高歡 馮連世 張漓 高炳宏 徐建方 路瑛麗 馬福海 樊蓉蕓 陳文鶴

1 上海體育科學(xué)研究所（上海200030）

2 國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所

3 青海省體育科學(xué)研究所 4 上海體育學(xué)院

人體各組成成分間關(guān)系密切，骨、脂肪與骨骼肌三者之間相互聯(lián)系，互相影響[1]。 青少年時(shí)期是生長(zhǎng)發(fā)育的高峰期， 大多數(shù)骨和肌肉的生長(zhǎng)都出現(xiàn)在這一時(shí)期[2]。 在達(dá)到峰值骨量后，骨密度隨著年齡的增長(zhǎng)有下降的趨勢(shì)，對(duì)骨起決定性影響的因素也會(huì)發(fā)生改變[3，4]。研究顯示， 青少年時(shí)期脂肪堆積部位及肥胖程度對(duì)骨密度 （bone mineral density, BMD） 和 骨 礦 含 量（bone mineral content，BMC）有顯著影響[5-7]。 厘清超重及肥胖青少年身體成分與BMD、BMC間的關(guān)系、何種身體成分起決定性作用，有助于針對(duì)性地提出相應(yīng)干預(yù)策略，對(duì)于改善超重及肥胖青少年骨健康水平有重要意義。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

圖1 全身各區(qū)域切線示意圖

超重或肥胖青少年50人， 其中男性22人、 女性28人，身體健康，無(wú)心血管系統(tǒng)疾病，無(wú)抽煙酗酒等不良嗜好，無(wú)系統(tǒng)鍛煉史。 身高、年齡及體重等基本信息如表1所示。 根據(jù)衛(wèi)生部疾病控制司編制的《中國(guó)成人超重和肥胖癥預(yù)防控制指南》定義：年齡在18歲以上的青年體重指數(shù) （BMI）24～27.9 kg/m2屬于超重，BMI≥28 kg/m2屬于肥胖；根據(jù)《中國(guó)學(xué)齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指數(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)》，年齡小于18歲超重和肥胖標(biāo)準(zhǔn)均低于成人標(biāo)準(zhǔn)， 故本研究選擇受試者時(shí)統(tǒng)一要求BMI不小于24 kg/m2。 所有參與研究的受試者均被詳細(xì)告知研究背景、目的、意義和方法，并簽署知情同意書。

1.2 測(cè)試指標(biāo)與儀器

采用全身掃描模式， 以雙能X射線吸收法（dual energy X-ray absorptiometry, DXA） 測(cè)量全身及各區(qū)域骨密度、骨礦含量、脂肪質(zhì)量（fat mass，F(xiàn)M）和去脂軟組織質(zhì)量 （lean soft tissue mass，LTM）， 測(cè)試儀器為GE Lunar Prodigy，軟件版本：12.2。 測(cè)試前1小時(shí)進(jìn)行儀器的預(yù)熱和校準(zhǔn)。采用全身掃描模式，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別各區(qū)域。 測(cè)試儀器及掃描區(qū)域分布如圖1所示：

全身切線分布如圖1所示，具體說(shuō)明如下（引自GE Lunar Prodigy, enCORETMOperator’s Manual）：1） 頭部切線： 頭部切線位于下顎的正下方；2） 左臂和右臂切線：兩臂的切線穿過腋窩，并且盡可能靠近身體，確保切線可將手和臂與身體隔離；3）左前臂和右前臂切線：兩前臂的切線都盡可能靠近身體， 并且將肘和前臂與身體隔離；4）左脊柱和右脊柱切線：兩邊脊柱的切線都較靠近身體，并且不包括肋骨支架；5）左骨盆和右骨盆切線： 兩邊骨盆的切線都通過股骨頸， 并且不碰觸骨盆；6）骨盆頂部切線：骨盆頂部切線位于骨盆頂部的正下方；7）左腿和右腿切線：兩腿的切線可將手、前臂與腿隔離；8）腿中切線：腿中切線可隔離右腿和左腿。

測(cè)量前需注意以下問題：1）衣物：受試者不得穿戴可以削弱X射線光束的物件， 例如： 具有金屬拉練、鎖扣、帶金屬紐扣的衣物。要求受試者穿著運(yùn)動(dòng)裝前來(lái)測(cè)試。2）放射性元素和不透射線藥劑：要求受試者在過去的3～5 天內(nèi)不要服用或注射放射性核素和不透射線藥劑。如果受試者曾經(jīng)進(jìn)行使用此類藥劑的測(cè)試，將測(cè)量延后,直到受試者體內(nèi)不再存有該元素的痕跡。 3）受試者脊椎位于中線，雙手和雙腳自然分開，頭部、手臂邊緣和腳不能超過儀器邊緣。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

