美國成年人的骨密度與健康飲食指數的關聯(lián)研究

熊琪宇　楊穎笛　王凱　王素青

摘要：目的：研究20歲及以上美國成年人的骨骼礦物質密度（BMD）與健康飲食指數（HEI-2015）的關系。方法：選取美國國家營養(yǎng)與健康調查（NHANES）2011—2018年4個調查周期的成年人作為研究對象，研究包含有完整的性別、年齡、種族、學歷與家庭收入等人口學變量信息，完整的膳食數據，體質指數（BMI）、空腹血糖和骨密度數據。本研究最終納入研究對象人數為4 373人，經過個體加權后，可代表約1億427萬名美國成年人。研究按照三分位數對腰椎骨密度進行分類，分為“＜最小三分位數”和“≥最小三分位數”2組，建立以BMD為因變量的二元邏輯回歸模型，分析HEI-2015及構成HEI-2015的13個食物或營養(yǎng)素組件與BMD之間的關系。結果：全變量模型中，較高水平的HEI-2015得分對腰椎骨密度呈危害效應，HEI-2015的Q4水平（OR=1.255，95%CI：1.253～1.256）對骨密度危害作用最大。在構成HEI-2015的推薦組件中，水果總量（OR=0.922，95%CI：0.921～0.923）、蔬菜和豆類（OR=0.913，95%CI：0.912～0.914）、全谷物（OR=0.828，95%CI：0.827～0.83）、海鮮和植物蛋白（OR=0.931，95%CI：0.93～0.932）及脂肪酸（OR=0.834，95%CI：0.833～0.835）均為BMD的保護因素；在適當組件中，攝入不超過限制標準的精制谷物（OR=0.909，95%CI：0.908～0.91）和添加糖（OR=0.884，95%CI：0.883～0.885）為BMD的保護因素。結論：更嚴格地遵守美國膳食指南，獲得更高的HEI-2015分數，與較低的美國成年人骨密度有關。

關鍵詞：骨密度；健康飲食指數；二元邏輯回歸；美國國家營養(yǎng)與健康調查

骨密度降低對骨質疏松和骨折易發(fā)生產生直接影響，膳食是影響骨健康的重要因素。健康飲食指數（HEI-2015）是用來全面評估膳食質量的量度，它主要用來衡量居民飲食與美國膳食指南的一致性，然而目前缺少全人群中骨密度與HEI-2015關系的研究。

1材料與方法

1.1研究對象

本研究納入美國國家營養(yǎng)與健康調查（NHANES）2011—2018年的成年人調查對象。NHANES是一項旨在評估美國成人和兒童健康與營養(yǎng)狀況的持續(xù)性研究計劃，采訪包括人口統(tǒng)計、社會經濟、飲食和健康相關問題，檢查部分包括醫(yī)學檢查、牙科和生理測量，并由訓練有素的醫(yī)務人員進行專業(yè)實驗室測試。該調查通過了美國國家衛(wèi)生統(tǒng)計研究倫理審查委員的批準，且每位參與者在批準表格上簽署了知情同意。

1.2研究內容與方法

1.2.1骨密度測定在移動檢查中心（MEC）中，由經過培訓的專業(yè)人員通過雙能X線吸收測定法（DEXA）對調查對象進行全身骨密度測定，并由腰椎骨礦物質密度（BMD）（g/cm²）來代表骨骼礦物質密度水平。在分析中，將腰椎骨密度分為“＜最小三分位數”與“≥最小三分位數”2組，作為二元邏輯的因變量進行分析。

1.2.2飲食數據經過嚴格培訓的調查員在移動檢查中心（MEC）對調查對象進行24 h飲食回顧法的訪談，所獲膳食攝入量數據用于估計在訪談前24 h內調查對象所消耗的食物和飲料的種類和數量，以及從這些食物和飲料中攝入的能量、營養(yǎng)素和其他食物成分。

健康飲食指數（HEI-2015）是由美國農業(yè)部營養(yǎng)政策及促進中心根據食物金字塔及膳食指南所設計，用于全面評價及監(jiān)測美國居民的膳食狀況，將國民膳食是否符合美國膳食指南要求以及是否達到各營養(yǎng)素要求的情況整合為一個單一指標來全面反映居民膳食質量[1]。HEI-2015總分最大值為100，是13個組件分數的總和，各組件分數為0～10分，包含9項充足成分（水果總量、完整水果、蔬菜總量、蔬菜和豆類總量、全谷物、總蛋白食物、海鮮和植物蛋白、乳制品和脂肪酸比例），其得分越高表明攝入量越高；4項適當成分（精制谷物、飽和脂肪、添加糖和鈉），得分越高表明攝入量越低。每個組件的最高分數表示個人膳食營養(yǎng)攝入量符合膳食指南推薦攝入量。除脂肪酸比例外，其他組件分數標準化為每1 kcal的份數[2]。

