身体活动与青少年肥胖风险的“剂量－效应”关系

关尚一， 朱为模

(1．广州医科大学基础学院，广东广州510182;2．伊利诺伊大学运动科学与社区保健系，美国伊利诺伊厄本那61801)

随着社会和科技的发展，人类生活方式发生了巨大的改变，使得肥胖的患病率快速上升并呈逐年增长的趋势，肥胖已成为发达国家和发展中国家面临的最严重的公共健康问题［1］。青少年时期肥胖可以增加成年后患肥胖、高血压、高血脂、高血糖、代谢综合征等疾病的风险［2－4］，因此，有效地预防和干预青少年肥胖具有十分重要的意义。身体活动是预防和干预肥胖的有效手段之一，虽然身体活动对肥胖的预防和干预作用已被我们所认识，但是目前关于身体活动与青少年肥胖风险之间“剂量－效应”关系的研究证据还存在诸多不足。例如:采用信度较低的主观性测量方法(如身体活动问卷、身体活动日志等);采用较难转化为易于理解的公共健康信息的身体活动测量单位(如METs．hour等);采用的数学统计模型不能有效地阐明身体活动量与肥胖风险之间的关系。身体活动与青少年肥胖风险的“剂量－效应”关系研究，对于确定预防和干预肥胖所需要的身体活动量具有十分重要的作用。本文旨在通过合理的数学统计模型阐明客观性测量方法测量的身体活动量与青少年肥胖风险之间的“剂量－效应”关系，以期为确定预防和干预青少年肥胖所需的身体活动量提供参考。

1 研究对象

本研究的样本来源于2003—2004年、2005—2006年美国健康营养调查(U．S．National Health and Nutrition Examination Survey，NHANES)。NHANES 是由美国CDC开展的旨在了解美国国民健康和营养状况的大型多阶段的抽样调查项目。本研究样本的抽样根据分层概率抽样原则，先按照规模大小成比例的概率抽样法从美国抽出60个具有代表性的郡(county)，然后随机抽取年龄为6～17岁的青少年，其中3 162名青少年参与了身体活动、人体形态学和身体活动等指标测试。

2 研究指标与方法

2．1 人口统计资料 采用问卷调查法，调查受试者的年龄、性别、种族、社会经济状况等人口统计学信息。本研究将种族分为非拉丁美裔白人(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)和其他种族(other race)5类。社会经济状况的评价采用贫困 －收入比(poverty-income ratio，PIR)指标。

2．2 人体形态学指标 人体形态学指标包括身高、体重和 BMI。

2．3 膳食调查 采用24 h饮食回顾法了解膳食摄入情况。调查员以一定的食物模型、量器等工具的辅助，询问调查对象过去24 h内所摄入的所有食物(包括在家和在外用餐以及零食)的种类和数量。采用营养数据库系统(Nutrition Data System for Research software version 2006，Nutrition Coordinating Center，University of Minnesota)，对数据进行编码和分析食物的摄入，从而计算出个体食物摄入量及营养素摄入量。本研究食物摄入分析的主要变量有总能量摄入量、总蛋白摄入量、总脂肪摄入量、总碳水化合物摄入量、糖摄入量和膳食纤维摄入量。

2．4 身体活动 身体活动的测量采用Actigraph 7124活动 监 测 仪 (Actigraph，Ft．Walton Beach，Florida，USA)。Actigraph可以客观地测量自由生活(free living)状态下的身体活动时间、强度和量。受试者将Actigraph佩戴于右腿侧髋骨的正上方，每天起床后开始佩戴直至晚上睡觉时取下，在进行可能将仪器弄湿的活动(如洗澡、游泳等)时可取下，要求受试者连续使用7 d。

Actigraph原始计数的处理:Actigraph的原始数据中每个计数代表Actigraph记录的1 min身体活动的情况，每名受试者有10 080个计数。本研究中只采用4个或4个以上有效日的数据，并且4个有效日中至少含有一个周末日，每天至少佩戴10 h(删除了连续20 min以上为0计数的时间)才可认为是有效日［5］。研究已经证明，4 d有效的身体活动测量就能很好地反映受试者的身体活动习惯，其重测信度达到0．7［6］。有效日原始计数的均值就代表Actigraph测得的每天身体活动量。

计数转化为不同运动强度:每个采样时间内加速度计都会生成一个计数，该计数与身体活动能耗密切相关，通常以3 METs和6 METs为切点将身体活动划分为低强度身体活动、中等强度身体活动和高强度身体活动，并根据能耗预测方程推算出各强度切点时的计数值，从而建立身体活动强度的计数切点。根据目前已有的研究，本文采用 M．S．Treuth等［7］制定的标准(表1)，对Actigraph原始数据中每分钟的计数进行身体活动强度分类，分别汇总出每天的中等强度身体活动时间、高强度身体活动时间和中高强度身体活动(MVPA)时间。有关身体活动数据均采用SAS 9．2统计软件编程后处理获得。

