoporosis postmenopáusica son principalmente las vertebrales, ocasionando aplastamiento de los cuerpos.32 Así, la estructura trabecular calcánea no estaría evidenciando esa primera pérdida de tejido óseo en el sexo femenino. A edades más avanzadas, la osteoporosis senil afectaría a individuos de ambos sexos sin que se observe un aumento en el deterioro trabecular en relación directa con la edad. Eso explicaría que la media de edad del grupo II (osteoporosis) sea levemente mayor que la del grupo I (osteoporosis severa).
Por último, creemos que es importante discutir las dificultades y potencialidades del método y la muestra utilizada. Podemos sostener que las principales limitantes del método tienen que ver con la subjetividad del mismo, en tanto no se obtiene un valor numérico de DMO, y con la discutible representatividad del hueso elegido para estimar la salud ósea de un individuo o población. Sin embargo, el uso de la radiografía tradicional se ve revalorizado por análisis como el de Luo y col.,39 en el que se observa una alta correlación (r = 0,99) entre las imágenes obtenidas y la estructura tridimensional del hueso. En el caso particular del método trabecular calcáneo, Gupta y col.28 testearon en pacientes vivos la especificidad (probabilidad de que un sujeto sano tenga un resultado negativo en la prueba), y sensibilidad (probabilidad de clasificar correctamente a un individuo enfermo), de diversos índices radiográficos para evaluar la osteoporosis. Los huesos evaluados fueron fémur, costillas, metacarpos y calcáneo, ese último de acuerdo a Jhamaria y col.,26 método utilizado también en nuestro trabajo. Este método arrojó un 100% de especificidad y 58% de sensibilidad, convirtiéndolo en una opción a considerar al momento de evaluar pérdida de calidad ósea a través de imágenes radiográficas. A pesar de las aparentes limitaciones técnicas, el índice calcáneo pareciera ser capaz de diferenciar pacientes con baja DMO de aquellos con una DMO normal. Estudios densitométricos de esa índole fueron diseñados por nuestro equipo de trabajo y serán llevados a cabo en un futuro cercano. En cuanto a las limitaciones concernientes a la muestra utilizada, podemos establecer dos fuentes de error principales. Existe la posibilidad de que las modificaciones trabeculares observadas sean parcialmente ocasionadas por procesos diagenéticos, puesto que los restos óseos analizados habían estado enterrados durante largos períodos de tiempo. En ese sentido, recomendamos como criterio de inclusión seleccionar aquellos elementos con su cortical intacta, para minimizar el impacto de los agentes tafonómicos en el área esponjosa. En la actualidad, el equipo de trabajo se encuentra evaluando las características geomorfológicas del cementerio de origen para tener un mayor control sobre dichas variables. Por su parte, es claro que, al carecer de información acerca de la salud y hábitos del individuo, pueden generarse falsos positivos y/o negativos, aunque resaltamos que el objetivo de este análisis es el de observar tendencias poblacionales a partir de un material poco utilizado en ese sentido, como son las colecciones osteológicas.
Conclusión
Por todo lo anteriormente expuesto, creemos que el análisis de las modificaciones de la estructura trabecular puede ser de utilidad tanto en la clínica como en la investigación básica, puesto que existe cada vez un mayor reconocimiento en las dificultades que tienen los estudios por DEXA como predictor único para el riesgo de fracturas, más allá de su indudable poder diagnóstico.1,14,29,35,39,40 El análisis de restos óseos humanos contemporáneos se suma así a investigaciones clínicas y experimentales sobre osteoporosis, contribuyendo a la generación de información al momento de analizar la salud ósea de una población.