研究根據HEI-2015計算方法分別對13個組件食物種類進行評分，并計算出每個調查對象的HEI-2015總分。在分析中將HEI-2015總得分按照四分位數，從低到高分為Q1、Q2、Q3、Q4共4組。在構成HEI-2015的13個組件中，將各個組件按照個人營養(yǎng)攝入量是否符合膳食指南推薦標準分為2組。

1.2.3其他協(xié)變量人口學信息包括年齡、性別、種族、學歷和家庭收入信息，均由訓練有素的訪談員使用計算機輔助個人訪談（CAPI）系統(tǒng)在進行家庭詢問時得到。調查對象為年齡達到20歲及以上的美國成年人，分為“20～50歲”和“≥50歲”2個組[3]；性別分為男性和女性；種族分為非西班牙裔白種人、非西班牙裔黑種人、墨西哥裔美國人、非西班牙裔亞洲人以及其他種族5個類別；學歷分為高中以下、高中/GED、一些大學/AA學位、大學畢業(yè)生及以上4個類別；家庭收入信息選取收入與貧困基線比值（FPL）代表家庭收入水平，按照貧困（≤130%）、中等（130%～350%）、富裕（＞350%）分為3組。身體質量指數（BMI）：由經過培訓的調查人員和專業(yè)的人體測量師測量調查對象的身高和體重， BMI以體重（kg）除以身高（m）的平方計算。在分析中將BMI按照WHO分類標準分為偏瘦（＜18.5 kg/m²）、正常（18.5～25 kg/m²）、超重（25～30 kg/m²）、肥胖（≥30 kg/m²）4組進行分析。糖尿?。菏褂肦oche/Hitachi Cobas C化學分析儀-C311測定調查對象的空腹血糖，根據美國糖尿病協(xié)會的診斷標準，空腹血糖＞7.0 mmol/L即診斷為糖尿病[4]。

1.2.4樣本權重采用空腹子樣本2年MEC權重（WTSAF2YR）對每個調查對象個體進行加權。

1.2.5納入及排除標準研究共納入美國營養(yǎng)與健康調查（NHANES）2011—2018年所有調查對象37 399人，在排除了未成年（＜20歲）、無完整膳食數據、骨密度數據后剩余11 481人。剔除缺失協(xié)變量（性別、年齡、種族、學歷、收入、BMI、空腹血糖）信息的個體，本研究最終納入研究對象人數為4 373人。經過個體加權后，本研究可代表約1億427萬名美國成年人。研究對象的篩選流程如附圖所示。

1.3統(tǒng)計方法

使用Excel軟件對4個調查周期的數據進行合并，并剔除數據殘缺的研究對象。通過趨勢性卡方檢驗估計4個連續(xù)周期內變量的變化趨勢，采用t檢驗和頻率描述比較BMD的各組基線特征。通過二元邏輯回歸模型來評估健康飲食指數（HEI-2015）與骨密度（BMD）之間的關系。最后，通過二元邏輯回歸模型進一步評估構成HEI-2015的13個組件與骨密度之間的關系。研究使用SPSS 26.0進行分析，P＜0.05具有統(tǒng)計學意義。

2結果與結論

表1經過加權后的4個連續(xù)調查周期中“≥最小三分位”腰椎骨密度的人群比例隨時間而增長，從2011—2012年的22.2%上升到2017—2018年的26.2%，表明隨著時間推移，美國成年人的腰椎骨密度情況有所改善。此外，年齡≥50歲的成年人群比例逐漸升高，較高收入人群比例隨時間變化也出現較大增幅。身體質量指數（BMI）較低的偏瘦人群從2011—2012年的28.4%下降為2017—2018年的23.4%，而BMI最高的肥胖人群從首個調查周期的20.7%增加到末次調查周期的27.9%?？梢钥闯?，隨著時間推移，美國成年人的肥胖人群比例大幅增加，偏瘦人群比例發(fā)生下降，肥胖問題較為突出。未患糖尿病的人群比例隨著時間推移而增加，糖尿病情況有所好轉。在4個調查周期內，獲得Q1水平HEI-2015總分的成人比例升高了9.9%，獲得高HEI-2015得分的人群比例也有小幅度提升，但在末次調查周期內，健康飲食指數HEI-2015的Q1水平人群比例最大，達到總人群的32%，健康飲食情況不容樂觀。

