綠地與居民超重肥胖之間關系的Meta分析

楊文越, 楊如玉, 李 暉

華南農業大學林學與風景園林學院, 廣州 510642

近年來,學界關于超重和肥胖的研究已從關注個人決定因素擴展到關注建成環境因素[1—4],并成為地理和規劃學科的研究熱點。同時,綠地作為能改善居民久坐行為[5—6]和增加體力活動機會[7—9]的建成環境要素,被廣泛地用以研究與人體超重肥胖的關系[10—11]。在該主題研究中,學者們通過不同方法和指標測度人在綠地空間的暴露情況,包括綠地面積或密度[12—13]、綠地接近度[14—15]、居住地鄰近綠地(居民住宅附近是否有綠地)[16—17]、綠地植被覆蓋[18]、街景綠化[19]和對綠地的感知[20]等。

然而,綠地與居民超重肥胖之間的關系仍不明確,研究間結論差異較大。Jia等學者針對兒童人群的研究發現,較高的綠地可達性可促進兒童體力活動、改善體重狀況,但各項研究得出的結論并不完全一致[21]。Lachowycz等學者包含60項研究的系統性綜述發現,多數研究結果表明綠地和肥胖相關健康指標之間存在正相關或弱相關,但這種關系在不同社會經濟屬性的人群和不同的綠地測度方式上存在不一致和混雜[22]。Luo等學者研究了不同綠地指標與超重肥胖風險之間的關系,結果表明,不同的綠地測度方式可能會對超重肥胖風險產生潛在差異[23]。因此,需要對現有研究結論的一致性進行定量評估。

Meta分析(meta-analysis)運用定量方法對多個具有相同研究目的且獨立的研究結果進行合并分析與概括,進而得出單一結論。多樣化的樣本和方法使得Meta分析的結論在統計學上比任何單一研究結果更有力[24—26]。并且,通過對具有相似特征(如：樣本和方法相似)的獨立研究進行分組合并,更精準地量化變量之間的作用。Meta分析最初出現在醫學領域,近年已逐漸應用于建成環境對人體健康影響的研究,如：自然接觸對兒童心理情緒等自我調節的影響[27]；綠地與死亡率的關系[28]；住宅綠化對不良妊娠結局的影響[29]等。本文基于Meta分析方法,首先探究綠地與肥胖相關指標的總體關系,其次,討論文獻間研究設計、綠地測度方式、樣本年齡、不同尺度的地理分析單元對上述關系的影響差異。以期為更深入、科學地認識綠地在人居環境中的健康效益,對未來研究與規劃實踐起到一定的指導和啟示作用。

1 研究方法

1.1 文獻檢索與篩選標準

本文在Web of Science數據庫核心合集(起始時間1985年)和PubMed數據庫(起始時間1950年)分別對主題和標題摘要進行系統檢索,檢索對象是2020年11月以前公開發表的文獻。檢索詞與綠地(“greenspace”；“parks”；“greenness”；“normalized difference vegetation index(NDVI)”；“view green index(VGI)”；“streetscape”；“open space”；“public garden”等)和肥胖(“body mass index(BMI)”；“obesity”；“overweight”；“adiposity”；“waist circumference”；“body fat”；“waist to hip”；“weight status”等)相關。進而通過以下標準對檢索的文獻進行篩選。

文獻納入標準：(1)對綠地與超重肥胖(相關指標包括BMI、BMIZ-score、腰圍、腰臀比、是否超重、是否肥胖等)之間直接關系的研究；(2)定量觀察性研究(observational study),包括橫截面研究(cross-sectional study)、隊列研究(cohort study)和病例對照研究(case control study)3種類型；(3)解釋變量為客觀測度的綠地指標,如：綠地數量、距離、面積或NDVI等,排除感知綠地屬性；(4)可獲得全文的研究。

