Při detailním pohledu na metodiku se u hojně medializované vědecké studie, která předpovídá veganům výrazně vyšší riziko zlomenin, objevují zásadní chyby ve statistické analýze dat.
Zdraví kostí je klíčovým ukazatelem celkové kvality života, zejména ve vyšším věku. Správně sestavený jídelníček je nezbytný pro prevenci řídnutí kostí, tzv. osteoporózy, která může s věkem vést k vyšší náchylnosti ke zlomeninám. Zdraví kostí ovlivňuje celá řada faktorů, důležitý je nejen příjem vápníku, základní stavební složky kostní hmoty. Z hlediska výživy je zásadní rovněž dostatečný příjem bílkovin, vitaminů C, D a K a celého spektra minerálních látek, především zinku, fluoru, hořčíku a křemíku.
Patří však veganství mezi samostatné rizikové faktory? Takovou možnost připouští výsledky obsáhlé prospektivní kohortové studie Tong et al. (2020)(1), která obletěla světová média. Ve studii bylo zahrnuto v celkovém součtu téměř 55 tisíc účastníků z Velké Británie, z toho 15 499 vegetariánů a 1982 veganů. Podle výsledků mají vegani až o 43 % vyšší riziko celkových zlomenin a až o 50 % vyšší riziko zlomeniny kyčelního krčku, která je nejvíce asociovaná právě s řídnutím kostí.
V době náboru účastníků mezi lety 1991–2001 nebylo ještě tak rozšířené povědomí o tom, jak správně sestavit rostlinný jídelníček. S prohlubováním našich znalostí o úloze jednotlivých živin se zvyšuje i kvalita rostlinných jídelníčků a vegani i vegetariáni jsou stále méně náchylní k nedostatku mikroživin pro zdraví kostí(2).
Ilustrační foto: Owen Beard (Unsplash)
Studie však ukazuje statisticky významné riziko zlomenin u veganů i navzdory příjmu vápníku a indexu tělesné hmotnosti (BMI). Respektive i při teoretickém dodržení optimálního BMI a dostatečného příjmu vápníku i bílkovin mají vegani statisticky vyšší riziko zlomenin.
To může nasvědčovat tomu, že ve veganském životním stylu a stravování je ještě zásadní faktor, který ovlivňuje zdraví kostí. Je tomu ale skutečně tak?
Tento článek se bude zabývat výkladem studie, její spolehlivostí a možnými rizikovými faktory.
Spolučinitelé rizika a možné příčiny
Autoři vyvozují své závěry ze statistických údajů o počtu zlomenin, nezabývají se ale samotnou příčinou zlomeniny. Částečně by tak rozdíl v počtu zlomenin mohla vysvětlovat vyšší fyzická aktivita, která byla u veganů uvedena. Protože je vyšší pravděpodobnost, že si přivodíme nějakou zlomeninu v průběhu sportovní činnosti, než když budeme sedět doma u televize na gauči.
Toto vysvětlení však není dostatečné, protože lidé na veganském způsobu stravování měli vyšší riziko zlomeniny kyčelního krčku, která je více asociovaná s osteoporózou, zatímco například u zlomeniny zápěstí nebyl významný rozdíl mezi skupinami. Kdyby bylo vyšší riziko zlomenin způsobeno hlavně rozdílem ve fyzické aktivitě, čekali bychom i odpovídající rozložení všech typů zlomenin. 
Možnou příčinu se snažil najít i známý odborník přes rostlinné stravování, doktor Michael Greger, autor knihy Jak nezemřít a zakladatel webové stránky o výživě nutritionfacts.org.
Podle něj je příčina skryta v potenciálně nedostatečném příjmu vitaminu D(3). Ten je potřebný pro správnou absorpci vápníku ze stravy a je obtížnější jej získat z čistě rostlinné veganské stravy.
Jeho argumentace se zakládá především na tom, že ve studii nebyla zavedena kontrola na příjem vitaminu D, a tak chybí informace, jestli byl příjem u veganů dostačující, či nikoliv.