表2為美國成年人的分組骨密度（BMD）人口學特征描述。在低腰椎骨密度人群中，男性比例高于女性，平均年齡為（49.59±17.05）歲，墨西哥裔美國人比例小于其他種族人群。相較于其他學歷，大學畢業(yè)生及以上學歷人群在低骨密度人群中占比最小，意味著腰椎骨密度與學歷水平可能呈正向關系。低骨密度人群的家庭收入水平低于人群中骨密度較高者，且在低骨密度人群中患糖尿病人群的比例高于未患糖尿病人群。2個類別的腰椎骨密度人群平均身體質量指數（BMI）均處于超重范圍，低骨密度人群的BMI平均水平略高于高骨密度人群。人群中的平均健康飲食指數（HEI-2015）得分為（51.41±13.43）分，且低骨密度人群的HEI-2015得分略高于高骨密度人群。

表3描述了在不同控制變量模型下，對健康飲食指數（HEI-2015）與美國成年人腰椎骨密度之間進行加權邏輯回歸的結果。模型1根據人口學變量進行了調整，模型2根據模型1的所有協(xié)變量和糖尿病進行了調整，模型3在模型2的基礎上，額外調整了身體質量指數（BMI）水平。將人口學變量納入模型1，HEI-2015 Q4水平較Q1水平獲得低腰椎骨密度的風險比為1.249（95%CI：1.248～1.251），額外對糖尿病和BMI水平進行調整，HEI-2015對BMD的所有效應均未發(fā)生顯著變化。在全變量模型中，女性與“年齡≥50歲”均為低腰椎骨密度的保護因素，HEI-2015 的Q2、Q3、Q4水平與BMD降低有關，HEI-2015 Q4等級（OR=1.255，95%CI：1.253～1.256）對骨密度危害作用最大。患糖尿?。∣R=1.244，95%CI：1.242～1.245）及肥胖（OR=1.032，95%CI：1.031～1.033）均為BMD的危險因素，但在不同BMI水平中，超重和偏瘦均為腰椎骨密度的保護因素。

表4描述了在全變量控制模型3的基礎上，進一步對構成HEI-2015的13個組件及BMD之間進行加權邏輯回歸分析的結果。分析可知，在充足組件中，與未達到推薦標準相比，攝入達到推薦標準的水果總量（OR=0.922， 95%CI：0.921～0.823），蔬菜和豆類（OR=0.913，95%CI：0.913～0.914），全谷物（OR=0.828，95%CI：0.827～0.83），海鮮和植物蛋白（OR=0.931，95%CI：0.93～0.932）及脂肪酸（OR=0.834，95% CI：0.833～0.835）均為腰椎骨密度的保護因素。在適當組件中，攝入未超過限制標準的精制谷物（OR=0.909，95% CI：0.908～0.91）和添加糖（OR=0.884，95% CI：0.883～0.885） 為腰椎骨密度的保護因素，即攝入過量的精制谷物和添加糖對骨密度有害。