1.2 文獻質量評價

文獻質量評價是Meta分析中不可缺少的環節,用以評價納入文獻的樣本收集、方法選擇和結果處理是否以規范、透明的方式來進行,從而規避因文獻證據強度不足而造成的偏倚。對于橫截面研究,采用美國衛生保健研究和質量機構(Agency for Healthcare Research and Quality,AHRQ)評價標準進行評價[30]。該方法評價指標包括資料來源、暴露組(expose cohort)和非暴露組(non expose cohort)納入及排除、患者的鑒別、研究對象來源、主觀因素的影響、檢測或再檢測、患者的排除、混雜因素的控制、丟失數據的處理、數據收集的完整性和隨訪。文獻質量根據以下得分來評定：0—3分為低質量；4—7分為中等質量；8—11分為高質量[31]。隊列研究使用紐卡斯爾-渥太華量表(the Newcastle-Ottawa Scale,NOS)進行評價[32]。NOS的評估維度包括：暴露組的代表性、非暴露組的選擇、暴露因素的確定、研究起始時的結果指標、暴露組和未暴露組的可比性、結果的評價、結果發生后隨訪時長、暴露組和非暴露組的隨訪[33]。NOS沒有統一劃分質量的標準,本文參考多數文獻的劃分方法,將低質量、中等質量和高質量的研究分別定為0—3、4—6、7—9分[34]。

1.3 統計分析

使用Stata 15.0軟件對納入文獻進行Meta分析。遵循以下分析流程：①檢驗異質性：異質性以I2統計量為參考值,I2數值越大,表示異質性越大[35],一般I2>50%表明各研究的結論存在異質性[36]。②合并效應量(combining effect size)：合并效應量是Meta分析中實現多個研究整合評價的核心步驟,考慮到普遍存在的異質性和研究樣本量的較大差異,本文采用隨機效應模型進行合并[37]。結果變量為分類變量(超重和肥胖)的采用比值比(odds ratio,OR)和95%置信區間合并效應量,結果變量為連續變量(BMI、BMIZ-score、腰圍等)的采用估計系數(β)和95%置信區間合并效應量,本文將探究不同研究設計和不同綠地測度方式下綠地與肥胖相關指標的關系。③亞組分析(subgroup analysis)：亞組分析是Meta分析中根據研究特征的相似和不同之處劃分亞組重新合并效應量的方法。本文將依據樣本年齡和地理分析單元的不同劃分亞組,旨在探究以上變量對綠地與肥胖相關指標關系的影響差異。

2 結果

2.1 文獻選擇與文獻質量評價

文獻檢索最初共獲取2391篇,通過標題和摘要審查甄選出與本文研究內容密切相關的非綜述文獻128篇,經過全文審查篩除文獻59篇,最終確定納入Meta分析的文獻69篇(圖1)。

圖1 文獻選擇流程圖Fig.1 Flowchart of study selection

納入分析的文獻基本信息與質量評價如表1,69篇文獻中包括14篇隊列研究和55篇橫截面研究,隊列研究時間跨度從2年到45年不等。

2.2 總體Meta分析結果

69篇文獻中,與肥胖相關的結果變量包括連續變量(BMI、BMIZ-score和腰圍等)和二分類變量(超重、肥胖和中心型肥胖等)兩大類。根據研究對象年齡,結果變量參考不同標準。成人超重標準一般遵循WHO(BMI≥25kg/m2)[104]、CDC(BMI等于或高于85%水平)[105]或中國肥胖問題工作組(BMI≥24kg/m2)[106]；肥胖一般遵循WHO(BMI≥30kg/m2)、CDC(BMI等于或高于95%水平)或中國肥胖問題工作組(BMI≥28kg/m2)的標準；中心型肥胖(男性腰圍≥102cm和女性腰圍≥88cm)和腹型肥胖(男性腰圍≥94cm和女性腰圍≥80cm)均遵循WHO標準。部分兒童和青少年的研究中采用BMIZ-score代替BMI；兒童和青少年的超重水平多數遵循國際肥胖工作小組(International Obesity Task Force,IOTF)(高于年齡和性別臨界值為超重)標準[107]和WHO(zBMI>+1Z-score為超重,zBMI>+2Z-score為肥胖)標準[39, 108]。