Z dřívějších výstupů studie Epic-Oxford víme, že britští vegani nedostatečně suplementovali vitamin B12(4), což je při veganském stravování klíčové. Je tedy možné, že ani vitamin D nesuplementovali dostatečně?
Ani tato hypotéza ovšem zcela nevysvětluje tak významně zvýšené riziko zlomenin.
Hlavním zdrojem vitaminu D pro člověka je styk pokožky a slunečního záření se specifickou vlnovou délkou (UVB). Podle vyjádření NHS (Národní zdravotní služba Velké Británie) je pro lidi obtížné získat dostatek vitaminu D pouze z potravy, ať už na veganské či všežravé stravě. Každý by tak měl zvážit jeho každodenní užívání formou doplňku stravy, alespoň v zimních měsících(5). Není důvod se domnívat, že by běžní strávníci suplementovali vitamin D víc než vegani, a tím získali významnou výhodu. Jak sám doktor Greger poznamenává z jiného reportu stejné studie(6), britští vegani mají sice nižší hladiny vitaminu D v zimních měsících, ale přes letní měsíce mají hodnoty adekvátní.
Ve studii Ho-Pham (2012)(7) vegani neměli vyšší riziko zlomenin ani nižší naměřenou kosterní hustotu oproti lidem s běžnou stravou i navzdory nízkým hodnotám vitaminu D.
Vitamin D a jeho suplementace navíc není významně protektivní vůči zlomeninám, nejedná-li se o dlouhodobý deficit v kombinaci s nedostatkem vápníku(8).
Statistické kalkulace a BMI
Chceme-li pomocí vědecké studie stanovit riziko zlomenin u nějaké skupiny lidí, je nutné vysledovat všechny významné spolučinitele a zohlednit jejich vliv na výsledek.
Představme si například situaci, kdy chceme vyzkoumat vliv stáří na riziko zlomenin, ale k tomu zjistíme, že mezi účastníky výzkumu ve věkové kategorii 25–30 let je mnohem více lyžařů, kteří mají samostatně vyšší riziko úrazových zlomenin. Když s těmito údaji v této fázi neuděláme nic, tak riskujeme zanesení značného zkreslení do výsledků, které budou naznačovat, že ve věku 25–30 budeme více ohroženi zlomeninami. Statistika nabízí řadu užitečných nástrojů k odstranění vlivu těchto zavádějících faktorů, pomocí tzv. adjustace proměnných. V uvedeném příkladu je nejjednodušší vyčlenit lyžaře do zvláštní kategorie a kalkulovat riziko zlomenin podle stáří pro ně zvlášť.
K podobné situaci došlo právě ve studii Tong et al. (2020), kde, kromě mnoha jiných adjustací, se autoři snažili vyřešit velký nepoměr v BMI mezi účastníky. Na jedné straně neměli mezi vegany mnoho lidí ve vyšší kategorii BMI, na druhé straně neměli mezi účastníky s běžnou stravou mnoho lidi v nižší kategorii BMI. Nemohli tak tyto dvě skupiny jednoduše porovnat.
BMI je jedním z hlavních faktorů, které zásadně ovlivňují kosterní hustotu a je i obecně považován za silný prediktor rizika zlomenin. Vyšší BMI je paradoxně asociováno s nižším rizikem zlomenin, protože vyšší tělesná hmotnost více zatěžuje kosti, a tím stimuluje kosterní hustotu. Kupříkladu stačí pouze několik měsíců ve stavu bez tíže, aby kosti astronautů ve vesmíru významně zřídly(9). Zároveň však větší svalová a tuková kompozice tvoří oporu kostry a jako polštář chrání kosti před případnými nárazy. Přestože vysoké BMI může mít ochranný účinek a snížit riziko zlomenin, tak tento efekt pozbývá význam v kontextu zdravotních rizik, jež jsou spojeny s nadváhou. Mezi ně patří celá řada civilizačních nemocí včetně osteoartrózy, která postihuje klouby(10). Vyšší tělesná hmotnost je dokonce samostatně významným prekurzorem pro riziko osteoartrózy kolenního kloubu(11). V každém případě se vyplatí si udržovat optimální tělesnou hmotnost.
