身體活動與青少年肥胖風險的“劑量－效應”關系

關尚一， 朱為模

(1．廣州醫科大學基礎學院，廣東廣州510182;2．伊利諾伊大學運動科學與社區保健系，美國伊利諾伊厄本那61801)

隨著社會和科技的發展，人類生活方式發生了巨大的改變，使得肥胖的患病率快速上升并呈逐年增長的趨勢，肥胖已成為發達國家和發展中國家面臨的最嚴重的公共健康問題［1］。青少年時期肥胖可以增加成年后患肥胖、高血壓、高血脂、高血糖、代謝綜合征等疾病的風險［2－4］，因此，有效地預防和干預青少年肥胖具有十分重要的意義。身體活動是預防和干預肥胖的有效手段之一，雖然身體活動對肥胖的預防和干預作用已被我們所認識，但是目前關于身體活動與青少年肥胖風險之間“劑量－效應”關系的研究證據還存在諸多不足。例如:采用信度較低的主觀性測量方法(如身體活動問卷、身體活動日志等);采用較難轉化為易于理解的公共健康信息的身體活動測量單位(如METs．hour等);采用的數學統計模型不能有效地闡明身體活動量與肥胖風險之間的關系。身體活動與青少年肥胖風險的“劑量－效應”關系研究，對于確定預防和干預肥胖所需要的身體活動量具有十分重要的作用。本文旨在通過合理的數學統計模型闡明客觀性測量方法測量的身體活動量與青少年肥胖風險之間的“劑量－效應”關系，以期為確定預防和干預青少年肥胖所需的身體活動量提供參考。

1 研究對象

本研究的樣本來源于2003—2004年、2005—2006年美國健康營養調查(U．S．National Health and Nutrition Examination Survey，NHANES)。NHANES 是由美國CDC開展的旨在了解美國國民健康和營養狀況的大型多階段的抽樣調查項目。本研究樣本的抽樣根據分層概率抽樣原則，先按照規模大小成比例的概率抽樣法從美國抽出60個具有代表性的郡(county)，然后隨機抽取年齡為6～17歲的青少年，其中3 162名青少年參與了身體活動、人體形態學和身體活動等指標測試。

2 研究指標與方法

2．1 人口統計資料 采用問卷調查法，調查受試者的年齡、性別、種族、社會經濟狀況等人口統計學信息。本研究將種族分為非拉丁美裔白人(Non-Hispanic White)、非拉丁美裔黑人(Non-Hispanic Black)、其他拉丁美裔(other Hispanic)、墨西哥裔(Mexican American)和其他種族(other race)5類。社會經濟狀況的評價采用貧困 －收入比(poverty-income ratio，PIR)指標。

2．2 人體形態學指標 人體形態學指標包括身高、體重和 BMI。

2．3 膳食調查 采用24 h飲食回顧法了解膳食攝入情況。調查員以一定的食物模型、量器等工具的輔助，詢問調查對象過去24 h內所攝入的所有食物(包括在家和在外用餐以及零食)的種類和數量。采用營養數據庫系統(Nutrition Data System for Research software version 2006，Nutrition Coordinating Center，University of Minnesota)，對數據進行編碼和分析食物的攝入，從而計算出個體食物攝入量及營養素攝入量。本研究食物攝入分析的主要變量有總能量攝入量、總蛋白攝入量、總脂肪攝入量、總碳水化合物攝入量、糖攝入量和膳食纖維攝入量。

2．4 身體活動 身體活動的測量采用Actigraph 7124活動 監 測 儀 (Actigraph，Ft．Walton Beach，Florida，USA)。Actigraph可以客觀地測量自由生活(free living)狀態下的身體活動時間、強度和量。受試者將Actigraph佩戴于右腿側髖骨的正上方，每天起床后開始佩戴直至晚上睡覺時取下，在進行可能將儀器弄濕的活動(如洗澡、游泳等)時可取下，要求受試者連續使用7 d。

Actigraph原始計數的處理:Actigraph的原始數據中每個計數代表Actigraph記錄的1 min身體活動的情況，每名受試者有10 080個計數。本研究中只采用4個或4個以上有效日的數據，并且4個有效日中至少含有一個周末日，每天至少佩戴10 h(刪除了連續20 min以上為0計數的時間)才可認為是有效日［5］。研究已經證明，4 d有效的身體活動測量就能很好地反映受試者的身體活動習慣，其重測信度達到0．7［6］。有效日原始計數的均值就代表Actigraph測得的每天身體活動量。

計數轉化為不同運動強度:每個采樣時間內加速度計都會生成一個計數，該計數與身體活動能耗密切相關，通常以3 METs和6 METs為切點將身體活動劃分為低強度身體活動、中等強度身體活動和高強度身體活動，并根據能耗預測方程推算出各強度切點時的計數值，從而建立身體活動強度的計數切點。根據目前已有的研究，本文采用 M．S．Treuth等［7］制定的標準(表1)，對Actigraph原始數據中每分鐘的計數進行身體活動強度分類，分別匯總出每天的中等強度身體活動時間、高強度身體活動時間和中高強度身體活動(MVPA)時間。有關身體活動數據均采用SAS 9．2統計軟件編程后處理獲得。