表1 不同身体活动强度所对应的Actigraph计数范围Table 1 Accelerometer Thresholds for Different Activity Intensities

2．5 青少年肥胖诊断标准 根据美国2000年疾病预防和控制中心公布的生长曲线图，青少年正常体重为BMI小于同年龄和性别的青少年第85百分位数所对应BMI的临界点;超重为BMI在同年龄和性别青少年第85和第95百分位数之间所对应BMI的临界点;肥胖为BMI大于或等于同年龄和性别青少年第95百分位数所对应BMI的临界点［8］。本研究将超重和肥胖都归为具有肥胖风险。

2．6 数据处理与统计分析采用 SAS 9．2和SPSS 17．0统计软件，对所有数据进行处理和统计学分析，以加权的方法代表总体人群。受试者的基本情况采用描述性分析。青少年肥胖的危险因素、中高强度身体活动时间与青少年肥胖风险之间的关系采用Logisitic回归分析。

采用36 Fractional Polynomial model对中高强度身体活动量与青少年肥胖风险之间的“剂量－效应”关系进行研究，该模型被认为是当前研究“剂量－效应”关系的最佳统计模型之一［9］。赤池信息准则值(Akaike Information Criterion，AIC)最小的模型判定为最佳模型，采用该模型中的参数拟合中高强度身体活动量与肥胖风险之间的“剂量－效应”曲线。采用Bootstapping方法估计回归分析中的95%置信区间。另外，由于肥胖风险发生率大于10%，回归分析中获得的比值比(Odd Ratio，OR)并不能真正表示相对风险度(Relative Risk)，因此通过 Zhang等［10］的研究公式校正OR以获得风险比(Risk Ratio，RR)。

3 研究结果

3．1 研究对象基本信息 研究对象的基本信息见表2。营养摄入和身体活动情况见表3。

表2 研究对象基本信息Table 2 Descriptive Characteristics of the Sample

表3 研究对象营养摄入和身体活动情况Table 3 Dietary Supplements and PA Characteristics of the Sample

3．2 青少年肥胖危险因素的多因素分析 对青少年肥胖风险的潜在危险因素进行多因素的Logistic回归分析，结果如表4所示:年龄、非拉丁美裔白人、非拉丁美裔黑人、总能量摄入、糖摄入量、脂肪摄入量为青少年肥胖的正相关因素;而其他种族、PIR、膳食纤维摄入、总身体活动量和中高强度身体活动量为青少年肥胖的负相关因素。

3．3 中高强度身体活动时间与青少年肥胖的“剂量－效应”关系曲线 中高强度身体活动时间与青少年肥胖风险之间的“剂量－效应”关系如图1所示，青少年肥胖风险随着中高强度身体活动时间的增加而呈下降趋势。每天15 min中高强度身体活动患肥胖的风险比是每天1 min中高强度身体活动的0．46，而每天30 min、45 min和60 min中高强度身体活动对应的风险比分别为0．20、0．13 和0．10。

表4 青少年肥胖危险因素的多因素Logistic回归分析Table 4 Multiple Logistic Regression Analysis of Obesity Risk Factors in Youth

图1 中高强度身体活动量与青少年肥胖风险的“剂量－效应”关系曲线Figure 1．Dose-Response Curve of MVPA and Obesity Risk in Youth

4 分析与讨论

4．1 身体活动量与青少年肥胖风险之间的“剂量－效应”关系 造成当前肥胖流行的主要原因是能量摄入的增多和日常身体活动的减少。美国运动医学会指出身体活动是控制肥胖流行的有效手段，因此，很多研究对身体活动和肥胖的关系进行了探讨。

横向研究发现，身体活动与肥胖之间存在着“剂量－效应”关系。A．R．Ness等［11］研究发现:11岁男童每增加15 min/d中高强度身体活动，其脂肪含量的标准差分数就下降0．25个单位;11岁女童每增加15 min/d中高强度身体活动，其脂肪含量的标准差分数就下降0．15个单位。另外该研究还发现，超重的相对危险率与身体活动量之间呈逆相关。男童肥胖的相对危险率在身体活动量的第2个5分位数(14．14～21．50 min/d)时小于0．50，女童肥胖的相对危险率在身体活动量的第5个5分位数(27．29～77．14 min/d)时小于 0．50［11］。

身体活动与肥胖关系的纵向研究结果目前还存在争议。一些纵向研究表明，身体活动与肥胖之间并不存在关系，这一结果很可能是由于这些研究所使用的身体活动测量方法(如调查问卷等)的准确性所致［12－13］。近年来，人们开始使用更准确的方法测量身体活动。L．L．Moore等［14］利用加速度计对103名 3～5岁的青少年进行8年的跟踪研究，结果发现身体活动量处于最高3分位数的青少年的BMI指数最低。遗憾的是该研究并未提供最高3分位数的身体活动量的具体数值。