全身及不同區(qū)域骨密度與體重、BMI、 體脂百分比等指標(biāo)間的關(guān)系以Pearson相關(guān)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)， 顯著性水平為P < 0.05，極顯著性水平為P < 0.01。以多元逐步線性回歸 （multiple stepwise linear regression） 分析體重、BMI、體脂百分比、全身脂肪質(zhì)量和全身去脂軟組織質(zhì)量對(duì)全身及各區(qū)域BMD、BMC的貢獻(xiàn)率， 剔除標(biāo)準(zhǔn)為P≥0.1，引入標(biāo)準(zhǔn)為P < 0.05。 各指標(biāo)數(shù)值以± s 表示，統(tǒng)計(jì)軟件為Spss17.0。

2 研究結(jié)果

研究對(duì)象各指標(biāo)描述性結(jié)果見表1。

表2顯示，體重、全身去脂軟組織質(zhì)量與全身骨密度和骨盆骨密度間呈中等相關(guān)性（0.4 < r < 0.6，P < 0.01），與腿部骨密度呈強(qiáng)相關(guān)性 （0.6 < r < 0.8，P < 0.001）；BMI與全身骨密度和骨盆骨密度間呈弱相關(guān)（0.2 < r <0.4，P < 0.05），與腿部骨密度呈中等相關(guān)性（0.4 < r <0.6，P < 0.01）；體脂百分比與全身、腿部和骨盆骨密度均呈顯著負(fù)相關(guān)，其中與腿部骨密度呈中等負(fù)相關(guān)；全身脂肪質(zhì)量與全身、 腿部和骨盆骨密度均無(wú)顯著相關(guān)性。

表1 各指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)一覽表

表2 體重、BMI、全身脂肪質(zhì)量及全身去脂軟組織質(zhì)量等指標(biāo)與骨密度相關(guān)性

表3顯示，超重及肥胖青少年全身、腿部和骨盆骨礦含量與體重、BMI、體脂百分比、全身脂肪質(zhì)量、全身去脂軟組織質(zhì)量呈顯著正相關(guān)（P < 0.05）；其中，體重與全身和腿部骨礦含量呈強(qiáng)相關(guān)性 （0.6 < r < 0.8，P <0.001），與骨盆骨礦含量呈中等相關(guān)性（0.4 < r < 0.6，P< 0.001）；全身去脂軟組織質(zhì)量與全身和骨盆骨礦含量呈強(qiáng)相關(guān)性，與腿部骨礦含量呈極強(qiáng)相關(guān)性（0.8 < r <1.0，P < 0.001）；BMI與全身和骨盆骨礦含量呈弱相關(guān)性（0.2 < r <0.4，P < 0.05），與腿部骨礦含量呈中等相關(guān)（P < 0.001）；全身脂肪質(zhì)量與全身、腿部和骨盆骨礦含量均呈現(xiàn)出弱相關(guān)性 （0.2 < r < 0.4，P < 0.05）；全身、 腿部和骨盆骨礦含量與體脂百分比呈顯著負(fù)相關(guān)（P < 0.05），其中全身和腿部骨礦含量與體脂百分比呈中等相關(guān)，骨盆骨礦含量與之呈弱相關(guān)。其中，腿部骨密度的52.6%、腿部骨礦含量的73.1%由全身去脂軟組織質(zhì)量決定；全身去脂軟組織質(zhì)量和BMI的綜合作用可解釋全身骨礦含量的57.6%、腿部骨礦含量的75.4%。全身去脂軟組織質(zhì)量對(duì)骨礦含量和骨密度有著決定性影響。 見表4。

