美国中老年人膳食炎症指数与睡眠不足的相关性研究*

舒艳铃， 吴明洋， 王佳婷， 吴晓聪， 李华文△

1广东医科大学公共卫生学院营养与食品卫生学系，东莞 5238082华中科技大学同济医学院公共卫生学院儿少卫生与妇幼保健学系，武汉 430030

睡眠涉及免疫调节、激素分泌、稳态恢复等一系列生理过程[1]。充足及优质的睡眠对人类的健康至关重要。在过去几十年中，大量的流行病学证据表明，短期睡眠不足可降低学习效率、延长机体反应时间[2]；长期睡眠不足可增加糖尿病、心血管疾病、代谢综合征等不良健康结局的发生风险[3-7]。因此，揭示睡眠不足的潜在影响因素对预防上述疾病可能具有重要的公共卫生意义。既往研究表明体内炎症水平、膳食模式和膳食质量与睡眠不足密切相关[8-9]，然而，促炎饮食与睡眠不足的关系尚不明确。以往的研究大多集中在饮食中的特定营养素，而不是整体饮食的炎症潜能。膳食炎症指数能有效评估个人饮食总体炎症潜能，它是通过对具有促炎或抗炎特性的45种食物成分(包括宏量营养素、微量营养素和其他饮食成分)进行评分而建立的[10]，在临床研究中得到广泛应用。本研究利用以人群为基础的公开调查数据库来揭示膳食炎症指数与睡眠不足的关系，同时进一步探索膳食炎症指数对睡眠不足的效应是否因肥胖而异。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究的研究对象来自于2007～2014年美国健康与营养调查数据库(National Health and Nutrition Examination Surveys，NHANES)。美国健康与营养调查是一项横断面调查，旨在评估美国50个州和哥伦比亚特区的非机构化平民的健康和营养状况。每年通过多级分层概率设计抽取约5000人，所有参与对象都在家中接受结构化的问卷调查，并在移动检测中心进行体检。自1999年开始，此项具有代表性的调查中大部分数据以2年为一周期在网上公布。在线发布的数据文件可供公众使用，详见官网：https：//www.cdc.gov/nchs/nhanes/index.htm。

在本研究中，我们合并了2007～2014年间的公开数据。在这8年间，共有40617人参与了该项调查。我们制定了如下的排除标准：①年龄<45岁；②无睡眠时长及饮食资料；③自报特殊饮食(如减肥餐、低盐饮食、低脂饮食、高纤维饮食等)；④每日膳食能量摄入小于500 kcal或大于5000 kcal；⑤关键协变量[年龄、性别、种族、教育程度、体质指数、高血压、血清可替宁水平(cotinine)或饮酒]缺失。依据上述标准分别排除了27081、1454、2057、179、1789人，最终本研究共纳入8027名研究对象。

1.2 膳食炎症指数计算

在NHANES中，膳食营养素摄入量通过24 h膳食回顾法进行评估，即由专业技术人员询问参与者24 h内所食用的食物和饮料的种类和数量，并将其记录在NHANES计算机辅助膳食调查系统中。各食物成分的摄入量再根据德克萨斯大学食物摄入分析系统和美国农业部调查营养素数据库估算。

膳食炎症指数的计算在文献[10]中有详细描述。简要介绍如下：首先，将24 h膳食回顾法评估的个体膳食营养素摄入量对比全世界11个人群45种膳食营养素的平均值与标准差计算Z评分；将得到的Z评分转换为百分位数值，然后将所得百分位数值加倍后减去“1”进行中心化(从-1到+1，以0为中心)，最终将所得值乘以文献提供的相应食物营养素的炎症效应评分，以获得各食物营养素的膳食炎症指数评分；最后将所有食物营养素的膳食炎症指数评分相加，从而获得个体的总体膳食炎症指数评分。

