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体成分与肺功能相关性研究中体成分参数的比较

摘要

背景

即使在没有疾病的情况下,过度肥胖也会导致肺功能下降,而肺功能下降在一些流行病学研究中被认为是死亡的预测因素和疾病的危险因素。然而,关于肥胖和肺功能之间关系的研究只发现了很少的关联或不确定的结果。这项研究的目的是评估身体成分和肺活量的参数之间的关系,比较简单的肥胖等措施身体质量指数(BMI)和腰围更精确的身体成分测量如双能x线吸收仪(DXA对)和排气量体积描记法(BOD POD)。

方法

这是一个观察性的横截面研究,它使用来自1978/79ribeirãoPurp出生队(SãoPaulo,巴西)的数据。该研究包括来自队列第5次随访的1746名参与者。计算线性回归以评估BMI,腰围,腰部高比(WHTR),BOD POD和DXA测量的脂肪质量百分比和肺活量参数FEV1和FVC之间的关联。

结果

每1千克/米2BMI增加,男性FVC减少13 ml,女性FVC减少6 ml, FEV1分别减少11 ml和5 ml。关于体成分测量,以BOD POD评估的脂肪质量增加1%,雄性的FVC减少了16 ml,雌性减少了8 ml, FEV1分别减少了13 ml和7 ml。因此,身体测量与FEV1和FVC之间的负相关在两性中都被观察到,特别是在使用脂肪质量测量时,并且在男性中表现得更明显。

结论

人体计量和主体成分参数与肺活量变量FVC和FEV1负相关。我们还观察到,腰部高比例的简单测量足以检测体组合物与肺功能降低的关联。

同行评审报告

背景

根据世界卫生组织(世卫组织)的说法,肥胖的全球患病率在过去的40年里几乎增加了两倍。2016年,超过16亿成年人超重,相当于世界人口的39%,肥胖的人有6.5亿,即世界人口的13%[1]。肥胖被认为是呼吸道,代谢和心血管疾病的主要风险因素。此外,无论呼吸系统疾病的存在如何,肥胖都可以改变肺功能[2,3.,4,5,6]。

已知过度肥胖通过不同的机制干扰呼吸系统,包括改变呼吸力学和肺部炎症。脂肪在腔体和胸壁和腹壁的堆积阻碍呼吸肌肉的运动,增加胸膜压力,降低肺的顺应性,从而导致呼吸系统的整体顺应性下降[7,8,9,10.,−11.]。此外,最近的研究表明脂肪组织对促炎细胞因子的分泌和肺免疫系统的变化的影响[12.,13.,14.,15.,−16.]。这些影响反映在肺功能测试的改变中,包括功能剩余容量、呼气储备容量、一秒钟用力呼气容积(FEV1)和用力肺活量(FVC)的减少[17.,18.]。

然而,一些研究发现只有关于男女肥胖和肺功能之间关系的弱结协会或相互矛盾的结果,主要是因为方法论差异,例如参数定义肥胖的参数[6,18.,19.,20.,21.]。此外,近年来出现了新的体成分测定方法,为研究体成分与肺功能的关系提供了新的数据。这些方法的范围从简单的测量(如生物阻抗)到更复杂的测试(如磁共振成像、计算机断层扫描、双能x射线吸收仪(DXA)和空气位移体积描记仪(BOD POD)。虽然他们已经显示了内脏或中央脂肪和肺功能之间更强的联系,但这样的研究仍然很少。他们大多使用小样本[22.)或仅限于健康志愿者的样本[19.,23.,使归纳困难,或者他们没有控制可能干扰肺功能和身体组成的变量,如运动和共病的存在[24.,25.]。

我们假设身体成分和肺功能降低之间的关系可取决于所用的参数表征体组合物。目前的研究旨在评估不同的身体成分参数及其与肺活量值的关联。

方法

参与者

这是一个横断面研究,即在1978年在RibeirãoPurro市始于1978年,距离巴西圣保罗(SP)的首都320公里,始于1978年。研究时的估计人口为682,302名居民,人类发展指数为0.800。RibeirãoPreto是零售和服务活动的参考,是该国主要生物医学研究中心之一[bob美式足球比分26.]。