最近的一篇文章对14个肥胖治疗干预的研究进行了综述，提出每周155～180 min(约每天22～26 min)的中高强度身体活动就能有效地降低超重或肥胖青少年的身体脂肪含量［15］;但是该综述中所涉及的研究对象都是超重或肥胖青少年，该身体活动量能否很好地作为身体活动推荐量应用于那些体重正常的青少年还有待于进一步研究。

本研究通过较先进的统计模型，建立了客观性测量方法测得的中高强度身体活动量与青少年肥胖风险“剂量－效应”关系曲线，在控制了年龄、性别、种族、社会经济地位和能量摄入等因素后，中高强度身体活动量与青少年肥胖风险之间存在着“剂量－效应”关系，并且随着中高强度身体活动时间的增加，肥胖风险呈下降趋势。青少年每天15 min中高强度身体活动患肥胖的风险比是每天1 min中高强度身体活动的0．46，而每天 30 min、45 min和60 min 中高强度身体活动对应的风险比分别为 0．20、0．13 和 0．10。每天30 min中高强度身体活动就能有效地降低青少年肥胖的风险，与60 min/d相比，30 min/d中高强度身体活动患肥胖风险的变化较小，说明30 min/d活动就能较好地预防青少年肥胖。

本研究和前人的研究表明，每天30 min中高强度身体活动就能对预防肥胖有良好的效果。虽然本文通过横向研究证明了中高强度身体活动量与青少年肥胖风险之间的“剂量－效应”关系;但是由于横向研究无法解释两者之间的因果关系，因此需要更精确地阐述中高强度身体活动与青少年肥胖风险之间的“剂量－效应”关系。

4．2 预防青少年肥胖的身体活动推荐量 规律的身体活动可以有效地促进人们的身心健康。身体活动作为前瞻性、预防性的健康促进行为和手段，已被美国列为国家健康指标的首要指标。自1988年美国建立第一个青少年身体活动指南以来，各国纷纷依照各自的特殊需要，制定了各自的身体活动指南。当前大部分的国家都推行青少年每天至少60 min中高强度身体活动推荐量。当前对于如何建立青少年身体活动推荐量的实证研究仍然十分薄弱，需要进一步的研究［16－18］。建立身体活动与青少年健康效应之间的“剂量－效应”关系，可以为身体活动推荐量的制订提供有力的实证依据。

本研究结果显示，每天60 min中高强度身体活动的青少年肥胖风险比为0．10，这表明每天60 min中高强度身体活动能有效地降低青少年肥胖风险。本研究结果从一定程度上支持了当前每天60 min中高强度身体活动的推荐量。本研究发现，只有34．7%美国青少年达到每天至少30 min中高强度身体活动量，其中男生为46．7%，女生为21．9%，而仅有6．1%达到每天至少60 min中高强度身体活动量，其中男生为9．7%，女生为2．2%，这说明当前青少年身体活动严重不足。另外，本研究还发现，每天30 min中高强度身体活动就能将青少年肥胖的风险比控制在0．20，并且从“剂量－效应”关系曲线可以看出，30～60 min中高强度身体活动之间的曲线变化较平缓;因此，我们在制订预防肥胖风险的身体活动推荐量时，在确定最适推荐量——每天60 min中高强度身体活动的同时，还有必要确定最低推荐量——每天30 min中高强度身体活动。每天60 min中高强度身体活动对于多数身体活动不足的青少年而言似乎过高，一开始就设置此目标很可能打击了这部分青少年参与身体活动锻炼的积极性;而设置每天30 min中高强度身体活动既能较好地控制肥胖风险，又能充分调动身体活动不足的青少年参与身体活动的积极性。在当前青少年身体活动严重不足的情况下，我们应充分认识到只要“动起来”就能带来一定的健康效应，鼓励青少年尽可能地参与身体活动，循序渐进，从最初的短时间逐渐过渡到至少60 min/d，从而有效地控制肥胖风险，获得尽可能多的健康效应。

5 结论

中高强度身体活动量与青少年肥胖风险之间存在着“剂量－效应”关系。每天30 min中高强度身体活动就能在很大程度上降低青少年肥胖风险;当每天60 min中高强度身体活动与每天30 min中高强度身体活动进行比较时，肥胖风险下降程度并不是很大。由于目前大多数青少年达不到每天60 min中高强度身体活动的推荐量;因此，在制订预防肥胖风险的身体活动推荐量时，除了制订最合适身体活动推荐量(60 min/d中高强度身体活动)外，还应制订最低身体活动推荐量(30 min/d中高强度身体活动)，从而调动青少年特别是身体活动严重不足的青少年参与身体活动的积极性，鼓励其尽可能参与身体活动，从最初的短时间逐步过渡到60 min/d，达到预防肥胖，获得良好健康效应之目的。

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