表3 體重、BMI、全身脂肪質(zhì)量及全身去脂軟組織質(zhì)量等指標(biāo)與骨礦含量相關(guān)性

表4 全身、腿部及骨盆BMD和BMC與全身去脂軟組織質(zhì)量和脂肪質(zhì)量等指標(biāo)多元逐步回歸分析結(jié)果

3 分析與討論

直接測(cè)量人體脂肪含量的方法有核磁共振法（MRI）、 計(jì)算機(jī)斷層攝影法 （CT）、 雙能X射線吸收法（DXA）、生物電阻抗法等。 MRI和CT被認(rèn)為是身體成分測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)，但測(cè)試費(fèi)用高、測(cè)試過程耗時(shí)較長(zhǎng)、具有較強(qiáng)的放射性。 相比較而言，DXA測(cè)試費(fèi)用低、耗時(shí)短（10～20 min）、放射性較小。 研究證實(shí)DXA測(cè)量得到的身體成分與用MRI或CT測(cè)得的身體成分?jǐn)?shù)據(jù)有較強(qiáng)的相關(guān)性[8，9]。雙能X射線吸收法采用的是人體三組分模型，身體質(zhì)量（body mass， BM）由三種組分的質(zhì)量構(gòu)成：骨礦含量（bone mineral content， BMC）、脂肪質(zhì)量（fat mass， FM） 和去脂軟組織質(zhì)量 （lean soft tissue mass，LTM）； 去脂軟組織質(zhì)量是除脂肪和礦物質(zhì)以外的軟組織質(zhì)量，主要成分為水和有機(jī)物質(zhì)，與骨骼肌質(zhì)量具有極強(qiáng)的相關(guān)性（R2=0.96，P<0.001）[10，11]。去脂身體質(zhì)量或去脂體重（fat-free mass，F(xiàn)FM）等于去脂軟組織質(zhì)量與骨礦含量之和（FFM=BMC+LTM），與去脂軟組織質(zhì)量并非同一概念，因此，身體質(zhì)量可表示為：BM=BMC+FM+LTM或FM+FFM[11]。

本研究發(fā)現(xiàn)超重及肥胖青少年體重、BMI和LTM與全身、腿部和骨盆BMD、BMC均呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)，F(xiàn)M與BMD未見顯著相關(guān)性，僅與BMC呈弱正相關(guān)，而體脂百分比與BMD、BMC均呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)。多元回歸分析表明，LTM是決定超重和肥胖青少年BMD、BMC的關(guān)鍵因子。

體重與骨健康的關(guān)系很早就引起了學(xué)者們的注意。 研究發(fā)現(xiàn)，由于重力作用，體重增加導(dǎo)致骨承受的機(jī)械負(fù)荷增加， 而機(jī)械負(fù)荷增加有益于成骨細(xì)胞的分化和增殖[12]。 因此，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為肥胖對(duì)骨無(wú)不良影響，甚至是有益的。多項(xiàng)研究也證實(shí)體重與BMD呈顯著正相關(guān)[13-15]，體重可解釋BMD差異的30%[16]。但越來(lái)越多的研究表明，F(xiàn)M和LTM可能是影響B(tài)MD、BMC的兩個(gè)獨(dú)立因素。 一項(xiàng)針對(duì)青少年（10～19歲）的調(diào)查顯示，體脂百分比與腰椎和股骨頸BMD均呈顯著負(fù)相關(guān)； 女生BMD和BMC與LTM和FM呈顯著正相關(guān)，而男生BMD和BMC僅與LTM呈顯著正相關(guān)[5]。Wang等調(diào)查發(fā)現(xiàn)年輕女性（20～25歲）FM、LTM與BMC都呈顯著正相關(guān)，但LTM對(duì)BMC貢獻(xiàn)率顯著大于FM[17]。 Lu等[18]研究發(fā)現(xiàn)青年女性（30～40歲）FFM、FM與髖部BMD均呈顯著正相關(guān)，其中FFM是預(yù)測(cè)脊椎和髖部BMD最為有效的一個(gè)因子。近期，韓國(guó)一項(xiàng)大規(guī)模針對(duì)成年人口的調(diào)查顯示，不論是何性別、 年齡人群， 四肢骨骼肌質(zhì)量是影響B(tài)MC和BMD的一個(gè)獨(dú)立因子[19]。 Madeira等[20]調(diào)查肥胖青年人（27～41歲） 后發(fā)現(xiàn)橈骨和脛骨遠(yuǎn)端骨小梁體積密度與LM呈顯著相關(guān)性，多元線性回歸分析顯示僅LM是影響橈骨和脛骨遠(yuǎn)端骨小梁體積骨密度的獨(dú)立因素。Bredella等[21]報(bào)道亦表明絕經(jīng)前肥胖女性肌肉質(zhì)量和腰椎骨小梁BMD呈顯著正相關(guān)。 上述針對(duì)青年人的調(diào)查表明，不論是正常體重者還是肥胖者，去脂軟組織質(zhì)量或去脂體重對(duì)BMD、BMC有決定性影響。本研究結(jié)果與之基本一致， 進(jìn)一步證實(shí)去脂軟組織質(zhì)量對(duì)超重和肥胖青少年BMC和BMD都有著決定性影響。