这项巴西出生队列研究于1978年6月至1979年5月在Ribeirão Preto市进行。其最初目标是分析出生时某些健康指标的行为及其与产妇状况的关系。研究的第二阶段是在1987年至1989年期间,重点研究儿童在校期间的生长(体重和身高)。1996/97年进行的第三个较小阶段只涉及征兵期间的男子,重点是研究18岁时的生活和健康状况。研究的第四阶段在2002年到2004年之间进行,目的是确定从产前到成年生活开始期间发生的事件之间的关联。27.]。

2016年,“肥胖的整个生命周期的决定因素、慢性疾病的前兆、人力资本和心理健康”的研究开始收集数据,这与队列的第五次随访相对应。这一阶段的主要目标是调查成人慢性非传染性疾病的前体、身体成分和基本健康方面,如人力资本、精神健康和其他疾病。重点是联系2002年参加过前一阶段的受试者(n = 2103),其中1117名(53.1%)受试者参与了当前的数据收集。原始队列中也有658名受试者未参加2002年的随访,总计1775名。

本研究使用在队列的第五阶段收集的数据。所有接受肺活量测量学(n = 1775)的参与者被包括在内。没有人类测量数据如体重和身高和怀孕的参与者被排除在外。因此,在本研究中使用了来自1746个受试者的数据(图。1)。参与者没有进行身体成分测量使用BOD吊舱或测定仪,但对于其他措施如BMI和腰围,仍在研究中由于技术限制等这些测试的设备支持的最大重量可以排除严重肥胖(肥胖类III)的个体。

图1
图1

传奇。1978年始于出生队列的研究样本

1978/79年Ribeirao Preto出生队列第五阶段的项目得到Ribeirao Preto医学院伦理委员会的核准(编号1.282.710)。在这项研究中,一个新的项目提交伦理道德委员会的评估根据决议466/12的国家健康委员会的豁免请求一个新的参与者的知情同意的形式和授权使用的信息存储在数据库中通过承诺的数据使用的术语。这项研究在2.947.100号下被批准。为了确保机密性,参与者的名字没有与数据相关联。

独立变量

根据先前的研究选择了群组第五次随访的数据库中可用的以下独立变量:腰围(cm),通过将重量(kg)计算的体重指数(BMI)按米平方米的高度计算(M.2)、腰高比(WHtR)(腰围除以身高)、脂肪质量百分比(BOD POD和DXA)。

培训的团队根据标准技术获得人体测量措施,赤脚和戴着轻型衣服。用高精度电子秤测量重量,以最接近的100克。用壁挂式场测量高度,以最接近的0.1厘米。腰围(WC)在最后一个肋骨和髂嵴的上边缘之间测量,具有不可伸展的测量胶带,主体静置和腹部放松。在正常到期结束时获得测量。

BOD POD使用COSMEDBODPOD®金标准获得体脂百分比,通过测量在封闭室中置换的空气来计算体积和密度。还通过耦合到设备的高精度刻度获得重量(kg)。在秤上称重后,获得了两个身体体积的连续测量。这个主题使用紧密的短裤和女性的运动胸罩,以及压缩头发的游泳帽。除了体积和体积,该设备还提供了使用预定义方程的总脂肪质量和无脂肪块的估计。

为了评估DXA的体脂百分比,使用了GEHealthCare®月球Prodigy DXA密度仪,其使用不同的身体组织的X射线衰减原理来评估体组合物,允许估计总贫质量,脂肪质量和骨骼组织。每个受试者都经过全身扫描,完全仍然处于桌子上的仰卧位,腿部在一起和沿着身体臂。

因变量

结果变量是FVC和FEV1。通过计算机控制的螺节仪(Koko Digimoser System,PDS仪器,Co,USA)进行肺活量测定,每天校准。用受试者坐下来进行测试并佩戴鼻夹。遵循美国胸部学会采用的技术程序,可接受性和再现性标准[28.]。

调节变量

利用DAGitty 2.3软件构建有向无环图(DAG),验证分析模型所需的最小调整(图5)。2)。DAG是一个关于已经知道关于某些因果关系的理论假设的因果图[29.]。基于该图,下列变量被确定为潜在的混淆:自我报告的肤色(白色,黑色,棕色,黄色或其他),多年教育水平(文盲,1到4,5到8,9占领(第一类)(第一类:工业和建筑,第二类:暴露不那么暴露,第三类:没有职业),吸烟(当前,排烟,从未吸烟),身体活动(分类为低根据国际体力活动问卷-IPAQ的简短形式,适度和高度30.])和哮喘(是或否基于以下问题:你有过哮喘吗?和/或你在去年的喘息吗?)。虽然DAG确定了性行为作为一个混杂的变量,但我们决定通过性别分析,而不是简单地调整模型,以便与其他研究进行比较[18.,24.]。

图2
图2.

