中小學生膳食模式與視力不良相關性研究

楊春 邢楊 李菁菁 程茅偉

摘 要：目的：調查膳食模式與中小學生視力不良的相關性，探索視力不良特異膳食模式及其關鍵膳食構成因子。方法：采用多階段隨機整群抽樣方法，于2019年9—10月選取湖北省城鄉不同地區23所中小學5 541名學生進行身高、體重和視力檢測。采用簡化的食物頻率調查問卷調查學生過去1年膳食攝入情況，共調查11類食物的攝入頻率及消費量。采用主成分分析（PCA）和降秩回歸（RRR）兩種方法建立膳食模式，并運用多因素Logistic回歸模型分析膳食模式與視力不良的相關性。結果：PCA方法得到5種膳食模式（PCA模式）—零食模式、雜糧模式、肉類模式、傳統模式、素食模式，膳食攝入變異累積貢獻率為40.0%;RRR方法提取1種膳食模式（RRR模式）—高攝入紅薯、豆腐、胡蘿卜、菠菜、蝦/蟹、軟體動物類等，膳食攝入變異累積貢獻率為3.6%。在調整相關混雜因素后，肉類模式得分越高，視力不良的發生風險越高（OR值：1.32，95%CI：1.07～1.62）;RRR模式得分越高，視力不良的發生風險越低（OR值：0.70，95%CI：0.57～0.87）;零食模式、雜糧模式、傳統模式和素食模式得分與視力不良的發生風險無顯著性相關。 結論：攝入較多的豬肉、牛肉、油炸食品及含糖飲料等，攝入較少的紅薯、豆腐、胡蘿卜、菠菜、蝦/蟹、軟體動物類等可能是中小學生罹患視力不良的危險因素。相比PCA方法，RRR方法提取的膳食模式更有行為意義，聯合采用PCA和RRR方法有利于研究膳食模式與中小學生視力不良相關性。

關鍵詞：主成分分析;降秩回歸;中小學生;膳食模式;視力不良

目前國內膳食、營養與青少年視力不良相關性的研究結果絕大多數是采用傳統的膳食研究方法得出來的[1-3]，致力于膳食模式較單個營養素或食品攝入研究的方法更好理解膳食功能[4]。兩種方法通常用于建立膳食模式：一種是因子或主成分分析（PCA），其特點為采取線性函數方法提取能夠解釋人群膳食攝入變異的膳食模式，另一種是降秩回歸（RRR），其特點為采取線性函數方法提取能最大限度解釋結局變量變異的膳食模式，兩種方法可以互補[5]。本研究的目的是運用PCA和RRR方法建立中小學生人群膳食模式并檢驗其與視力不良的相關性，探索視力不良特異膳食模式及其關鍵膳食構成因子。

1 對象與方法

1.1 對象

采用多階段隨機整群抽樣方法，于2019年9—10月隨機抽取湖北省經濟水平好（襄陽市）、一般（咸寧市、天門市）、差（隨州市）三類地區四個市州，每個市州再隨機抽取1個該城市所轄中心城區和1個郊縣（區）作為調查點。每個調查點隨機抽取1 所小學、1 所初中和1 所高中，每所學校分別在3個年級（小學四～六年級，初中、高中一～三年級）隨機抽取學生開展體格檢查和問卷調查，共抽取240名學生每個年級至少80名學生，以整班為單位調查。每個市州共計調查6所學校，其中城區3所學校（1所小學、1所初中、1所高中），縣3所學校（1所小學、1所初中、1所高中），所有抽中的學生經知情同意后，共有23所中小學校5 541名學生參與了食物頻率問卷調查，有效參與人數為3 882名，有效率為70.1%。其中，小學生1 342名、初中生1 383名、高中生1 157名;男生2 020名、女生1 862名。調查以自愿參加為原則，所有研究對象對調查內容均知情同意。

1.2 方法

采用半定量食物頻率問卷調查法，參考2017年中國居民營養與健康狀況監測中小學生食物頻率調查表[6]和王俊玲等[7]資料形成半定量簡化食物頻率表，經過預調查，修訂形成最終問卷。該問卷的Cronbachα系數為0.87。調查由經過統一培訓的專業人員進行，詢問調查對象在過去1年中各種食物消費頻率及消費量。小學生食物消費情況通過詢問其主要看護人獲得，中學生詢問調查對象本人。所有問卷均在學校統一發放統一回收，并進行嚴格的質量控制。調查學生過去1年中的膳食攝入情況，主要內容為：（1）一般情況：包括姓名、性別、年齡、年級、體力活動等。（2）食物攝入：對主食類、豆類、蔬菜類、菌藻類、水果類、乳類、肉類、水產類、蛋類、飲料、其他等11類食物的攝入頻率和平均每次食物攝入量進行回顧性調查。采用標準對數視力表（GB 11533—2011），由專業人員參照《學生健康檢查技術規范》（GB/T 26343—2010）測定學生裸眼視力、身高和體重。凡左、右眼裸眼視力之一小于5.0 者為視力不良[1]。利用身高、體重測量值計算體質指數（BMI）=體重（kg）/身高（m）2。