在所有納入的文獻中,研究綠地與超重(n=36)、肥胖(n=26)、BMI(n=23)、BMIZ-score(n=7)、腰圍(n=5)關系的文章較多。因此,本文首先按以上結果變量類型合并效應量,以探究綠地與肥胖相關指標的關聯。其次,討論隊列研究和橫截面研究在以上關聯中的差異。結果發現,綠地整體水平與超重、肥胖、BMI、BMIZ-score和腰圍均存在顯著負相關關系(表2)。在橫截面研究中,結果與總體合并結果相似。然而隊列研究的合并結果顯示,綠地與以上5種指標均無關系,需進一步探究不同綠地指標和亞組對綠地與居民肥胖之間關系的影響差異。

2.3 不同綠地指標的影響差異

已有文獻普遍采用了以下綠地指標和測度方式探究兩者之間的關系：①附近(或一定地理分析單元內)是否有綠地(n=13)；②植被覆蓋度(n=27)；③綠地面積(n=32)；④綠地數量(n=14)；⑤綠地接近度(離最近綠地的距離或到附近綠地的平均距離)(n=14)。有24篇文獻考慮了多種綠地指標的影響。不同綠地指標的合并效應量見表3、圖2、圖3。結果顯示,綠地植被覆蓋度與居民超重、肥胖發生率和BMI呈顯著負相關,附近(或一定地理分析單元內)是否有綠地和綠地數量分別與超重呈顯著負相關關系,但與肥胖和BMI關系不顯著,而綠地接近度和附近綠地面積則與肥胖相關指標均不顯著。

表1 納入Meta分析的文獻基本信息

(1) 綠地測度方式：a.地理分析單元內是否有綠地；b.綠地植被覆蓋；c.綠地接近度；d.綠地面積(比)；e.綠地數量；f.街景綠化

(2) 結果變量依據：WHO：世界衛生組織(World Health Organization)；CDC：美國疾病預防和控制中心(Centers for Disease Control and Prevention)；IOTF：國際肥胖工作小組(International Obesity Task Force)

(3) Lower Layer Super Output Area(LSOA)下層超級輸出區,Middle Layer Super Output Areas(MSOA)中層超級輸出區,是英格蘭和威爾士的特殊地理空間統計單位

表2 合并效應量結果

“***”表示顯著性水平為0.1%,“**”表示顯著性水平為1%,“*”表示顯著性水平為5%;#二分類變量的合并效應量結果以比值比OR(odds ratio)表示,OR值小于1表示綠地指標與肥胖相關指標呈負相關,95%CI(95%置信區間)上下區間未跨越估計系數1為顯著；連續變量的合并效應量結果以β表示,β值小于0表示綠地指標與肥胖相關指標呈負相關,95%CI上下區間未跨越0為顯著

2.4 亞組分析結果差異

本文進一步從樣本年齡和地理分析單元兩方面對數據劃分亞組,分析綠地與居民超重肥胖之間關系的差異。樣本主要分為成年人組(n=41)和兒童或青少年組(n=29),其中包括一項全生命周期隊列研究[62]。在地理分析單元方面,按文獻特征將地理分析單元分為0—300m(步行5min內)、301—500m(步行10min內)、501—1000m(步行15min內)、1001—2000m(步行30min內)、2000m以上(步行30min以上)、鄰里等邊界和邊界加緩沖區7種,其結果如表4。

(1) 地理分析單元為2000m以上緩沖區的亞組未納入以BMI作為結果指標的文獻,地理分析單元為邊界加緩沖區的亞組未納入以超重作為結果指標的文獻; “***”表示顯著性水平為0.1%,“**”表示顯著性水平為1%,“*”表示顯著性水平為5%

從樣本年齡來看,綠地與居民超重肥胖之間的關系在成年組和兒童青少年組均呈顯著的負相關,但綠地與BMI的關系在成年人組顯著,在兒童和青少年組不顯著。由于兒童和青少年的身高和體重尚在發育中,不同性別和年齡的超重肥胖閾值不同,多數研究以BMIZ-score取代BMI作為結果變量,在這些研究中,綠地與BMIZ-score呈顯著負相關。總體上,綠地與成年人肥胖之間關系的顯著性比與兒童和青少年的大。在不同尺度的地理分析單元方面,結果顯示,綠地與超重之間的關系在2000m緩沖區范圍內呈顯著的負相關,超出該范圍則不顯著；相類似地,綠地與肥胖發生率之間關系的閾值出現在1000m緩沖區范圍內；綠地與BMI之間的關系在不同緩沖尺度上也同樣呈現差異。由此可見,綠地與居民超重肥胖之間的關系具有明顯的尺度效應,但總體而言,鄰近綠地有利于減少居民超重肥胖的發生率,在301—500m緩沖區尺度下,綠地水平和肥胖相關指標的關聯性達到最強。然而,以鄰里等邊界和邊界加緩沖區作為地理分析單元的亞組中,綠地與超重肥胖和BMI的合并結果均不顯著,說明地理分析單元尺度不統一時,易出現不穩定和差異大的結果。