传奇。有向无环图(DAG)说明了肥胖对肺功能的因果效应。估计肥胖对肺功能总影响的最小调整值:肤色、教育水平、职业、吸烟、体育活动、性别和哮喘

统计分析

计算样品的统计功率,每组(男女)和r的最低800名参与者25%的结果是这个样本的幂为99%性别间的特征比较,连续变量采用Student t检验,分类变量采用卡方检验。体成分参数和肺功能之间的相关性采用经DAG确定的协变量调整后的多元线性回归模型进行评估。身高调整在肥胖和肺功能研究中很常见,但在DAG中并没有被确定为混杂因素;然而,也进行了身高调整分析,结果报告在补充材料(附加文件1:表S1,S2)。

为便于模型的比较,将自变量按其均数和标准差进行标准化,分析其与肺功能的关系。估计,置信区间和R2因此被用来对比模型。所有分析均采用Stata v15程序,采用5%的显著性水平。对样本1的描述考虑了WHO的BMI分类:低体重(BMI < 18.5 kg/m2)、富营养化(BMI≥18.5,< 25kg /m2),超重(BMI≥25和<30千克/米2)和肥胖(BMI > 30 kg/m2)。

结果

所研究的样品的特征如表所示1。平均年龄38岁(38.12岁),女性稍占优势(52.3%)。大多数参与者是白人(79.1%),接受过9年以上的教育(87.5%)。在工业和建筑业工作的受试者中,男性(7.1%)和女性(5.1%)的比例较低,可能在职业上接触有害材料的风险较高。吸烟的流行程度没有性别差异(p= 0.737)。12.4%的男性和15.1%的女性报告有哮喘的存在,没有显著差异(p= 0.084)。

表1所研究的人群的特征(n = 1746)。RibeirãoPreto,2016/17

如表所示2,平均身高、体重、腰围和WHtR均高于男性。身体组成测量显示,女性的脂肪质量百分比更高。男性的超重比例(44.5%)高于女性(34.5%)(p < 0.001). The mean spirometric values (in absolute numbers, L or L/s) were higher in men, as expected (p< 0.001)(表2)。

表2研究人群的人体测量、体组成和肺活量值的描述(n = 1746)。Riberao Preto, 2016/17

未经调整的线性回归分析显示,男性和女性的BMI、WHtR、BOD、POD和dasa测量的脂肪质量百分比与FEV1呈负相关。在男性中,FEV1与腰围无关,而在女性中则与腰围相关(表1)3.4)。对于FVC,所有参数显示男性和女性的负关联,除了腰围。

表3男性的线性回归分析
表4女性的线性回归分析

在调整混淆分析后,大多数身体成分变量(BMI,WHTR和BOD和DXA测量的脂肪质量百分比)与男性和女性的FEV1和FVC负相关。只有腰围与FEV1或FVC无关。

考虑到男性和女性的肤色,教育水平,职业,吸烟,身体活动和哮喘调整的模型,并观察结合系数,通过BOD POD方法测量的体脂与其他方法相关,特别是在男人身上。置信区间的观察证实了这些在女性中衰减的结果。

补充结果

该分析还调整了高度,添加到上述所有调整变量。结果非常相似,除了腰围现在与FEV1和FVC减少相关的事实。这意味着如果由高度控制,腰围是一个很好的肥胖参数。即使,它也不像其他变量一样好,如否定的负关联值所示,其低于相对于脂肪量测量值(附加文件1)。

讨论

这项研究发现,人体测量(BMI和WHtR)和身体组成参数(DXA-和BOD pod测量的脂肪质量)与通过FEV1和FVC评估的肺功能呈负相关,尤其在男性中。调整后的模型显示,每增加1公斤/米2在BMI中,FVC在男性中减少12毫升,女性6毫升,FEV1分别减少10毫升和5毫升。关于主体成分参数,对于BOD POD测量的脂肪质量的每1%增加,FVC在男性中减少15毫升,女性中的8mL和FEV1分别降低12mL和6mL。获得类似的值对于DXA测量,其中FVC在男性中的11ml和7ml中的每1%脂肪质量增加,FEV1分别减少11ml和6毫升(附加文件1:表S3)。