1.3 統計學方法

數據分析主要采用SAS 9.4和SPSS 22.0統計軟件包。采用χ2檢驗比較視力不良人群和視力正常人群基本情況有無統計學差異。采用主成分回歸（PCR）和RRR兩種方法從11類食物中提取膳食模式。PCR和RRR分析均通過SAS軟件中PLS過程中選項（METHOD=PCR/RRR）實現，將左右眼裸眼視力作為響應變量，由于呈非正態分布，所有響應變量均進行自然對數變換[8]。依據PCA方法中特征根>l、碎石圖及專業意義綜合判定PCR方法提取的膳食模式個數（PCA模式），RRR方法中膳食模式數量提取則是基于模型預測殘差平方和最小原則（“RRR模式”）。每名研究對象PCA模式或RRR模式中因子得分越高，提示個體越傾向于該類膳食模式，PCA模式的命名依據其膳食模式中所含食物的特點。將膳食評分四分位數作為自變量，以是否患視力不良為因變量，調整地區、性別、學段、BMI、體育鍛煉頻次進行Logistic回歸分析。假設檢驗的檢驗水準為0.05。

2 結果與分析

2.1 基本情況

本研究共有效調查3 882人，檢出視力不良者2 665人，檢出率為68.7%。男生檢出率為64.0%、女生為73.7%，不同性別檢出率有顯著性（χ2=42.135，P<0.001）;檢出率高中生（82.1%）>初中生（74.5%）>小學生（51.0%），不同學段檢出率有顯著性（χ2=312.493，P<0.001）。此外，BMI較大者和體育鍛煉頻次較低者視力不良患病比例較高（表1）。

2.2 膳食模式分析

研究結果表明，綜合特征根>l、碎石圖及專業意義保留的PCA模式共有5個，累計貢獻率為40.00%。PCA模式第一因子以水果、肉類、蛋類、油炸面食及膨化食品為主，命名為“零食模式”;PCA模式第二因子以玉米及其制品、其他谷類及制品、紅薯、其他薯類為主，命名為“雜糧模式”;PCA模式第三因子以豬肉、牛肉為主，命名為“肉類模式”;PCA模式第四因子以大米及制品、小麥面粉及制品、油炸面食為主，命名為“傳統模式”;PCA模式第五因子以大米及制品、胡蘿卜、菠菜為主，命名為“素食模式”。基于RRR方法中提取1個膳食模式因子時模型預測殘差平方和最小（最小根均 PRESS=0.989 45），本研究提取了1種RRR模式，該模式與紅薯、豆腐、胡蘿卜、菠菜、蝦/蟹、軟體動物類等攝入正相關，與大米及制品、小麥面粉及制品攝入負相關，直接命名為“RRR模式”（表2）。

2.3 膳食模式與視力不良關系

膳食評分四分位數變化顯示，隨著四分位數升高，PCA模式中肉類模式與視力不良患病率正相關，該模式最高四分位膳食分數患病率達到73.4%;相對于該模式最低四分位膳食分數（Q1），膳食評分的Logistic回歸顯示，調整協變量后該模式最高四分位膳食分數（Q4）OR為1.32（95% CI 1.07～1.62）。調整協變量后，PCA模式中零食模式、雜糧模式、傳統模式及素食模式四分位膳食分數均與視力不良患病率無顯著性相關。結果表明，調整協變量后RRR方法提取的RRR模式與視力不良呈顯著性負關聯，相對于該模式最低四分位膳食分數（Q1），膳食評分的Logistic回歸顯示，調整協變量后該模式最高四分位膳食分數（Q4）OR為0.70（95% CI 0.57～0.87）（表3）。

3 討論

本研究從湖北省中小學生中共提取5種PCA模式和1種RRR模式，其中5種PCA模式分別為零食模式、雜糧模式、肉類模式、傳統模式及素食模式。控制其他協變量后，PCA模式中肉類模式與視力不良呈顯著性正關聯（調整模型OR=1.32，Q4 vs Q1），RRR模式與視力不良呈顯著性負關聯（調整模型OR=0.70，Q4 vs Q1），提示PCA模式中肉類模式為視力不良危險因素，RRR模式則對視力不良有益。