表1 不同身體活動強度所對應的Actigraph計數范圍Table 1 Accelerometer Thresholds for Different Activity Intensities

2．5 青少年肥胖診斷標準 根據美國2000年疾病預防和控制中心公布的生長曲線圖，青少年正常體重為BMI小于同年齡和性別的青少年第85百分位數所對應BMI的臨界點;超重為BMI在同年齡和性別青少年第85和第95百分位數之間所對應BMI的臨界點;肥胖為BMI大于或等于同年齡和性別青少年第95百分位數所對應BMI的臨界點［8］。本研究將超重和肥胖都歸為具有肥胖風險。

2．6 數據處理與統計分析采用 SAS 9．2和SPSS 17．0統計軟件，對所有數據進行處理和統計學分析，以加權的方法代表總體人群。受試者的基本情況采用描述性分析。青少年肥胖的危險因素、中高強度身體活動時間與青少年肥胖風險之間的關系采用Logisitic回歸分析。

采用36 Fractional Polynomial model對中高強度身體活動量與青少年肥胖風險之間的“劑量－效應”關系進行研究，該模型被認為是當前研究“劑量－效應”關系的最佳統計模型之一［9］。赤池信息準則值(Akaike Information Criterion，AIC)最小的模型判定為最佳模型，采用該模型中的參數擬合中高強度身體活動量與肥胖風險之間的“劑量－效應”曲線。采用Bootstapping方法估計回歸分析中的95%置信區間。另外，由于肥胖風險發生率大于10%，回歸分析中獲得的比值比(Odd Ratio，OR)并不能真正表示相對風險度(Relative Risk)，因此通過 Zhang等［10］的研究公式校正OR以獲得風險比(Risk Ratio，RR)。

3 研究結果

3．1 研究對象基本信息 研究對象的基本信息見表2。營養攝入和身體活動情況見表3。

表2 研究對象基本信息Table 2 Descriptive Characteristics of the Sample

表3 研究對象營養攝入和身體活動情況Table 3 Dietary Supplements and PA Characteristics of the Sample

3．2 青少年肥胖危險因素的多因素分析 對青少年肥胖風險的潛在危險因素進行多因素的Logistic回歸分析，結果如表4所示:年齡、非拉丁美裔白人、非拉丁美裔黑人、總能量攝入、糖攝入量、脂肪攝入量為青少年肥胖的正相關因素;而其他種族、PIR、膳食纖維攝入、總身體活動量和中高強度身體活動量為青少年肥胖的負相關因素。

3．3 中高強度身體活動時間與青少年肥胖的“劑量－效應”關系曲線 中高強度身體活動時間與青少年肥胖風險之間的“劑量－效應”關系如圖1所示，青少年肥胖風險隨著中高強度身體活動時間的增加而呈下降趨勢。每天15 min中高強度身體活動患肥胖的風險比是每天1 min中高強度身體活動的0．46，而每天30 min、45 min和60 min中高強度身體活動對應的風險比分別為0．20、0．13 和0．10。

表4 青少年肥胖危險因素的多因素Logistic回歸分析Table 4 Multiple Logistic Regression Analysis of Obesity Risk Factors in Youth

圖1 中高強度身體活動量與青少年肥胖風險的“劑量－效應”關系曲線Figure 1．Dose-Response Curve of MVPA and Obesity Risk in Youth

4 分析與討論

4．1 身體活動量與青少年肥胖風險之間的“劑量－效應”關系 造成當前肥胖流行的主要原因是能量攝入的增多和日常身體活動的減少。美國運動醫學會指出身體活動是控制肥胖流行的有效手段，因此，很多研究對身體活動和肥胖的關系進行了探討。

橫向研究發現，身體活動與肥胖之間存在著“劑量－效應”關系。A．R．Ness等［11］研究發現:11歲男童每增加15 min/d中高強度身體活動，其脂肪含量的標準差分數就下降0．25個單位;11歲女童每增加15 min/d中高強度身體活動，其脂肪含量的標準差分數就下降0．15個單位。另外該研究還發現，超重的相對危險率與身體活動量之間呈逆相關。男童肥胖的相對危險率在身體活動量的第2個5分位數(14．14～21．50 min/d)時小于0．50，女童肥胖的相對危險率在身體活動量的第5個5分位數(27．29～77．14 min/d)時小于 0．50［11］。

身體活動與肥胖關系的縱向研究結果目前還存在爭議。一些縱向研究表明，身體活動與肥胖之間并不存在關系，這一結果很可能是由于這些研究所使用的身體活動測量方法(如調查問卷等)的準確性所致［12－13］。近年來，人們開始使用更準確的方法測量身體活動。L．L．Moore等［14］利用加速度計對103名 3～5歲的青少年進行8年的跟蹤研究，結果發現身體活動量處于最高3分位數的青少年的BMI指數最低。遺憾的是該研究并未提供最高3分位數的身體活動量的具體數值。