Rowe等人。[31.[评价不同人类测量措施(BMI,腰围,髋周,腰围,腰臀比,WHTR和肤色)与FVC和FEV1评估的肺功能的关联。虽然作者在方法中没有报告高度作为混淆变量,但是线性回归模型被调整为高度,除了使用BMI和WHTR的模型。r.2是用来比较这些关联的一种方法。与最高R2对于使用肤色厚度的男性和女性的FEV1和FVC来说,当使用肤色厚度时,然后用腰围获得,并且使用BMI和WHTR获得最差的联合。这些结果表明,高度是协会研究的重要因素,并且可以以不同的方式解决。

一些先前的研究表明,腰围是与肺功能相关联的BMI更好的肥胖标记。这可以通过腰围是中央肥胖的直接标记和内脏脂肪积累的间接标记来解释这一点;但是,这些研究在分析中调整了高度[2,6,32.,33.]。在本研究中,当向模型中添加高度(补充结果)时,发现腰围与男性和女性的FEV1和男性的FEV1显着相关。腰周长的每次1厘米增加,在男性中,在男性中的6ml和2mL中减少6ml。

越来越多的研究已经证明了评估BMI超越BMI之外的肥胖的重要性,采用更准确的体脂量和分布和区分瘦物质的脂肪量。已经采用了生物阻抗,计算机断层扫描,磁共振成像,BOD POD和DXA等方法,以避免仅基于BMI基于BMI的错误分类[34.]。如今,DXA被认为是本评估的黄金标准[35.,36.]。

在所有模型中,与其他方法相比,BOD POD测量的体脂与男性和女性的FEV1和FVC中的更大的负变化相关。肺功能与DXA测量脂肪质量的关联观察到类似的值,表明肥胖与肺功能的关系基于脂肪质量的含量和内分泌功能,除了呼吸机损伤。使用计算机断层扫描测量的脂肪质量的最近研究发现,内脏脂肪组织和总脂肪组织与肺功能差,无论腰围如何都有相关[22.,36.,37.]。

已知肥胖症如何影响肺功能,而不管呼吸道,心血管或代谢疾病的存在如何[4,7,8],干扰呼吸力学和肺-胸顺应性。此外,研究表明,脂肪组织,特别是内脏脂肪组织,在炎症(细胞因子的产生)和内分泌活动方面是一种活性组织,释放的激素也会干扰肺功能[13.,15.,16.]。

这项研究有几个优势。它使用了出生队列的横断面数据,使我们能够获得研究的大量和代表性的人口样本,除了纵向研究的标准化和质量技术,其中责任记录详细的质量数据是基本的。另外,该研究采用了对身体成分测量的复杂和准确的方法。另一方面,该研究具有局限性。其横截面设计不允许评估身体成分和肺功能减小之间的因果关系,也不是随着时间的重量进化,影响最大肺功能及其多年来的下降。该研究使用了一个人口样本,从RibeirãoPrevo市的年龄范围内使用有限的年龄,其社会经济模式与大多数其他巴西城市的不同之处不同,损害我们对其他年龄和地区的研究结果的概括。原始项目也没有这项研究作为中心目标。很难从预定义其他初始一般目标预定义的问卷中提取数据。没有测量一些人类测量参数,例如可用于与其他出版物进行可用的髋壳周长和呈现厚度的参数。

还有其他变量会混淆身体成分和肺功能之间的关系,比如饮食和社会经济地位,这些变量没有被包括在内。另一个限制是肺功能只能通过肺活量来评估;静态体积测量肯定会改进这项研究。众所周知,肥胖可以改变其他功能参数,如剩余容积和气体交换变量,这是肺活量法不能测量的。

由于降低了肺功能和肥胖,因此始终如一被证明是发病率和死亡率的独立预测因素,并且之前的研究已经证明了两者之间的关联,鉴定最能证明这种关联的方法可以提供有关肥胖与肺生理学之间相互作用的更多信息。本数据证明了通过人体测量措施更准确地测量脂肪含量(BOD POD和DXA)的优点。结果主要表明一维可变腰围的自卑,这未能证明由WHTR和BMI证明的关联,可能是因为腰围是不含高度的变量。这种理解对于未来的研究可能对临床评估以及拟订公共卫生政策来说很重要。

结论

体重重量和体内成分参数的体积计量措施与较低的FVC和FEV1有关。这些关联在男性中更具表现力。此外,在肥胖和肺功能之间的关联的研究中,包括其计算的措施,例如whtr,足以通过BOD POD和DXA获得的更复杂的身体成分参数。

