Le zinc pour la santé osseuse ?

[Nutrimuscle-Conseils]

Zinc Pharmacotherapy for Elderly Osteoporotic Patients with Zinc Deficiency in a Clinical Setting
by Masaki Nakano, Nutrients 2021, 13(6), 1814;

Although there have been reported associations between zinc and bone mineral density (BMD), no reports exist on the effect of zinc treatment in osteoporotic patients. Therefore, we investigated the efficacy and safety of zinc pharmacotherapy in Japanese elderly patients. The present investigation included 122 osteoporotic patients with zinc deficiency, aged ≥65 years, who completed 12 months of follow-up. In addition to standard therapy for osteoporosis in a clinical setting, the subjects received oral administration of 25 mg zinc (NOBELZIN®, an only approved drug for zinc deficiency in Japan) twice a day. BMD and laboratory data including bone turnover markers were collected at 0 (baseline), 6, and 12 months of zinc treatment. Neither serious adverse effects nor incident fractures were seen during the observation period. Serum zinc levels were successfully elevated by zinc administration. BMD increased significantly from baseline at 6 and 12 months of zinc treatment. Percentage changes of serum zinc showed significantly positive associations with those of BMD. Bone formation markers rose markedly from the baseline values, whereas bone resorption markers displayed moderate or no characteristic changes.

Additive zinc supplementation may contribute to BMD augmentation ensuing the prevention of fracture occurrence in elderly osteoporotic patients with zinc deficiency.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Pharmacothérapie du zinc pour les patients ostéoporotiques âgés présentant une carence en zinc en milieu clinique
par Masaki Nakano, Nutriments 2021, 13(6), 1814 ;

Bien qu'il y ait eu des associations rapportées entre le zinc et la densité minérale osseuse (DMO), aucun rapport n'existe sur l'effet du traitement au zinc chez les patients ostéoporotiques. Par conséquent, nous avons étudié l'efficacité et l'innocuité de la pharmacothérapie au zinc chez les patients japonais âgés. La présente enquête a inclus 122 patients ostéoporotiques présentant une carence en zinc, âgés de 65 ans, qui ont terminé 12 mois de suivi. En plus du traitement standard de l'ostéoporose en milieu clinique, les sujets ont reçu une administration orale de 25 mg de zinc (NOBELZIN®, seul médicament approuvé pour la carence en zinc au Japon) deux fois par jour. Les données de DMO et de laboratoire, y compris les marqueurs de remodelage osseux, ont été recueillies à 0 (référence), 6 et 12 mois de traitement au zinc. Aucun effet indésirable grave ni aucune fracture incidente n'ont été observés pendant la période d'observation. Les taux sériques de zinc ont été élevés avec succès par l'administration de zinc. La DMO a augmenté de manière significative par rapport à la ligne de base à 6 et 12 mois de traitement au zinc. Les variations en pourcentage du zinc sérique ont montré des associations significativement positives avec celles de la DMO. Les marqueurs de formation osseuse ont augmenté de façon marquée par rapport aux valeurs de base, tandis que les marqueurs de résorption osseuse ont affiché des changements caractéristiques modérés ou nuls.

La supplémentation en zinc additive peut contribuer à l'augmentation de la DMO et à la prévention des fractures chez les patients ostéoporotiques âgés présentant une carence en zinc.

[Nutrimuscle-Conseils]

Zinc status is independently related to the bone mineral density, fracture risk assessment tool result, and bone fracture history: Results from a U.S. nationally representative survey
Wei-JieWang Journal of Trace Elements in Medicine and Biology Volume 67, September 2021, 126765

Highlights
• The correlation between zinc status and bone health was studied in adults ≥ 40 years old from NHANES.
• Zinc status was positively correlated with total spine and femur BMD.
• Increased zinc status was negatively associated with FRAX score and previous bone fracture history.

Purpose
Previous reports have identified the important role of zinc in bone health. Although the risk of zinc deficiency is still a concern in the U.S., there has never been an in-depth study of the association between zinc status and bone health in a sample representing the country.