Laurence S等[9]在851名7～9歲健康的新加坡華裔兒童中發現較高的飽和脂肪和膽固醇攝入量可能與眼球伸長相關，而近年來研究表明，日本學齡兒童中高攝入較多動物脂肪的西化飲食模式為近視危險因素[10]。國內有學者發現，西安高校學生視疲勞、視頻顯示終端綜合征發生與“高膽固醇”膳食模式（富含內臟肉類）、“快餐性”膳食模式（高攝入油炸食物、高糖飲品）密切相關[11-12]。類似于前期研究，本研究中PCA方法提取的肉類模式表現為攝入較多富含飽和脂肪的豬肉、牛肉，該模式與視力呈顯著性負關聯;本研究中另一種PCA模式——傳統模式則表現為高攝入油炸食品、膨化食品及含糖飲料，該模式對視力呈負向效應（反應變量權重系數均為負值），提示本研究中肉類模式和傳統模式均可能為視力不良危險因素，其中機制可能為富含飽和脂肪、精制糖和淀粉等高血糖指數的食物會抑制肝臟合成胰島素樣生長因子結合蛋白一（IGFBP-1），降低的IGFBP-1水平會導致游離胰島素樣生長因子-1（IGF-1）濃度增加，而高濃度的游離IGF-1能有效刺激鞏膜軟骨細胞和成纖維細胞過度增殖，從而導致眼軸拉長而形成近視[13]。此外，有研究發現，肥胖的小學生的視力不良率高于正常體重的小學生[14]。與前期研究結論一致，本研究同樣發現，中小學生肥胖者（BMI≥28 kg/m2）視力不良率顯著性高于正常或低體重者（BMI<24 kg/m2），推測其機制可能與高能量密度的高脂高糖飲食模式為兒童青少年肥胖[15]和視力不良的雙重危險因素密切相關。

本研究還發現，PCA模式中零食模式、雜糧模式、素食模式均對視力呈正向效應（反應變量權重系數均為正值），與RRR模式對視力效應同向，提示該3種模式可能對視力不良有潛在保護作用。值得注意的是，該3種PCA模式的結構共性是豆腐、胡蘿卜及菠菜等富含植物化學物的食品正向載荷較高，而近來研究表明，特定的植物化學物質對于預防年齡相關性黃斑變性、改善視覺功能及維持視覺敏銳度至關重要[16]。

PCA方法得出的膳食模式具有公共衛生意義，因為它們描述研究人群的實際飲食模式。RRR方法可以得到疾病結局最相關的膳食模式[5]，但該類模式包含的各種食品不一定同時攝入，可能是互不相關[8]。因此，RRR方法可用來檢驗膳食與疾病結局之間作用路徑的假設[5，8]。本研究RRR方法發現的視力不良特異性RRR模式表現為較多攝入紅薯、豆腐、胡蘿卜、菠菜、蝦/蟹、軟體動物類等，較少攝入大米及制品、小麥面粉及制品、油炸食品及含糖飲料等，該模式食物結構是PCA模式中視力不良相關食物組分的進一步提取。值得注意的是，RRR模式中富含不飽和脂肪酸的蝦/蟹、軟體動物類占有一定載荷，而研究表明，攝入ω-3脂肪酸、二十二碳六烯酸和花生四烯酸等不飽和脂肪酸對兒童視力發育至關重要[17]。本研究結果表明，PCA模式能較大程度解釋食品攝入變異，但每一種PCA模式對于右眼裸眼視力和左眼裸眼視力變異解釋比例均低于RRR模式。

綜上所述，使用PCA方法和RRR方法均能提供重要發現，這兩種方法目的不同但結果相輔相成。采用PCA方法，湖北省中小學生中存在1種加大視力不良罹患風險的肉類模式;采用RRR方法，中小學生罹患視力不良的危險因子可能是攝入較多的豬肉、牛肉、油炸食品及含糖飲料等，攝入較少的紅薯、豆腐、胡蘿卜、菠菜、蝦/蟹、軟體動物類等。本研究還存在一定局限性：首先，采用PCA和RRR方法建立膳食模式存在一定的主觀性，比如食物分類方法、膳食因子載荷臨界值的選擇以及膳食因子的命名等[18];其次，膳食信息收集過程中存在偏差[19];第三，本研究為橫斷面研究，無法確定中小學生膳食模式與視力不良發生風險的因果關聯[12]，后續還需要開展更深入的研究。

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