Nicméně proto se výzkumníci k odstranění tohoto podstatného spolučinitele rozhodli využít jednu z nejběžnějších metod adjustace v kvantitativním výzkumu, tzv. kategorizaci v Coxově regresním modelu. Tím rozdělili BMI do kategorií, podobně jako lyžaře v našem výše uvedeném názorném příkladu.
Právě zde se pomalu dostáváme k zásadnímu nedostatku celého výzkumu. Statistické adjustace jsou velmi běžným a mocným nástrojem v kvantitativním výzkumu. Při správném použití mohou poskytnout poměrně přesné a cenné informace. Tyto úpravy statistických dat probíhají tak, že se neuvažuje, co bylo pozorováno ve skutečném světě, ale na místo toho se modeluje, co by bylo pozorováno v ideálním světě, v němž neexistují rušivé vlivy. Díky tomu můžeme lépe stanovit souvislosti a příčinnost. Ale při odstraňování těchto rušivých vlivů je třeba dbát na opatrnost, protože tento typ úpravy může nekorektně ovlivnit výsledky analýz a jejich interpretaci.
V tomto konkrétním případě by srovnání hodnot BMI pomocí kategorizace bylo v naprostém pořádku, kdyby vliv BMI na riziko zlomenin byl lineární. Jenže lineární není, jak můžeme pohlédnout na křivku v přiloženém grafu z článku De Laet et. al (2005)(12).
Z něj je zřetelné, že riziko zlomeniny je nejvyšší u BMI 15 a strmě klesá až do hranice BMI 25. Lineární adjustaci by pak bylo vhodné použít přibližně v rozsahu BMI 22–40, tedy v relativně lineární části grafu, kde lze kategorizovat rozdíly v riziku zlomin, aniž by to do výsledku vneslo významné zkreslení.
V suplementární tabulce S6 úvodní studie je vidět, že lineární adjustací BMI v intervalu od 22,5 riziko zlomení kyčle u veganů zcela zaniklo, avšak kvůli statistické nevýznamnosti malého počtu veganů v této kategorii se tato informace nezohlednila v celkovém výsledku. 
Každopádně lze z této konkrétní studie konstatovat, že zvýšené riziko zlomenin kyčlí se týká veganů výhradně v nízkých hodnotách BMI, tedy zrovna tam, kde panuje největší efekt nelinearity. A právě tam začínají potíže.
Kategorizace rizika
Rozsah BMI se autoři pokusili rozdělit do kategorií < 18,5; 18,5–19,9; 20–22,4; 22,5–24,9; 25–27,4; 27,5–29,9; 30–32,4; ≥ 32,5 kg/m2 viz grafické znázornění.
Narozdíl od skokové nelinearity, kategorizace ve spojitě nelineární oblasti vnáší značné zkreslení údajů, protože hodnoty rizika zlomenin v jednotlivých kategoriích splynou.
Představme si například, že v jedné ruce držíme kostku suchého ledu a v druhé zapálenou sirku. Na jedné straně máme extrémní chlad, na druhé plamen. Pokud bychom tyto dva údaje zařadili do jedné kategorie a vzali jejich průměr, výsledkem by byla pokojová teplota. Tento matematický průměr sice může být správný, ale zcela přehlíží to, co se v našich rukách ve skutečnosti děje.
Stejný případ se stal právě v této studii. Když nahlédneme na údaje účastníků, tak vegani měli průměrné BMI 22,1, což je optimální hodnota, ale téměř 24 % z nich mělo BMI pod 20 a pouze 14 % mělo BMI nad 25.
To znamená, že většina veganů byla v nelineární oblasti křivky. Zato účastníci s běžnou stravou měli průměrné BMI 24,5 a víc než třetina z nich měla BMI vyšší než 25.