Methods
We included 2,895 subjects (aged ≥ 40 years) from National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) 2013–2014 to explore the relationship among three biomarkers of zinc (serum, food, and total intake), the bone mineral density (BMD) of the total spine and femur, the FRAX® scores, and the previous history of bone fractures.

Results
We showed a one-unit increase in the ln-serum zinc level was associated with an increase in the total spine BMD (ß = 0.068; S.E. = 0.028; P =  0.030) and total femur BMD (ß = 0.061; S.E. = 0.017; P =  0.003), while a one-unit increase in the ln-food zinc intake amount was correlated with an increase in the total femur BMD in the participants (ß = 0.023; S.E. = 0.009; P =  0.021). The ln-total zinc intake amount was correlated with an increase in the total femur BMD in women (ß = 0.016; S.E. = 0.007; P =  0.041). We also found food zinc intake was negatively correlated with the FRAX® score, while increased levels of all three zinc biomarkers were associated with a decreased incidence of previous bone fractures.

Conclusions
In this representative survey of American adults above 40 years old, higher zinc status was associated with higher total spine and femoral BMD, lower FRAX® scores, and lower incidence of previous fractures. If this finding is causal, increased zinc intake remains an important issue for Americans.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Le statut en zinc est indépendamment lié à la densité minérale osseuse, au résultat de l'outil d'évaluation du risque de fracture et à l'historique des fractures osseuses : résultats d'une enquête représentative à l'échelle nationale des États-Unis
Wei-JieWang Journal of Trace Elements in Medicine and Biology Volume 67, septembre 2021, 126765

Points forts
• La corrélation entre le statut en zinc et la santé osseuse a été étudiée chez des adultes 40 ans de la NHANES.
• Le statut en zinc était positivement corrélé avec la DMO totale de la colonne vertébrale et du fémur.
• L'augmentation du statut en zinc était négativement associée au score FRAX et aux antécédents de fractures osseuses.

Objectif
Des rapports antérieurs ont identifié le rôle important du zinc dans la santé des os. Bien que le risque de carence en zinc soit toujours une préoccupation aux États-Unis, il n'y a jamais eu d'étude approfondie de l'association entre le statut en zinc et la santé des os dans un échantillon représentant le pays.

Méthodes
Nous avons inclus 2 895 sujets (âgés de ≥ 40 ans) de la National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) 2013-2014 pour explorer la relation entre trois biomarqueurs du zinc (sérum, nourriture et apport total), la densité minérale osseuse (DMO) de la colonne vertébrale totale et le fémur, les scores FRAX® et les antécédents de fractures osseuses.

Résultats
Nous avons montré qu'une augmentation d'une unité du niveau de zinc ln-sérum était associée à une augmentation de la DMO totale de la colonne vertébrale (ß = 0,068 ; SE = 0,028 ; P =  0,030) et de la DMO totale du fémur (ß = 0,061 ; SE = 0,017 ; P =  0,003), tandis qu'une augmentation d'une unité de l'apport en zinc ln-alimentaire était corrélée à une augmentation de la DMO totale du fémur chez les participants (ß = 0,023 ; SE = 0,009 ; P  = 0,021). L'apport en zinc total ln était corrélé à une augmentation de la DMO totale du fémur chez les femmes (ß = 0,016 ; S.E. = 0,007 ; P  = 0,041). Nous avons également constaté que l'apport alimentaire en zinc était négativement corrélé avec le score FRAX®, tandis que des niveaux accrus des trois biomarqueurs du zinc étaient associés à une diminution de l'incidence des fractures osseuses antérieures.

Conclusion
Dans cette enquête représentative d'adultes américains de plus de 40 ans, un taux de zinc plus élevé était associé à une DMO totale de la colonne vertébrale et du fémur plus élevée, des scores FRAX® plus faibles et une incidence plus faible de fractures antérieures. Si cette découverte est causale, l'augmentation de l'apport en zinc reste un problème important pour les Américains.

