中小學(xué)生膳食模式與視力不良相關(guān)性研究

楊春 邢楊 李菁菁 程茅偉

摘 要：目的：調(diào)查膳食模式與中小學(xué)生視力不良的相關(guān)性，探索視力不良特異膳食模式及其關(guān)鍵膳食構(gòu)成因子。方法：采用多階段隨機(jī)整群抽樣方法，于2019年9—10月選取湖北省城鄉(xiāng)不同地區(qū)23所中小學(xué)5 541名學(xué)生進(jìn)行身高、體重和視力檢測。采用簡化的食物頻率調(diào)查問卷調(diào)查學(xué)生過去1年膳食攝入情況，共調(diào)查11類食物的攝入頻率及消費(fèi)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(yùn)用多因素Logistic回歸模型分析膳食模式與視力不良的相關(guān)性。結(jié)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(tǒng)模式、素食模式，膳食攝入變異累積貢獻(xiàn)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(dòng)物類等，膳食攝入變異累積貢獻(xiàn)率為3.6%。在調(diào)整相關(guān)混雜因素后，肉類模式得分越高，視力不良的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)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(fā)生風(fēng)險(xiǎn)越低（OR值：0.70，95%CI：0.57～0.87）;零食模式、雜糧模式、傳統(tǒng)模式和素食模式得分與視力不良的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)無顯著性相關(guān)。 結(jié)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(dòng)物類等可能是中小學(xué)生罹患視力不良的危險(xiǎn)因素。相比PCA方法，RRR方法提取的膳食模式更有行為意義，聯(lián)合采用PCA和RRR方法有利于研究膳食模式與中小學(xué)生視力不良相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：主成分分析;降秩回歸;中小學(xué)生;膳食模式;視力不良

目前國內(nèi)膳食、營養(yǎng)與青少年視力不良相關(guān)性的研究結(jié)果絕大多數(shù)是采用傳統(tǒng)的膳食研究方法得出來的[1-3]，致力于膳食模式較單個(gè)營養(yǎng)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(diǎn)為采取線性函數(shù)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(diǎn)為采取線性函數(shù)方法提取能最大限度解釋結(jié)局變量變異的膳食模式，兩種方法可以互補(bǔ)[5]。本研究的目的是運(yùn)用PCA和RRR方法建立中小學(xué)生人群膳食模式并檢驗(yàn)其與視力不良的相關(guān)性，探索視力不良特異膳食模式及其關(guān)鍵膳食構(gòu)成因子。

1 對象與方法

1.1 對象

采用多階段隨機(jī)整群抽樣方法，于2019年9—10月隨機(jī)抽取湖北省經(jīng)濟(jì)水平好（襄陽市）、一般（咸寧市、天門市）、差（隨州市）三類地區(qū)四個(gè)市州，每個(gè)市州再隨機(jī)抽取1個(gè)該城市所轄中心城區(qū)和1個(gè)郊縣（區(qū)）作為調(diào)查點(diǎn)。每個(gè)調(diào)查點(diǎn)隨機(jī)抽取1 所小學(xué)、1 所初中和1 所高中，每所學(xué)校分別在3個(gè)年級（小學(xué)四～六年級，初中、高中一～三年級）隨機(jī)抽取學(xué)生開展體格檢查和問卷調(diào)查，共抽取240名學(xué)生每個(gè)年級至少80名學(xué)生，以整班為單位調(diào)查。每個(gè)市州共計(jì)調(diào)查6所學(xué)校，其中城區(qū)3所學(xué)校（1所小學(xué)、1所初中、1所高中），縣3所學(xué)校（1所小學(xué)、1所初中、1所高中），所有抽中的學(xué)生經(jīng)知情同意后，共有23所中小學(xué)校5 541名學(xué)生參與了食物頻率問卷調(diào)查，有效參與人數(shù)為3 882名，有效率為70.1%。其中，小學(xué)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(diào)查以自愿參加為原則，所有研究對象對調(diào)查內(nèi)容均知情同意。

