豫東農(nóng)村地區(qū)成人低中度氟暴露、握力與骨密度的關(guān)系

姜 楠，孫仁杰，張洛銘，AFRIM Francis Kojo，段雷振，張艷麗，馬 軍，朱靜媛，左其亭，巴 月2,，周郭育2,

1)鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)系 鄭州 450001 2)鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室 鄭州 450001 3)開(kāi)封市疾病預(yù)防控制中心地方病科 河南開(kāi)封 475004 4)鄭州大學(xué)附屬鄭州中心醫(yī)院 鄭州 450001 5)鄭州大學(xué)黃河生態(tài)保護(hù)與區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展研究院 鄭州 450001

骨密度反映了人體的骨骼強(qiáng)度及骨量。骨密度降低可引發(fā)一系列以骨質(zhì)疏松癥為代表的骨骼健康相關(guān)疾病[1]，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。據(jù)報(bào)道[2]，2016年中國(guó)老年人由于骨密度下降引起的骨質(zhì)疏松癥患病率高達(dá)36%；隨著老齡化日益嚴(yán)重，骨質(zhì)疏松已成為我國(guó)嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一。已有研究[3]證實(shí)城鎮(zhèn)居民肌肉力量與骨密度密切相關(guān)，肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械負(fù)荷是骨重建的重要影響因素。城鄉(xiāng)居民的生活方式和飲食習(xí)慣等存在明顯差異，后者可能會(huì)影響肌肉力量和骨密度[4]。但截至目前，對(duì)農(nóng)村居民肌肉力量與骨密度關(guān)聯(lián)的研究仍較少。

氟是人體必需的微量元素之一，適量的氟攝入可促進(jìn)骨骼健康，而長(zhǎng)期過(guò)量氟攝入會(huì)引起人體骨代謝紊亂，嚴(yán)重時(shí)可造成骨相損傷。隨著全國(guó)范圍內(nèi)降氟改水工程的實(shí)施，高氟暴露地區(qū)逐漸減少，但低中度氟暴露仍較廣泛[5]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，氟除可致骨質(zhì)流失或骨質(zhì)疏松外[6]，還可直接作用于肌肉蛋白的合成過(guò)程而引起肌源性損害[7]。目前，對(duì)于農(nóng)村人群低中度氟暴露、肌肉力量與骨密度關(guān)聯(lián)的研究較為罕見(jiàn)。因此，本研究分析了農(nóng)村成人低中度氟暴露、骨密度與肌肉力量的重要反映形式——握力[8]之間的關(guān)系，為農(nóng)村人群骨質(zhì)疏松的預(yù)防控制提供線(xiàn)索。

1 對(duì)象與方法

1.1調(diào)查點(diǎn)和研究對(duì)象采用橫斷面調(diào)查的方法，于2017年4～5月于河南開(kāi)封市某縣隨機(jī)選取6個(gè)村莊作為調(diào)查點(diǎn)，利用整群抽樣的方法在調(diào)查點(diǎn)選取20～60歲當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期居民作為調(diào)查對(duì)象，通過(guò)詢(xún)問(wèn)病史及體檢排除以下受試者：認(rèn)知障礙者，患有惡性腫瘤者，慢性肝腎功能疾病、肝腎功能不全者或肝腎移植患者，骨代謝性疾病患者，身體殘疾或近期發(fā)生骨折者，病理性肌力衰退(類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、重癥肌無(wú)力以及肱骨外上髁炎等)者；共計(jì)585例符合標(biāo)準(zhǔn)并納入研究。本研究方案經(jīng)鄭州大學(xué)倫理審查委員會(huì)批準(zhǔn)，所有調(diào)查對(duì)象均在了解本研究后簽署知情同意書(shū)。

1.2問(wèn)卷調(diào)查以及體格測(cè)量采取面對(duì)面訪(fǎng)談的方式進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。收集調(diào)查對(duì)象的年齡、性別、教育程度、不良嗜好、疾病史、家族史等人口學(xué)特征，采用匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)(Pittsburgh sleep quality index, PSQI)評(píng)估研究對(duì)象的睡眠質(zhì)量，體格測(cè)量包括體重、身高、收縮壓和舒張壓等。

1.3骨密度的測(cè)量以及骨質(zhì)疏松的判斷采用超聲骨密度儀(SONOST 3000，韓國(guó)OsteoSys公司)對(duì)研究對(duì)象的跟骨進(jìn)行骨密度(T)測(cè)量，為確保儀器數(shù)據(jù)精確，所有操作均由同一操作員完成，儀器每3 d校準(zhǔn)1次。按照世界衛(wèi)生組織的診斷標(biāo)準(zhǔn)[9]對(duì)骨質(zhì)進(jìn)行分組：-1.0≤T<1.0為骨質(zhì)正常，T<-1.0為骨質(zhì)異常；骨質(zhì)異常進(jìn)一步分為骨質(zhì)流失(-2.5