本研究中，共有27个膳食营养素用于膳食炎症指数的计算，其分别是：碳水化合物、蛋白质、纤维、脂肪、胆固醇、饱和、单不饱和和多不饱和脂肪酸、ω3和ω6多不饱和脂肪酸、铁、镁、锌、硒、烟酸、维生素A、B1、B2、B6、B12、C、D、E，叶酸、β-胡萝卜素、乙醇、咖啡因。以往的研究表明，在使用少于30个膳食营养素计算膳食炎症指数时，膳食炎症指数的预测能力并没有降低[11]。为了控制总能量摄入的影响，我们计算了能量标准化的膳食炎症指数。

1.3 睡眠不足评估

该调查在问卷访谈过程中，由训练有素的专业人员询问参与对象：“在工作日期间，您通常晚上睡多少时间？”，参与对象回答的时间即为睡眠时长。根据美国国立卫生研究院的建议[12]，中老年人睡眠时长7～8 h适宜，因此本研究定义睡眠不足为睡眠时长低于7 h/晚。

1.4 统计学方法

本研究所有数据的整理与分析采用R语言软件(3.5.3版本)完成。根据美国健康与营养调查官网的分析建议，所有调查年份均构建调查权重。正态分布的连续性资料用平均值±标准差描述。偏态分布的连续性资料用中位数和上下四分位数(25th～75th)描述。分类资料用频数(n)及百分比(%)描述。

本研究应用Logistic回归模型来估计膳食炎症指数与睡眠不足的关系，根据既往文献确定协变量[9，13-15]。本研究纳入的协变量包括：能量摄入、年龄、性别、种族、教育程度、家庭收入与贫困线的比率(family poverty income ratio，PIR)、体质量指数(body mass index，BMI)、高血压、体力活动、血清可替宁水平和饮酒。由于以往文献发现睡眠不足与肥胖密切相关[13]，因此本研究根据研究人群是否肥胖(肥胖：BMI≥30 kg/m2；非肥胖：BMI<30 kg/m2)进一步进行亚组分析，以阐明膳食炎症指数与睡眠不足之间的关联是否在肥胖和非肥胖人群中存在差异。

为了进一步了解膳食炎症指数与睡眠不足之间的关系是否存在非线性趋势，本研究应用限制性立方样条模型来绘制两者的剂量反应关系曲线，膳食炎症指数选取P10、P50、P903个节点，P50所对应的膳食炎症指数为参考值。所有分析采用双侧检验，以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

8027名研究对象，平均年龄(62.16±10.89)岁，男性占比51.3%(4118/8027)。该人群睡眠不足发生率为38.9%(3122/8027)，平均膳食炎症指数为(-0.16±1.82)，膳食炎症指数越高的研究对象越可能是年龄较小、BMI较大、经济水平较差、文化程度较低、饮酒的人群(表1)。

表1 研究人群基本信息(n=8027)Table 1 The baseline information of study participants(n=8027)

2.2 肥胖与非肥胖人群的膳食炎症指数

肥胖与非肥胖人群膳食炎症指数分布详见图1。非肥胖人群膳食炎症指数为(-0.27±1.76)，表现为抗炎饮食倾向；而肥胖人群膳食炎症指数为(0.03±1.85)，表现为促炎饮食倾向。两者膳食炎症指数存在显著差异(P<0.01)。

图1 膳食炎症指数在肥胖与非肥胖人群中分布的小提琴图Fig.1 The violin plot of the distribution of DII in obese and non-obese subjects

2.3 膳食炎症指数与睡眠不足

总人群中，在调整能量摄入、年龄、性别、种族、教育程度、PIR之后，膳食炎症指数每增加1个单位，睡眠不足风险可增加8%(OR：1.080；95%CI：1.051～1.110)；进一步调整BMI、高血压、体力活动、血清可替宁水平和饮酒后，膳食炎症指数与睡眠不足风险增加之间的关系依然显著(OR：1.063；95%CI：1.034～1.094)。将膳食炎症指数按三分位数进行分层分析，膳食炎症指数越高睡眠不足风险越大(趋势P值<0.01)，具体见表2。此外，限制性立方样条模型(图2)显示，膳食炎症指数与睡眠不足的关系可能呈现“J”型(非线性P值=0.027)。