Autoři studie automaticky počítali s normálním rozložením účastníků, čemuž by odpovídalo, že kolem 13 % účastníků s běžnou stravou bude mít BMI nižší než 20. Ve skutečnosti to však bylo pouze 8,3 %.
Nebylo tomu tak ale u veganů. Protože za předpokladu normálního rozložení by se očekávalo, že okolo 24,2% veganů bude mít BMI menší než 20 a reálně to bylo 23,8%.To je méně než 0,5% rozdíl mezi očekáváním a skutečností.
Z toho plyne, že skupina s běžnou stravou měla vychýlené rozložení účastníků směrem k vyššímu BMI.
A vzhledem k tomu, že distribuce účastníků podle BMI byla vychýlená, tak lze očekávat, že v každé kategorii budou masojedlíci rozložení spíše k vyšší hodnotě BMI, zatímco skupina veganů bude mít rozložení spíše opačným směrem. Mezi hranicemi kategorií tedy zůstává velký rozdíl rizika, které tvoří tzv. reziduální zkreslení.
V každé jednotlivé kategorii budou mít vegani vyšší riziko zlomenin vlivem vychýlené distribuce účastníků podle BMI.
Avšak ještě větší metodickou chybou bylo ponechat otevřený interval kategorie pod 18,5 kg/m2, který se nachází v nejstrmější části křivky a potenciálně obsahuje nejvíce reziduálního zkreslení. Takto provedená kalkulace neměla šanci odstranit vliv indexu tělesné hmotnosti na riziko zlomenin a projevila se ve výsledcích.
Nelineární faktory by se měly proto srovnávat podle adekvátních statistických modelů, aby nedocházelo ke zbytečnému zkreslení. Protože i za předpokladu, že by výzkum sledoval všechny významné spolučinitele rizika, což v tomto případě nebylo dodrženo u vitaminu D, tak reziduální zkreslení samo o sobě může tak silně ovlivňovat výsledky, že z nich pak nelze vyvozovat kauzální vztah(13).
Z minulých studií je známo, že kategorizace BMI ve spojitě nelineární oblasti sama o sobě dokázala zcela obrátit výsledky výzkumu(14).
Biostatik a metodolog Andrew Vickers společně s kolegyní Carrie Bennette ve své publikaci z roku 2012(15) nejsou zdaleka první, kteří poukazují na problematiku používání lineárních kategorizací v epidemiologických výzkumech. Přesto tyto metody dodnes patří mezi nejčastěji používané ve vědecké literatuře. Vickers s Bennette to vysvětlují historickými důvody– použití nelineárních modelů bývalo výpočetně náročné a v raných letech moderní epidemiologie by bylo extrémně obtížné je implementovat.
Je-li alespoň minimální podezření na nelineární faktor, který je třeba korigovat, tak pro použití lineární kategorizace není v dnešní době žádný opodstatňující důvod a její použití na spojitě nelineární faktor lze považovat za zásadní chybu v metodice výzkumu.
Co říká novější výzkum?
Podle výsledků australské studie G. Austin et al. (2024)(16) zveřejněné v červnu tohoto roku, mají vegani kosterní hustotu srovnatelnou s běžnými strávníky. Ve srovnání s předchozím výzkumem Tong et al. přináší tato studie několik výhod. Autoři si zde plně uvědomovali toho, jak je BMI významný faktor a věnovali mu zvýšenou pozornost i přesto, že mezi účastníky nebyly zjištěny významné rozdíly v BMI, které by vyžadovaly složitou korekci. Přesto, že se v tomhle případě jedná o průřezovou studii, což znamená, že účastníci nebyli sledováni po delší období, výsledky jsou o to přesnější, protože hlavním měřeným parametrem nebyl nepřímý ukazatel, jako je počet zlomenin, ale byla měřena přímo kosterní hustota denzitometrem u všech účastníků.