1.4握力檢測(cè)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確握力測(cè)量姿勢(shì)的指導(dǎo)后，采用手持式Jamar測(cè)力計(jì)檢測(cè)握力。測(cè)量時(shí)研究對(duì)象取坐位，曲肘90°，左右兩側(cè)分別測(cè)量握力3次，取優(yōu)勢(shì)側(cè)最大握力進(jìn)行分析。

1.5生物樣本的采集和測(cè)定收集研究對(duì)象晨尿(50 mL/人)，置于-20 ℃低溫保存，以備后續(xù)分析。分別使用氟離子選擇電極法(上海水儀科技有限公司)和苦味酸法(南京建成生物工程研究所)測(cè)定尿氟濃度和尿肌酐含量。根據(jù)尿氟正常值標(biāo)準(zhǔn)(WS/T 256-2005)將研究對(duì)象分為對(duì)照組(≤1.6 mg/L)與過(guò)量氟暴露組(>1.6 mg/L)。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用EpiData 3.1以雙人雙機(jī)獨(dú)立錄入方式進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入。使用SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。應(yīng)用Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)分析優(yōu)勢(shì)握力與T值、尿氟濃度與T值的相關(guān)性。應(yīng)用多重線(xiàn)性回歸和logistic回歸分析握力、氟暴露與骨密度之間的關(guān)系。此外，按照握力三分位間距對(duì)人群分組：握力1組<27.17 kg，27.17 kg≤握力2組<36.00 kg，握力3組≥36.00 kg；按照尿氟濃度三分位間距進(jìn)一步對(duì)人群分組：尿氟1組<0.81 mg/L，0.81 mg/L≤尿氟2組<1.21 mg/L，尿氟3組≥1.21 mg/L。隨后分別將三段數(shù)據(jù)的中位數(shù)作為連續(xù)型變量納入模型(多重線(xiàn)性回歸和logistic回歸)進(jìn)行趨勢(shì)性檢驗(yàn)[10]。最后，根據(jù)握力中位數(shù)(30.73 kg)對(duì)人群進(jìn)行分層，通過(guò)在回歸方程中加入交互項(xiàng)(尿氟×握力)，探索握力(二分類(lèi))與氟暴露的交互作用對(duì)骨密度的影響。使用R(http://www.R-project.org)及GraphPad Prism 6.01對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。交互作用檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.10[11-12]，其他統(tǒng)計(jì)分析檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1研究對(duì)象的基本特征見(jiàn)表1。由表1可知，研究對(duì)象的握力在骨質(zhì)正常組、骨質(zhì)流失組和骨質(zhì)疏松組中依次降低(P<0.001)。此外，BMI、性別、吸煙情況和飲酒情況在3組間的分布差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 研究對(duì)象基本特征

2.2握力與骨密度的關(guān)系利用Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)分析握力與骨密度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)骨密度與握力改變的關(guān)聯(lián)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(r=0.244,P<0.001)(圖1A)。研究對(duì)象的T值隨握力增加而升高，二者呈明顯的線(xiàn)性趨勢(shì)(P趨勢(shì)=0.039)；握力每增加1.0 kg，人群T值增加0.02(95%CI為0.01～0.03)(P=0.001)。分層分析發(fā)現(xiàn)：骨質(zhì)異常(尤其是骨質(zhì)疏松)的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)隨握力增加而降低；握力每增加1.0 kg，骨質(zhì)異?？傦L(fēng)險(xiǎn)和骨質(zhì)疏松的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)分別降低5%(95%CI為1%～10%)和8%(95%CI為2%～13%)(P均<0.05，表2，圖1B)。

表2 握力與骨密度的回歸分析a

2.3氟暴露與骨密度的關(guān)系Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)(圖1C)、多重線(xiàn)性回歸以及l(fā)ogistic回歸分析結(jié)果均顯示尿氟與骨密度的關(guān)聯(lián)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)(表3，圖1D)。

表3 尿氟與骨密度的回歸分析a

A：握力與骨密度關(guān)系的Pearson相關(guān)性檢結(jié)果；B：握力與骨密度關(guān)系的分層分析結(jié)果；C：氟暴露與骨密度關(guān)系的Pearson相關(guān)性檢結(jié)果；D：氟暴露與骨密度關(guān)系的分層分析結(jié)果

2.4不同握力人群骨密度與尿氟的關(guān)聯(lián)按照握力中位數(shù)對(duì)人群進(jìn)行分層，隨后發(fā)現(xiàn)：高握力人群(握力≥30.73 kg)與低握力人群(握力<30.73 kg)的尿氟質(zhì)量濃度分別為(1.13±0.73)mg/L和(1.19±0.68)mg/L，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；此外，與低握力人群[(1 218.89±671.82) mg/L]相比，高握力人群尿肌酐質(zhì)量濃度[(1 489.65±952.48) mg/L]較高(t=3.806，P<0.001)。