最近的一篇文章對14個肥胖治療干預的研究進行了綜述，提出每周155～180 min(約每天22～26 min)的中高強度身體活動就能有效地降低超重或肥胖青少年的身體脂肪含量［15］;但是該綜述中所涉及的研究對象都是超重或肥胖青少年，該身體活動量能否很好地作為身體活動推薦量應用于那些體重正常的青少年還有待于進一步研究。

本研究通過較先進的統計模型，建立了客觀性測量方法測得的中高強度身體活動量與青少年肥胖風險“劑量－效應”關系曲線，在控制了年齡、性別、種族、社會經濟地位和能量攝入等因素后，中高強度身體活動量與青少年肥胖風險之間存在著“劑量－效應”關系，并且隨著中高強度身體活動時間的增加，肥胖風險呈下降趨勢。青少年每天15 min中高強度身體活動患肥胖的風險比是每天1 min中高強度身體活動的0．46，而每天 30 min、45 min和60 min 中高強度身體活動對應的風險比分別為 0．20、0．13 和 0．10。每天30 min中高強度身體活動就能有效地降低青少年肥胖的風險，與60 min/d相比，30 min/d中高強度身體活動患肥胖風險的變化較小，說明30 min/d活動就能較好地預防青少年肥胖。

本研究和前人的研究表明，每天30 min中高強度身體活動就能對預防肥胖有良好的效果。雖然本文通過橫向研究證明了中高強度身體活動量與青少年肥胖風險之間的“劑量－效應”關系;但是由于橫向研究無法解釋兩者之間的因果關系，因此需要更精確地闡述中高強度身體活動與青少年肥胖風險之間的“劑量－效應”關系。

4．2 預防青少年肥胖的身體活動推薦量 規律的身體活動可以有效地促進人們的身心健康。身體活動作為前瞻性、預防性的健康促進行為和手段，已被美國列為國家健康指標的首要指標。自1988年美國建立第一個青少年身體活動指南以來，各國紛紛依照各自的特殊需要，制定了各自的身體活動指南。當前大部分的國家都推行青少年每天至少60 min中高強度身體活動推薦量。當前對于如何建立青少年身體活動推薦量的實證研究仍然十分薄弱，需要進一步的研究［16－18］。建立身體活動與青少年健康效應之間的“劑量－效應”關系，可以為身體活動推薦量的制訂提供有力的實證依據。

本研究結果顯示，每天60 min中高強度身體活動的青少年肥胖風險比為0．10，這表明每天60 min中高強度身體活動能有效地降低青少年肥胖風險。本研究結果從一定程度上支持了當前每天60 min中高強度身體活動的推薦量。本研究發現，只有34．7%美國青少年達到每天至少30 min中高強度身體活動量，其中男生為46．7%，女生為21．9%，而僅有6．1%達到每天至少60 min中高強度身體活動量，其中男生為9．7%，女生為2．2%，這說明當前青少年身體活動嚴重不足。另外，本研究還發現，每天30 min中高強度身體活動就能將青少年肥胖的風險比控制在0．20，并且從“劑量－效應”關系曲線可以看出，30～60 min中高強度身體活動之間的曲線變化較平緩;因此，我們在制訂預防肥胖風險的身體活動推薦量時，在確定最適推薦量——每天60 min中高強度身體活動的同時，還有必要確定最低推薦量——每天30 min中高強度身體活動。每天60 min中高強度身體活動對于多數身體活動不足的青少年而言似乎過高，一開始就設置此目標很可能打擊了這部分青少年參與身體活動鍛煉的積極性;而設置每天30 min中高強度身體活動既能較好地控制肥胖風險，又能充分調動身體活動不足的青少年參與身體活動的積極性。在當前青少年身體活動嚴重不足的情況下，我們應充分認識到只要“動起來”就能帶來一定的健康效應，鼓勵青少年盡可能地參與身體活動，循序漸進，從最初的短時間逐漸過渡到至少60 min/d，從而有效地控制肥胖風險，獲得盡可能多的健康效應。

5 結論

中高強度身體活動量與青少年肥胖風險之間存在著“劑量－效應”關系。每天30 min中高強度身體活動就能在很大程度上降低青少年肥胖風險;當每天60 min中高強度身體活動與每天30 min中高強度身體活動進行比較時，肥胖風險下降程度并不是很大。由于目前大多數青少年達不到每天60 min中高強度身體活動的推薦量;因此，在制訂預防肥胖風險的身體活動推薦量時，除了制訂最合適身體活動推薦量(60 min/d中高強度身體活動)外，還應制訂最低身體活動推薦量(30 min/d中高強度身體活動)，從而調動青少年特別是身體活動嚴重不足的青少年參與身體活動的積極性，鼓勵其盡可能參與身體活動，從最初的短時間逐步過渡到60 min/d，達到預防肥胖，獲得良好健康效應之目的。

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