Závěr
Z výše uvedeného je patrné, že v úvodní studii Tong et al. (2020) nebyla zajištěna dostatečná kontrola na všechny významné spolupůsobící faktory a vlivem nedostatků v metodice výzkumu vznikla značná zkreslení, která se následně promítla do závěrečné interpretace výsledků. Tato studie tedy nepředstavuje důkaz o zvýšeném riziku zlomenin u veganů, a dokud se ve výzkumech nezačnou více uplatňovat pokročilejší statistické modely, můžeme se opakovaně setkávat s podobně zkreslenými závěry jako v uvedené studii.
Zvýšeným rizikem zlomenin netrpí vegani, nýbrž velmi štíhlí lidé. A je-li dodržen adekvátní přísun potřebných živin, tak stravovací směr nehraje roli.
Text: Josef Špička, korektura: Silvestr Vandrovec Špaček
Seznam zdrojů:
(1) Tong et al. (2020) Vegetarian and vegan diets and risks of total and site-specific fractures: results from the prospective EPIC-Oxford study doi.org/10.1186/s12916-020-01815-3
(2) Galchenko A, Gapparova K, Sidorova E. (2021) The influence of vegetarian and vegan diets on the state of bone mineral density in humans. doi:10.1080/10408398.2021.1996330.
(3) Michael Greger. Vitamin D May Explain Higher Bone Fracture Risk in Vegans (2022) https://nutritionfacts.org/video/vitamin-d-may-explain-higher-bone-fracture-risk-in-vegans/
(4) Gilsing AM et al. (2010) Serum concentrations of vitamin B12 and folate in British male omnivores, vegetarians and vegans: results from a cross-sectional analysis of the EPIC-Oxford cohort study. doi: 10.1038/ejcn.2010.142
(5) NHS. Vitamin D https://www.nhs.uk/conditions/vitamins-and-minerals/vitamin-d/
(6) Crowe FL et al. (2011) Plasma concentrations of 25-hydroxyvitamin D in meat eaters, fish eaters, vegetarians and vegans: results from the EPIC–Oxford study. Public Health Nutrition. doi:10.1017/S1368980010002454
(7) Ho-Pham LT et al. (2012) Vegetarianism, bone loss, fracture and vitamin D: a longitudinal study in Asian vegans and non-vegans. doi: 10.1038/ejcn.2011.131.
(8) Yao P. et al. (2019) Vitamin D and Calcium for the Prevention of Fracture: A Systematic Review and Meta-analysis. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2019.17789.
(9) Gabel, L et al. (2022) Incomplete recovery of bone strength and trabecular microarchitecture at the distal tibia 1 year after return from long duration spaceflight. doi.org/10.1038/s41598-022-13461-1
(10) Centers for Disease Control and Prevention (2024) How Overweight and Obesity Impacts Your Health https://www.cdc.gov/healthy-weight-growth/food-activity/overweight-obesity-impacts-health.html?CDC_AAref_Val=https://www.cdc.gov/healthyweight/effects/index.html
(11) Zheng H, Chen C. (2015) Body mass index and risk of knee osteoarthritis: systematic review and meta-analysis of prospective studies. doi: 10.1136/bmjopen-2014-007568.
(12) De Laet et. al (2005) Body mass index as a predictor of fracture risk: A meta-analysis. doi.org/10.1007/s00198-005-1863-y
(13) Wenbin Liang et al. (2014) An Investigation of the Significance of Residual Confounding Effect. doi.org/10.1155/2014/658056
(14) Filardo, Giovanni et al. (2007) Categorizing BMI may lead to biased results in studies investigating in-hospital mortality after isolated CABG. doi: 10.1016/j.jclinepi.2007.01.008
(15) Bennette, C., Vickers, A. (2012) Against quantiles: categorization of continuous variables in epidemiologic research, and its discontents. doi.org/10.1186/1471-2288-12-21
(16) Austin G. et al. (2024) Bone mineral density and body composition in Australians following plant-based diets vs. regular meat diets. doi: 10.3389/fnut.2024.1411003