[Nutrimuscle-Conseils]

Association between bone trace elements and osteoporosis in older adults: a cross-sectional study
Shangjin Lin Therapeutic Advances in Musculoskeletal Disease 2022

Objectives:
Metal micronutrients deficiency may be one of the risk factors for the development of osteoporosis. This study aimed to measure the trace element contents in human bone tissue to analyze the relationship between micronutrients and osteoporosis.
Design:
A cross-sectional survey was performed on data from 51 elderly patients with proximal femoral fracture.
Methods:
The concentrations of calcium, phosphorus, manganese, iron, copper, and zinc in bone tissue samples from 51 elderly patients with proximal femoral fracture were determined by energy-dispersive X-ray fluorescence (EDX). Subjects were divided into osteoporosis and non-osteoporosis groups according to their bone mineral density (BMD) T-score values. The difference in metal elements concentrations in bone tissue between the two groups was compared, and the role of metal elements in osteoporosis was discussed.
Results:
There was no statistical difference in age, sex, body mass index (BMI), serum albumin, biochemical blood indices, and bone turnover markers between the two groups. The Mann–Whitney U test was used to compare the difference in metal elements concentrations in bone tissue samples between the two groups. The results showed that manganese, copper, and zinc concentrations in the cancellous bone were significantly higher in the non-osteoporosis group than in the osteoporosis group. Multivariate logistic regression analysis indicated that high bone zinc concentration [odds ratio = 0.26, 95% confidence interval (CI) = 0.075–0.928, p = 0.038] was negatively correlated with osteoporosis.
Conclusion:
Manganese, copper, and zinc play an essential role in bone mineralization and metabolism. Among them, zinc may be most closely related to osteoporosis and play a key role in bone development and maintenance of bone mass. Therefore, we believe that the design of zinc-rich compounds or nutrients as a new complementary factor to increase the intake of zinc for the elderly could be able to prevent and intervene in the occurrence of osteoporosis in the early stage.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Association entre les oligo-éléments osseux et l'ostéoporose chez les personnes âgées: une étude transversale
Shangjin lin avancées thérapeutiques de la maladie musculo-squelettique 2022

Objectifs:
La carence en micronutriments en métal peut être l'un des facteurs de risque de développement de l'ostéoporose. Cette étude visait à mesurer le contenu de l'élément trace dans le tissu osseux humain pour analyser la relation entre les micronutriments et l'ostéoporose.
Concevoir:
Une enquête transversale a été réalisée sur les données de 51 patients âgés souffrant de fracture fémorale proximale.
Méthodes:
Les concentrations de calcium, de phosphore, de manganèse, de fer, de cuivre et de zinc dans des échantillons de tissu osseux de 51 patients âgés souffrant de fracture fémorale proximale ont été déterminés par fluorescence aux rayons X à dispersion d'énergie (EDX). Les sujets ont été divisés en groupes d'ostéoporose et de non-ostéoporose en fonction de leurs valeurs de densité de minéraux osseuses (BMD). La différence dans les concentrations d'éléments métalliques dans le tissu osseux entre les deux groupes a été comparée, et le rôle des éléments métalliques dans l'ostéoporose a été discuté.
Résultats:
Il n'y avait pas de différence statistique d'âge, de sexe, d'indice de masse corporelle (IMC), d'albumine sérique, d'indices de sang biochimiques et de marqueurs de renouvellement osseux entre les deux groupes. Le test de Mann - Whitney U a été utilisé pour comparer la différence des concentrations d'éléments métalliques dans les échantillons de tissu osseux entre les deux groupes. Les résultats ont montré que les concentrations de manganèse, de cuivre et de zinc dans l'os spongieux étaient significativement plus élevées dans le groupe non-ostéoporose que dans le groupe d'ostéoporose. L'analyse de régression logistique multivariée a indiqué que la concentration élevée en zinc osseuse [rapport de cotes = 0,26, intervalle de confiance à 95% (IC) = 0,075–0,928, p = 0,038] était négativement corrélée avec l'ostéoporose.
Conclusion:
Le manganèse, le cuivre et le zinc jouent un rôle essentiel dans la minéralisation osseuse et le métabolisme. Parmi eux, le zinc peut être le plus étroitement lié à l'ostéoporose et jouer un rôle clé dans le développement osseux et le maintien de la masse osseuse. Par conséquent, nous pensons que la conception des composés ou des nutriments riches en zinc comme nouveau facteur complémentaire pour augmenter l'apport de zinc pour les personnes âgées pourrait être en mesure de prévenir et d'intervenir dans la présence d'ostéoporose au début.