1.2 方法

采用半定量食物頻率問卷調(diào)查法，參考2017年中國居民營養(yǎng)與健康狀況監(jiān)測中小學(xué)生食物頻率調(diào)查表[6]和王俊玲等[7]資料形成半定量簡化食物頻率表，經(jīng)過預(yù)調(diào)查，修訂形成最終問卷。該問卷的Cronbachα系數(shù)為0.87。調(diào)查由經(jīng)過統(tǒng)一培訓(xùn)的專業(yè)人員進(jìn)行，詢問調(diào)查對象在過去1年中各種食物消費(fèi)頻率及消費(fèi)量。小學(xué)生食物消費(fèi)情況通過詢問其主要看護(hù)人獲得，中學(xué)生詢問調(diào)查對象本人。所有問卷均在學(xué)校統(tǒng)一發(fā)放統(tǒng)一回收，并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。調(diào)查學(xué)生過去1年中的膳食攝入情況，主要內(nèi)容為：（1）一般情況：包括姓名、性別、年齡、年級、體力活動(dòng)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(chǎn)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(jìn)行回顧性調(diào)查。采用標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力表（GB 11533—2011），由專業(yè)人員參照《學(xué)生健康檢查技術(shù)規(guī)范》（GB/T 26343—2010）測定學(xué)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(jì)算體質(zhì)指數(shù)（BMI）=體重（kg）/身高（m）2。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析主要采用SAS 9.4和SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件包。采用χ2檢驗(yàn)比較視力不良人群和視力正常人群基本情況有無統(tǒng)計(jì)學(xué)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(xiàng)（METHOD=PCR/RRR）實(shí)現(xiàn)，將左右眼裸眼視力作為響應(yīng)變量，由于呈非正態(tài)分布，所有響應(yīng)變量均進(jìn)行自然對數(shù)變換[8]。依據(jù)PCA方法中特征根>l、碎石圖及專業(yè)意義綜合判定PCR方法提取的膳食模式個(gè)數(shù)（PCA模式），RRR方法中膳食模式數(shù)量提取則是基于模型預(yù)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(gè)體越傾向于該類膳食模式，PCA模式的命名依據(jù)其膳食模式中所含食物的特點(diǎn)。將膳食評分四分位數(shù)作為自變量，以是否患視力不良為因變量，調(diào)整地區(qū)、性別、學(xué)段、BMI、體育鍛煉頻次進(jìn)行Logistic回歸分析。假設(shè)檢驗(yàn)的檢驗(yàn)水準(zhǔn)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本情況

本研究共有效調(diào)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(xué)生（51.0%），不同學(xué)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(jié)果表明，綜合特征根>l、碎石圖及專業(yè)意義保留的PCA模式共有5個(gè)，累計(jì)貢獻(xiàn)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(tǒng)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”?；赗RR方法中提取1個(gè)膳食模式因子時(shí)模型預(yù)測殘差平方和最?。ㄗ钚「?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(dòng)物類等攝入正相關(guān)，與大米及制品、小麥面粉及制品攝入負(fù)相關(guān)，直接命名為“RRR模式”（表2）。