圖2 綠地指標與超重關系的森林圖Fig.2 Forest plot of the associations between green space and overweightOR: 比值比; CI: 置信區間; Weight: 權重

圖3 綠地指標與肥胖關系的森林圖Fig.3 Forest plot of the associations between green space and obesity

3 結論與討論

綠地對居民超重肥胖及相關健康方面的影響是近年來的研究熱點之一。已有較多學者在全球不同城市,針對不同人群展開研究,并取得一定成果。本文基于69篇文獻的研究結果對綠地與居民超重肥胖之間關系進行了Meta分析,探討了不同研究設計類型、綠地指標以及不同樣本年齡和地理分析單元對其關系的影響差異。主要研究結論如下：總體上,綠地對居民超重肥胖風險降低有促進作用,表明增強居住地、工作地及學校周邊的總體綠化水平可能是改善公眾超重和肥胖問題,乃至其它公共衛生問題的一種有效途徑。然而綠地與居民超重肥胖的關系在不同研究設計類型、綠地指標測度方式、年齡亞組和不同的地理尺度下具有差異,意味著綠地與居民超重肥胖的關系可能更加復雜。

首先,不同研究設計類型(橫截面研究和隊列研究)之間的研究結果具有較大差異。在隊列研究中,總體綠地水平與居民超重肥胖關系的結果呈現混雜狀態。有幾個隊列研究的結論在一定程度上挑戰了籠統地強調“綠地對居民超重肥胖有抑制作用”的觀點。Bloemsma等人發現,兒童超重概率與NDVI和綠地總面積呈負相關,但在調整空氣污染物NO2暴露水平后相關性明顯減弱[42]。這意味著,綠地與超重的關聯可以部分解釋為與交通相關的空氣污染水平降低,而不是綠地本身通過增加體力活動水平所起到的作用。Persson等人的研究發現,綠地對肥胖的影響具有性別差異[78],這可能與特定年齡和性別的生理差異有關[109],同時也存在男性和女性對綠地在感知和行為上的差異,相比于男性,女性的健康可能與綠地質量和感知到的個人安全等主觀指標更密切相關[110],而絕大多數文獻未考慮綠地質量的影響。由于隊列研究數量有限,暫時無法找到明確的原因去解釋混雜結果。總結以上研究,雖然隊列研究的合并結果不顯著,但并不能說明兩者完全無關,反而意味著它們的關系可能更加復雜,這也提示未來應增加縱向研究,關注綠地對居民超重肥胖的因果關系,并深入探討兩者之間的影響因素和作用機理。

第二,不同指標衡量的綠地與居民超重肥胖的關系也存在一定差異。較大的綠地植被覆蓋度與較低的BMI、超重和肥胖風險顯著相關。這可能因為植被覆蓋度可測度建成區的更多綠地形式,包括私人花園和街道綠化,而土地利用數據或公共綠地數據不能包含以上內容。另外,較高的植物覆蓋度可有效降低空氣污染程度[111],進而影響居民體力活動和身體肥胖水平[57]。居住地或工作地附近是否有綠地和綠地數量與超重呈顯著負相關。可能的原因是綠地數量越多,綠地類型及其相應設施的多樣性就越豐富,從而增加居民身體活動,減輕超重肥胖程度[94, 112]。本研究綠地接近度和綠地面積指標的合并結果均不顯著。這可能因為過大且集中的綠地會增加入口或邊界到特定資源(如特定的健身設施)的距離,由此反映了居住區的物理復雜性和環境特征之間的多重關系。另外,對綠地不同的定義也會導致結果的差異,Halonen等人發現搬家后遠離綠地會導致肥胖風險增高,但“綠地”的概念中包括了藍色空間時,這種因果關系變得不顯著[54]。Wilhelmsen等人對綠地的定義包括了農田、森林和山脈等內容,研究結果顯示,當居民周圍綠地比例增加時,超重和肥胖的比例反而顯著增加,而這些綠地區域可進入性較差,也缺乏吸引力,不能提供有效的體力活動區域,因此產生了有反常理的結論[98]。但并不意味著綠地接近度和綠地面積等指標對人類健康沒有關聯,而是證明在已有的研究中,這些綠地指標并未呈現出一致的影響作用(包括影響方向和顯著性)。此外,正式公園類型的綠地(有組織的布局、結構化的園路,且有日常維護)可能更有益于緩解居民超重肥胖[48]。綠地的游憩設施、安全性和美學等方面的系統性差異可能會導致體力活動的差異[113]。因此,可用綠地的類型和質量可能是決定體重狀態的關鍵因素。這也提示在未來的研究中更應關注這些尚不明確其影響機理的綠地指標,構建完善的綠地測度指標體系。