多重線(xiàn)性回歸和logistic回歸分析結(jié)果見(jiàn)表4，由表4可知：高握力人群中，尿氟濃度每增加1.0 mg/L，T值增加0.13(95%CI為-0.02～0.29)，骨質(zhì)異?？傦L(fēng)險(xiǎn)降低36%(95%CI為-1%～59%)，骨質(zhì)流失的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低34%(95%CI為-5%～59%)；此外，低握力人群中，未觀察到尿氟和骨密度之間的關(guān)聯(lián)(P>0.05)。交互作用分析結(jié)果顯示，在調(diào)整年齡、性別、PSQI值和尿肌酐等混雜因素后，握力與尿氟的交互作用可影響骨密度(P交互<0.10)。

表4 握力與氟暴露對(duì)骨密度的交互作用分析a

3 討論

本次研究選取低中度氟暴露地區(qū)成人作為調(diào)查對(duì)象，旨在探討低中度氟暴露、握力與骨密度三者間的關(guān)系。研究結(jié)果顯示，握力是骨密度的保護(hù)因素，同時(shí)低中度氟暴露與握力的交互作用可影響骨密度，低中度氟暴露可能對(duì)高握力人群骨密度有促進(jìn)作用。

已有研究[13]表明，長(zhǎng)期過(guò)量的環(huán)境氟暴露可影響機(jī)體鈣磷代謝，干擾骨鈣化過(guò)程，從而引發(fā)骨質(zhì)損傷;但此次研究未發(fā)現(xiàn)低中度氟暴露與人群骨密度間存在關(guān)聯(lián)。氟化物對(duì)骨的影響機(jī)制較為復(fù)雜，地區(qū)、性別和每日飲水量的不同以及個(gè)體差異均會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生影響。一項(xiàng)關(guān)于克什米爾氟暴露地區(qū)兒童骨代謝指標(biāo)的研究[14]發(fā)現(xiàn)，高氟組(平均尿氟質(zhì)量濃度為3.28 mg/L)骨鈣素和甲狀旁腺素等骨代謝指標(biāo)水平明顯高于對(duì)照組(平均尿氟質(zhì)量濃度為1.91 mg/L)。而一項(xiàng)對(duì)180名絕經(jīng)婦女進(jìn)行的為期1 a的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)[15]發(fā)現(xiàn)，持續(xù)服用NaF(10 mg/d)不會(huì)對(duì)骨密度產(chǎn)生影響?？紤]到本研究中，調(diào)查對(duì)象尿氟質(zhì)量濃度均值為1.16 mg/L，其中476人(81.4%)的尿氟質(zhì)量濃度低于人群尿氟正常值范圍(WS/T 256-2005，≤1.6 mg/L)，較低的氟暴露水平可能是造成本研究尿氟與骨密度無(wú)明顯關(guān)聯(lián)的原因。

握力測(cè)量既是評(píng)估上肢肌肉力量簡(jiǎn)單有效的方法，也是反映全身各個(gè)肌群與肌肉總體力量的一個(gè)重要指標(biāo)[8]。本研究通過(guò)握力來(lái)反映肌肉力量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：調(diào)整潛在混雜因素后，握力每增加1.0 kg，T值增加0.02，骨質(zhì)異?？傦L(fēng)險(xiǎn)和骨質(zhì)疏松發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)分別降低5%和8%。有研究[16]提示，肌肉力量與骨密度可能存在密切關(guān)聯(lián)，握力可能增加骨密度，本研究結(jié)果支持上述結(jié)論。握力對(duì)骨密度保護(hù)作用的可能機(jī)制包括：①化學(xué)調(diào)節(jié)方面，肌肉組織可產(chǎn)生IL-6、IGF-1、FGF-2、BMPs等內(nèi)分泌因子，其通過(guò)內(nèi)分泌或旁分泌機(jī)制作用于成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞，從而影響骨代謝過(guò)程[17-18]。②力學(xué)方面，人體的肢體活動(dòng)由骨骼與肌肉共同完成，運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉的收縮對(duì)骨骼產(chǎn)生的壓力負(fù)荷通過(guò)壓電效應(yīng)增強(qiáng)成骨細(xì)胞活性，促進(jìn)骨生成[16]。

本研究發(fā)現(xiàn)握力與尿氟對(duì)骨密度的影響存在交互作用，且高握力組的骨密度更易受到氟暴露的影響；在高握力組中，尿氟質(zhì)量濃度每增加1.0 mg/L，T值增加0.13；骨質(zhì)異?？傦L(fēng)險(xiǎn)降低36%；骨質(zhì)流失的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低34%，關(guān)聯(lián)具有邊緣顯著性(0.05

綜上所述，在低中度氟暴露地區(qū)，成人握力與骨密度呈正相關(guān)，低中度氟暴露可能對(duì)高握力人群骨密度有促進(jìn)作用。此結(jié)果可以為農(nóng)村人群骨質(zhì)疏松的預(yù)防控制提供線(xiàn)索。

致謝：感謝全體參與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院、開(kāi)封市疾病預(yù)防控制中心及通許縣疾病預(yù)防控制中心的工作人員；感謝配合并參與本研究的全體調(diào)查對(duì)象。