[Nutrimuscle-Conseils]

Effect of mineral diets on the development of cartilage material properties
Charles C. Hower Journal of Biomechanics Volume 157, August 2023, 111708

Vitamin D and minerals, including zinc (Zn) and manganese (Mn), are vital in the development of bones, but their roles in the development of articular cartilage material behavior are not well understood. In this study, articular cartilage material properties from a hypovitaminosis D porcine model were evaluated. Pigs were produced by sows fed vitamin D deficient diets during gestation and lactation, and the offspring were subsequently fed vitamin D deficient diets for 3 weeks during the nursery period. Pigs were then assigned to dietary treatment groups with inorganic minerals only or inorganic plus organic (chelated) minerals. Humeral heads were harvested from pigs at 24 weeks of age. Linear elastic modulus and dissipated energy were measured under compression to 15% engineering strain at 1 Hz. Anatomical location within the humeral head affected elastic modulus. Diet significantly affected linear modulus and dissipated energy. The largest modulus and highest energy dissipation was in the inorganic zinc and manganese group; the lowest modulus and the least energy dissipation was in the organic (chelated) zinc and manganese group. Pairwise results between the control group and all vitamin D deficient groups were not statistically significant.

Overall, these results suggest that mineral availability during rapid growth subsequent to a vitamin-D deficiency during gestation and lactation had minimal effects on articular cartilage material properties in young growing pigs. Though not statistically significant, some of the numerical differences between mineral sources suggest the potential importance of mineral availability during cartilage formation and warrant further study.

Throughout this process, functional roles of vitamin D and trace minerals, especially zinc (Zn) and manganese (Mn), are critical in long-bone growth and development. In mammalian tissues, Zn and Mn function in a variety of roles ranging from regulation of transcription events to acting as cofactors for various proteins. Zn deficiency is implicated in bone growth, as a deficiency reduced the growth plate proliferative zone in young chickens, suggesting that Zn is essential to chondrocyte proliferation and cell differentiation (Wang et al., 2002).

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Effet des régimes minéraux sur le développement des propriétés matérielles du cartilage
Charles C. Hower Journal of Biomechanics Volume 157, août 2023, 111708

La vitamine D et les minéraux, dont le zinc (Zn) et le manganèse (Mn), sont essentiels au développement des os, mais leurs rôles dans le développement du comportement des matériaux du cartilage articulaire ne sont pas bien compris. Dans cette étude, les propriétés matérielles du cartilage articulaire d'un modèle porcin d'hypovitaminose D ont été évaluées. Les porcs ont été produits par des truies nourries avec des régimes déficients en vitamine D pendant la gestation et la lactation, et la progéniture a ensuite été nourrie avec des régimes déficients en vitamine D pendant 3 semaines pendant la période de pouponnière. Les porcs ont ensuite été affectés à des groupes de traitement diététique avec des minéraux inorganiques uniquement ou des minéraux inorganiques plus organiques (chélatés). Les têtes humérales ont été prélevées sur des porcs âgés de 24 semaines. Le module d'élasticité linéaire et l'énergie dissipée ont été mesurés sous compression à 15 % de déformation technique à 1 Hz. La localisation anatomique dans la tête humérale a affecté le module élastique. Le régime alimentaire a affecté de manière significative le module linéaire et l'énergie dissipée. Le module le plus important et la dissipation d'énergie la plus élevée se trouvaient dans le groupe inorganique du zinc et du manganèse; le module le plus bas et la plus faible dissipation d'énergie se trouvaient dans le groupe organique (chélaté) du zinc et du manganèse. Les résultats par paires entre le groupe témoin et tous les groupes déficients en vitamine D n'étaient pas statistiquement significatifs.

Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que la disponibilité des minéraux pendant la croissance rapide consécutive à une carence en vitamine D pendant la gestation et la lactation a eu des effets minimes sur les propriétés du matériau du cartilage articulaire chez les jeunes porcs en croissance. Bien qu'elles ne soient pas statistiquement significatives, certaines des différences numériques entre les sources minérales suggèrent l'importance potentielle de la disponibilité des minéraux pendant la formation du cartilage et justifient une étude plus approfondie.

Tout au long de ce processus, les rôles fonctionnels de la vitamine D et des oligo-éléments, en particulier le zinc (Zn) et le manganèse (Mn), sont essentiels à la croissance et au développement des os longs. Dans les tissus de mammifères, le Zn et le Mn remplissent une variété de rôles allant de la régulation des événements de transcription à l'action de cofacteurs pour diverses protéines. La carence en Zn est impliquée dans la croissance osseuse, car une carence réduit la zone proliférative de la plaque de croissance chez les jeunes poulets, ce qui suggère que le Zn est essentiel à la prolifération des chondrocytes et à la différenciation cellulaire (Wang et al., 2002).

[Nutrimuscle-Conseils]

The Role of Zinc in Bone Tissue Health and Regeneration—a Review
Biological Trace Element Research 01 April 2023

Zinc is a micronutrient of key importance for human health. An increasing number of studies indicate that zinc plays a significant role in bone tissue’s normal development and maintaining homeostasis. Zinc is not only a component of bone tissue but is also involved in the synthesis of the collagen matrix, mineralization, and bone turnover. It has been demonstrated that zinc can stimulate runt-related transcription factor 2 (Runx2) and promote the differentiation of osteoblasts. On the other hand, zinc has been found to inhibit osteoclast-like cell formation and to decrease bone resorption by stimulating osteoclasts’ apoptosis. Moreover, zinc regulates the RANKL/RANK/OPG pathway, thereby facilitating bone remodeling.

To date, not all mechanisms of Zn activity on bone tissue are well understood and documented. The review aimed to present the current state of research on the role of zinc in bone tissue, its beneficial properties, and its effects on bone regeneration. Since calcium phosphates as bone substitute materials are increasingly enriched in zinc ions, the paper included an overview of research on the potential role of such materials in bone filling and regeneration.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Le rôle du zinc dans la santé et la régénération des tissus osseux : une revue
Recherche sur les oligo-éléments biologiques 01 avril 2023

Le zinc est un micronutriment d’importance capitale pour la santé humaine. Un nombre croissant d’études indiquent que le zinc joue un rôle important dans le développement normal du tissu osseux et dans le maintien de l’homéostasie. Le zinc n'est pas seulement un composant du tissu osseux, il est également impliqué dans la synthèse de la matrice de collagène, la minéralisation et le remodelage osseux. Il a été démontré que le zinc peut stimuler le facteur de transcription 2 (Runx2) lié à l'avorton et favoriser la différenciation des ostéoblastes. D’autre part, il a été démontré que le zinc inhibe la formation de cellules de type ostéoclastes et diminue la résorption osseuse en stimulant l’apoptose des ostéoclastes. De plus, le zinc régule la voie RANKL/RANK/OPG, facilitant ainsi le remodelage osseux.

À ce jour, tous les mécanismes de l’activité du Zn sur le tissu osseux ne sont pas bien compris et documentés. L'objectif de la revue était de présenter l'état actuel des recherches sur le rôle du zinc dans le tissu osseux, ses propriétés bénéfiques et ses effets sur la régénération osseuse. Étant donné que les phosphates de calcium utilisés comme matériaux de substitution osseuse sont de plus en plus enrichis en ions zinc, le document comprend un aperçu des recherches sur le rôle potentiel de ces matériaux dans le remplissage et la régénération osseuse.