3討論

本研究結果顯示，女性、年齡在50歲以上均為骨密度的保護因素，這與早前的一項關于人口特征學和腰椎骨密度的研究結果不一致，其研究表明，老年、女性人群很可能有更低的腰椎骨密度［5］。這可能與本研究未對女性的絕經情況作區(qū)分，以及高齡分布從50歲開始計算所導致的聯(lián)系。一項針對中國成年人的大規(guī)模觀察性研究也有發(fā)現［6］，75歲以上女性的腰椎骨密度值隨著年齡增長而增加，這一原因尚不明確。本研究顯示，高學歷和高家庭收入水平與美國成年人較高骨密度有關，這與先前的研究一致［7-8］。個體可能擁有更高的教育水平以獲得健康知識，同時也更有可能產生較多的健康需求、采取促進健康的行為和生活方式，這也提示了從關注教育提升方面促進骨骼健康。高家庭收入人群更注重在身體活動方面的投入以維持良好的體型以及保持身體健康，一項根據2011—2016年間針對相關文獻的回顧性研究表明，體力活動可以改善絕經后婦女的骨密度［9］。另外，一項針對佛蘭德男性開展的為期 27 年的隨訪研究也表明終生體育活動、身體健康都有助于成人男性骨量［10］，這些證據均與研究結果相符。肥胖與患糖尿病均為骨密度的危險因素，這與先前的研究結果一致［11-12］。從表2可以看出，骨密度較高的美國成年人HEI-2015平均分數僅為（50.57±13.61）分，盡管近年來美國人的飲食質量評分有所改善，但總體水平與推薦標準仍有較大差距［13］。根據全變量邏輯回歸分析結果，較高的HEI-2015得分與較低骨密度有關，這與先前的研究結果不同，盡管現有關于膳食模式與腰椎骨密度的關系研究較少，但在廣東省進行的一項研究顯示，健康飲食指數（HEI-2005）與替代性健康飲食指數（AHEI）得分較高與髖部骨折風險降低相關［14］，在伊朗進行的一項關于HEI-2015與腰椎骨密度的橫斷面研究中也同樣有此結論［15］。此外，在以往的研究中發(fā)現，飲食中維生素C攝入量的增加與髖部骨折和骨質疏松癥風險的降低顯著相關［16-17］。結合本研究中構成HEI-2015的13個組件與骨密度間的關系分析，這可能與攝入更多的水果總量與蔬菜和豆類意味著維生素C攝入量增加直接相關，水果總量、蔬菜和豆類為骨密度的保護因素。一些薈萃研究發(fā)現健康飲食模式（具體為水果、蔬菜、全谷類、豆類、堅果、魚、低脂乳制品和低脂牛奶的攝入量較高，而軟飲料，糖、精制谷物或谷類食品，紅肉和加工肉的攝入量較低）與包括所有年齡組的低骨密度風險之間負相關［18］。這與本研究的結果一致，構成HEI-2015的13個組件中，選擇水果總量、蔬菜和豆類、全谷物、海鮮和植物蛋白以及脂肪酸，并攝入較少的精制谷物和添加糖均對骨密度有保護作用。以上證據提示，選擇均衡、充足的整體膳食才是骨健康的保護因素，而非單一營養(yǎng)素。本研究的主要優(yōu)勢在于選擇了具有全國代表性的大型數據庫，并且對4個周期的數據進行合并，增加樣本量，分析結果具有可推廣意義。但由于該研究為橫斷面設計，無法從研究中得出任何因果關系，為本研究的最大局限，其次，采用了根據自我報告的24小時膳食回顧法來獲得飲食數據會不可避免的產生回憶偏倚。參考文獻

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Association Study on Bone Density and Healthy Eating Index in American AdultsXIONG Qi-yu， YANG Ying-di， WANG Kai， WANG Su-qing

（Wuhan University School of Public Health， Wuhan 430071，China）

Abstract：ObjectiveTo examine whether Bone Mineral Density （BMD） was associated with Healthy Eating Index （HEI-2015） in US adults aged 20 years and older.MethodAdults from four cycles of National Health and Nutrition Examination Survey （NHANES） from 2011 to 2018 were selected as research subjects. The study included complete information on demographic variables such as gender， age， race， education and family income， complete dietary data， body mass index （BMI）， fasting blood glucose and bone mineral density. The final study population was 4 373， individually weighted to represent about 144.27 million American adults. Lumbar bone mineral density was divided into two groups according to the quintile， "＜ minimum quintile" and "≥ minimum quintile". A binary logistic regression model with BMD as the dependent variable was established to analyze the relationship between BMD and HEI-2015 and 13 components of HEI-2015.ResultIn the total variable model，a higher level of HEI-2015 score had a detrimental effect on lumbar bone density，and the Q4 level of HEI-2015 （OR=1.255，95%CI：1.253—1.256） had the greatest detrimental effect on bone density. Among the recommended components that comprise HEI-2015，total fruit （OR=0.922，95%CI：0.921—0.923），vegetables and legumes （OR=0.913，95%CI：0.912—0.914），whole grains （OR=0.828，95%CI：0.827—0.83），seafood and vegetable protein （OR=0.931，95%CI：0.93—0.932） and fatty acids （OR=0.834，95%CI：0.833—0.835） were protective factors for BMD. In the limited components，intake of refined grains （OR=0.909，95%CI：0.908—0.91） and added sugars （OR=0.884，95%CI：0.883—0.885） not exceeding the limit were protective factors for BMD.ConclusionGreater adherence to U.S. Dietary Guidelines and higher HEI-2015 scores were associated with lower bone density in U.S. adults.

Keywords：BMD；HEI-2015；binary logistic regression；NHANES