可用性数据和材料

本研究中使用和/或分析的数据集可从通讯作者处获得。

缩写

BMI:

体重指数

BOD POD:

排气量体积描记法

厘米:

厘米

表演:

数字图形或有向无环图形

测定仪:

双能X射线吸收度

残:

1 s中强制呼气量

FVC:

用力肺活量

G:

IPAQ:

国际体育活动问卷

公斤:

千克

m:

ml:

毫米

SP:

圣保罗

WHTR:

腰比

人:

世界卫生组织

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下载参考

致谢

不适用。

资金

SãoPaulo研究基金会(FAPESP)资助了1978/79ribeirãoPurpro出生队列的第3个和第4阶段;卫生部的科学,技术和战略投入秘书处(DECIT / SCTIE / MS)和支持教学,研究和服务基金会,大学医院(FAEPA)资助了该研究的第5阶段;亚马逊州立大学巴西,资助Caren Ishikawa的硕士学位。协调改善高等教育人员(CAPES)赞助了RibeirãoPrevo,圣保罗大学医学院与亚马逊州立大学的硕士学位。

作者信息

隶属关系

作者

贡献

C.I.和G.B.对研究设计、数据分析和解释以及手稿的撰写做出了重大贡献。M.A.B.和H.B.对群组创建和描述、研究设计、数据收集、数据库准备和分析做出了重大贡献。A.A.F.和e.o.v对研究设计和数据分析贡献巨大。他们可以完全接触到研究中的所有数据,并对数据的完整性和数据分析的准确性负责。这些作者是论文的保证人。所有作者均已阅读并批准稿件。

通讯作者

对应到Elcio Oliveira Vianna

伦理宣言

相互竞争的利益

作者报告他们没有利益冲突。

同意出版

不适用。

伦理批准

该研究提交给Das Clinicas deRibeirãoPRETO的医院研究伦理委员会的伦理委员会(“ComitêdeéticaMEPEQUISAEMSUMOSDO HOMANCE DASClínicasdeRibeirãoPRETO”),在第466/12号决议条款下进行道德评估在国家卫生委员会,要求豁免参与者和授权的新知情同意书,以便通过数据使用的承诺期限使用存储在数据库中的信息。拟议的研究不是干预者,不需要直接从研究主题收集信息。该研究在批准编号1.282.710,使用了预先批准的1978年出生队列的数据库。研究人员确保没有存在身体和/或生物风险,并确保参与者的个人机密性。本研究批准了2.947.100号码。

额外的信息

出版商的注意

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之前的抽象出版物:AM J Respir Crit Care Med 2020;201:A4441。

补充信息

附加文件1:表S1。

标题。校正了混杂变量和男性身高的线性回归模型。传奇。*模型1根据肤色、教育程度、职业、吸烟、体育活动和哮喘进行调整。**型号2:型号1 +高度。95% CI: 95%置信区间;FEV1: 1 s用力呼气量;FVC:用力肺活量;SD:标准差;BMI:身体质量指数; WC: waist circumference; WHtR: waist–height ratio; FM-BODPOD: fat mass measured by BOD POD; FM-DXA: fat mass measured by DXA.表S2。标题。线性回归模型调整了混杂变量和女性的身高。传奇。*模型1根据肤色、教育程度、职业、吸烟、体育活动和哮喘进行调整。**型号2:型号1 +高度。95% CI: 95%置信区间;FEV1: 1 s用力呼气量;FVC:用力肺活量;SD:标准差;BMI:身体质量指数; WC: waist circumference; WHtR: waist–height ratio; FM-BODPOD: fat mass measured by BOD POD; FM-DXA: fat mass measured by DXA.表S3。线性回归调整非标准化自变量。传奇。模型调整了肤色,教育水平,职业,吸烟,身体活动和哮喘。95% CI: 95%置信区间;我:下限;UL:上限;FEV1: 1 s用力呼气量;FVC:用力肺活量;BMI:身体质量指数;WC:腰围; WHtR: waist-height ratio; FM-BODPOD: fat mass measured by BOD POD; FM-DXA: fat mass measured by DXA.

权利和权限

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石川,C, Barbieri, m.b.a., Bettiol, H。等等。体成分与肺功能相关性研究中体成分参数的比较BMC PURM MED.21,178(2021)。https://doi.org/10.1186/s12890-021-01543-1

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关键词

  • 肥胖
  • 身体构成
  • 呼吸功能测试
  • 流行病学
  • 营养障碍