第三,綠地與肥胖相關指標之間的關系在成年亞組和兒童青少年亞組均呈負相關,但在成年亞組關聯更顯著。這與此前的研究結果相似,綠地的使用與兒童不同的肥胖指標顯著性有較大差異[21, 114]。一方面,在兒童和青少年的研究中,結果變量為BMI的總體合并結果不顯著,而以BMIZ-score代替則顯著。考慮到未成年人群不同性別和年齡的超重肥胖閾值不同,BMIZ-score作為經年齡和性別調整后的標準化值,成為了比BMI更適合該人群的肥胖測量方法[115]。除方法因素以外,綠地與未成年人超重肥胖的關系可能比成年人受到更多潛在的制約,如：父母社會經濟屬性、年齡階段[67, 93]、社區犯罪率、社區鄰里凝聚力和可用綠地類型等環境特征[21, 93]。研究側重點不同或考慮的混雜變量有差異,導致了綠地與兒童和青少年肥胖相關指標之間關系的混雜。未來針對兒童和青少年的綠地與健康研究往往需要考慮來自自身、家庭、學校和環境等多方面因素。

第四,綠地與居民超重肥胖之間的關系具有尺度差異,采用不同的地理分析單元其研究結果并不一致。我們對可能的原因做如下推測：首先,綠地對居民超重肥胖的緩解作用確實存在尺度效應。總體上,鄰近綠地有利于減少居民超重肥胖風險。但當與綠地的距離超過一定緩沖范圍時,綠地對抑制居民肥胖發生率的作用則變弱。而此前Browning等學者在一項探究何種緩沖區尺度能更好地反映綠地與健康關系的綜述中認為,2000m以內緩沖區尺度結果顯著性偏高[116],本文與以上結論有相似之處。其次,尺度差異可能是出行方式、城鄉環境等因素綜合影響的結果。在某些以汽車出行為主的城市中,人們有機會選擇開車去離家更遠質量更好的公園[80],從而導致了1000m以上緩沖區總體結果的混雜。在城鄉環境方面,部分學者發現城鄉區位綠地對超重肥胖的作用不同[39],甚至存在顯著的交互作用[49]。最后,使用固定地理邊界和邊界加緩沖區的研究總體合并結果不顯著。這是由于不同研究所定義的固定地理邊界大小不同,且人們活動一般按照路程距離形成一個緩沖區或網絡緩沖區,一般不會按照社區邊界進行活動,所以結果產生混雜是可解釋的。不同時空尺度、研究區域的研究結果存在自然差異,為此,未來的研究可考慮多尺度地理分析單元綠地對超重肥胖的影響差異,或考慮與居民日常活動密切相關的10min或15min生活圈相結合。

本研究存在以下局限：①Meta分析的質量好壞受原始文獻的影響較大,而本文并未根據原始文獻質量選擇是否納入。②研究的原始數據公布情況不一致,各研究協變量的調整程度并不一致,從而有夸大或縮小綠地對肥胖相關指標影響的風險。③本研究的多數合并效應量結果異質性較大,在一定程度上減弱了可信度。④本文尚未研究綠地質量和綠地類型與居民肥胖之間的關系。