2.3 膳食模式與視力不良關(guān)系

膳食評分四分位數(shù)變化顯示，隨著四分位數(shù)升高，PCA模式中肉類模式與視力不良患病率正相關(guān)，該模式最高四分位膳食分?jǐn)?shù)患病率達(dá)到73.4%;相對于該模式最低四分位膳食分?jǐn)?shù)（Q1），膳食評分的Logistic回歸顯示，調(diào)整協(xié)變量后該模式最高四分位膳食分?jǐn)?shù)（Q4）OR為1.32（95% CI 1.07～1.62）。調(diào)整協(xié)變量后，PCA模式中零食模式、雜糧模式、傳統(tǒng)模式及素食模式四分位膳食分?jǐn)?shù)均與視力不良患病率無顯著性相關(guān)。結(jié)果表明，調(diào)整協(xié)變量后RRR方法提取的RRR模式與視力不良呈顯著性負(fù)關(guān)聯(lián)，相對于該模式最低四分位膳食分?jǐn)?shù)（Q1），膳食評分的Logistic回歸顯示，調(diào)整協(xié)變量后該模式最高四分位膳食分?jǐn)?shù)（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(xué)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(tǒng)模式及素食模式。控制其他協(xié)變量后，PCA模式中肉類模式與視力不良呈顯著性正關(guān)聯(lián)（調(diào)整模型OR=1.32，Q4 vs Q1），RRR模式與視力不良呈顯著性負(fù)關(guān)聯(lián)（調(diào)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(xiǎn)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(fā)現(xiàn)較高的飽和脂肪和膽固醇攝入量可能與眼球伸長相關(guān)，而近年來研究表明，日本學(xué)齡兒童中高攝入較多動(dòng)物脂肪的西化飲食模式為近視危險(xiǎn)因素[10]。國內(nèi)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，西安高校學(xué)生視疲勞、視頻顯示終端綜合征發(fā)生與“高膽固醇”膳食模式（富含內(nèi)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(guān)[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(xiàn)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(fù)關(guān)聯(lián);本研究中另一種PCA模式——傳統(tǒng)模式則表現(xiàn)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(fù)向效應(yīng)（反應(yīng)變量權(quán)重系數(shù)均為負(fù)值），提示本研究中肉類模式和傳統(tǒng)模式均可能為視力不良危險(xiǎn)因素，其中機(jī)制可能為富含飽和脂肪、精制糖和淀粉等高血糖指數(shù)的食物會抑制肝臟合成胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白一（IGFBP-1），降低的IGFBP-1水平會導(dǎo)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(xì)胞和成纖維細(xì)胞過度增殖，從而導(dǎo)致眼軸拉長而形成近視[13]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，肥胖的小學(xué)生的視力不良率高于正常體重的小學(xué)生[14]。與前期研究結(jié)論一致，本研究同樣發(fā)現(xiàn)，中小學(xué)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(jī)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(xiǎn)因素密切相關(guān)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，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(yīng)（反應(yīng)變量權(quán)重系數(shù)均為正值），與RRR模式對視力效應(yīng)同向，提示該3種模式可能對視力不良有潛在保護(hù)作用。值得注意的是，該3種PCA模式的結(jié)構(gòu)共性是豆腐、胡蘿卜及菠菜等富含植物化學(xué)物的食品正向載荷較高，而近來研究表明，特定的植物化學(xué)物質(zhì)對于預(yù)防年齡相關(guān)性黃斑變性、改善視覺功能及維持視覺敏銳度至關(guān)重要[16]。

PCA方法得出的膳食模式具有公共衛(wèi)生意義，因?yàn)樗鼈兠枋鲅芯咳巳旱膶?shí)際飲食模式。RRR方法可以得到疾病結(jié)局最相關(guān)的膳食模式[5]，但該類模式包含的各種食品不一定同時(shí)攝入，可能是互不相關(guān)[8]。因此，RRR方法可用來檢驗(yàn)膳食與疾病結(jié)局之間作用路徑的假設(shè)[5，8]。本研究RRR方法發(fā)現(xiàn)的視力不良特異性RRR模式表現(xiàn)為較多攝入紅薯、豆腐、胡蘿卜、菠菜、蝦/蟹、軟體動(dòng)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(jié)構(gòu)是PCA模式中視力不良相關(guān)食物組分的進(jìn)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(dòng)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(fā)育至關(guān)重要[17]。本研究結(jié)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(fā)現(xiàn)，這兩種方法目的不同但結(jié)果相輔相成。采用PCA方法，湖北省中小學(xué)生中存在1種加大視力不良罹患風(fēng)險(xiǎn)的肉類模式;采用RRR方法，中小學(xué)生罹患視力不良的危險(xiǎn)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(dòng)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(xué)生膳食模式與視力不良發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的因果關(guān)聯(lián)[12]，后續(xù)還需要開展更深入的研究。

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