图2 总人群中膳食炎症指数与睡眠不足的剂量反应关系曲线Fig.2 The dose-response relationship between DII and sleep insufficiency

在肥胖人群中，调整上述协变量后，膳食炎症指数每增加1个单位，睡眠不足风险增加5.4%(OR：1.054；95%CI：1.006～1.104)。将肥胖人群的膳食炎症指数按三分位数进行分层分析后，膳食炎症指数越高睡眠不足风险越大(P<0.01)。在非肥胖人群中，调整上述协变量后，膳食炎症指数每增加1个单位，睡眠不足风险增加7.4%(OR：1.074；95%CI：1.036～1.113)。将非肥胖人群的膳食炎症指数按三分位数进行分层分析后，与最低三分位数的人群相比，膳食炎症指数最高三分位数人群的睡眠不足风险增加27.0%(OR：1.270；95%CI：1.084～1.488)。但是膳食炎症指数与睡眠不足的关系与是否肥胖不存在交互作用(交互作用P值=0.491)。见表2。

表2 膳食炎症指数与中老年人睡眠不足发生风险的Logistic回归分析[OR(95%CI)]Table 2 The results of the logistic regression analysis on the association between dietary inflammation index and sleep insufficiency[OR(95%CI)]

3 讨论

本研究结果显示美国中老年人的膳食炎症指数越高，睡眠不足风险越大。两者剂量反应关系可能呈现“J”型。

膳食炎症指数是用于评价个人膳食炎症潜能的一种新型工具。既往流行病学研究发现膳食炎症指数与体内反映炎症水平的标记物之间存在显著关联，如C反应蛋白、肿瘤坏死因子、白细胞介素1、白细胞介素2、血管细胞黏附因子等[11，16]。近些年来，膳食炎症指数广泛应用于以人群为基础的横断面研究或前瞻性研究中，该指数不仅与机体肥胖有关[17]，还可能增加肿瘤[18]、心血管疾病[7]、糖尿病风险[6-7]，甚至增加全因死亡风险[7，19]。但是膳食炎症指数与睡眠不足的关系尚不十分明确。巴西的一项研究表明膳食炎症指数越高，白天嗜睡的风险越高[14]。另一项意大利的研究发现膳食炎症指数越高，成人睡眠时长不足风险升高[20]。然而，这两项研究样本量较小(巴西：296人；意大利：1936人)。本研究利用大样本且具有代表性的数据揭示了膳食炎症指数与睡眠不足之间的潜在关联，为膳食炎症指数与健康风险的关联性提供了新的证据。

尽管膳食炎症指数与睡眠不足关联的具体机制尚不明确，但鉴于膳食炎症指数与多种炎症标记物的关联，体内增加的炎症水平可能是其潜在的机制之一。有学者发现不良睡眠质量与炎症水平密切相关[21]，且随着炎症水平升高而表现出更差的睡眠质量。因此食物的整体促炎能力可能可以解释本研究结果，例如高膳食脂肪摄入的促炎饮食可能会导致睡眠不足风险增加[15，22-23]，而低脂、高纤维、多谷物的高质量饮食可显著降低睡眠不足的风险[9]。膳食炎症指数作为反映膳食炎症潜能的综合指标，对探索多种营养素与健康之间的关系具有重要的意义。

本研究发现膳食炎症指数与睡眠不足的关联不是简单的线性关联，可能存在“J”型曲线关系，表明维持抗炎倾向的饮食有助于降低睡眠不足的风险，而促炎饮食评分的微小增加都可能对睡眠不足产生较大的风险。本研究的发现值得被进一步证实。

本研究的主要局限性是横断面设计的调查无法说明膳食炎症指数与睡眠不足之间的因果关系。此外，自报睡眠时长可能不能准确反映个体实际睡眠时长，并且本研究无法获得午睡时长数据，因此睡眠不足存在错误分级的可能。最后，睡眠不足的发生不仅受膳食炎症指数的影响，其他未测量或未知的因素也可能会影响本研究结果。

总之，膳食炎症指数与美国中老年人睡眠不足发生风险增高有关，有待前瞻性研究进一步证实本研究的发现。