由于去脂軟組織質(zhì)量與骨骼肌質(zhì)量呈高度正相關(guān)，在一定程度上可代表骨骼肌質(zhì)量。 骨骼肌越多，肌肉收縮時(shí)作用于骨的有效負(fù)荷就越大， 從而啟動(dòng)骨細(xì)胞機(jī)械刺激感受器，使成骨作用加強(qiáng)[22]。 聯(lián)系骨骼與肌肉的不僅僅只是機(jī)械負(fù)荷刺激， 骨骼肌的內(nèi)分泌功能與骨亦關(guān)系密切。 目前已鑒定出的骨骼肌分泌的細(xì)胞因子有筒箭毒堿、胰島素樣生長(zhǎng)因子、白介素-6、白介素-7等多種[23]，它們不僅可以像激素一樣經(jīng)循環(huán)血運(yùn)輸至靶器官發(fā)揮生理作用， 還可以自分泌或旁分泌的形式作用于骨骼肌本身或鄰近組織、器官。這些由骨骼肌分泌的細(xì)胞因子在骨代謝的調(diào)控中也發(fā)揮著極為重要的作用[24]。 而研究也發(fā)現(xiàn)由骨細(xì)胞所分泌的一種細(xì)胞因子——硬骨素（sclerostin）也可經(jīng)血液循環(huán)或旁分泌的形式作用于骨骼肌[25]。 由此可見二者關(guān)系之密切。

脂肪對(duì)骨的影響既有有益的一面， 亦有有害的一面，它對(duì)骨的影響是兩方面因素動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果。一方面，在重力作用下，體重隨脂肪質(zhì)量增加而增加后，骨的機(jī)械負(fù)荷增大[14]；另外，脂肪組織可產(chǎn)生少量雌激素[26]，二者的綜合作用使成骨作用加強(qiáng)， 有益于骨礦物質(zhì)的沉積。然而，另一方面，當(dāng)脂肪堆積到一定程度時(shí)，過多的脂肪組織分泌的多種細(xì)胞因子， 及其并發(fā)的慢性炎癥反應(yīng)[27，28]，可通過不同信號(hào)途徑或直接或間接地干擾骨礦物質(zhì)的沉積[29，30]。 多項(xiàng)研究對(duì)此也有所報(bào)道。 一項(xiàng)針對(duì)8～13歲女孩的為期2年的調(diào)查顯示， 過多的脂肪，尤其是腰腹部區(qū)域脂肪的過多堆積， 可能抑制了承重骨（股骨頸和脛骨）皮質(zhì)骨礦物質(zhì)的沉積[6]。針對(duì)肥胖成年人的調(diào)查表明，內(nèi)臟脂肪含量越高，腰椎骨小梁BMD越低[21]。 另外，有研究表明肥胖程度或是否患有代謝綜合征可能對(duì)青少年骨有著重要影響。 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與體重正常的男生（15～19歲） 相比較， 超重男生具有較高的BMD[7]。但是患代謝綜合征的超重青少年（10～16歲）BMD卻顯著低于未患代謝綜合征的超重青少年，且腰圍與BMD呈高度負(fù)相關(guān)[31]。 極度肥胖青少年BMD和BMC也都顯著低于一般肥胖者[5]。 上述研究提示，青少年時(shí)期過多的脂肪堆積對(duì)于骨健康是極為不利的， 脂肪組織對(duì)骨的影響可能與機(jī)體脂肪組織的堆積量和堆積部位有關(guān)系；一定范圍內(nèi)的脂肪質(zhì)量增加可能有益于骨的健康，過多則有害； 腰腹部脂肪的過多堆積可能是另一個(gè)影響骨健康水平的獨(dú)立因素。本研究結(jié)果表明，超重和肥胖青少年全身脂肪質(zhì)量與各部位BMD、BMC呈顯著正相關(guān)，另一方面，體脂百分比則與全身及各部位BMD、BMC呈顯著負(fù)相關(guān)， 或從另一個(gè)角度間接地證明了這一點(diǎn)。

缺乏體力活動(dòng)是發(fā)生肥胖的重要原因。 調(diào)查表明舞蹈專業(yè)的女生（15～17歲）全身及腿部BMC、BMD顯著高于普通學(xué)生組[32]。 跳躍和舞蹈練習(xí)使青春前期女生的BMD顯著提高[33]。 日常體力活動(dòng)量越大的女孩BMD越高[34]，并且骨皮質(zhì)面積和單位體積密度的增加與體力活動(dòng)量呈現(xiàn)出劑量依賴效應(yīng)[35]。 年輕時(shí)常進(jìn)行體育鍛煉的人群，進(jìn)入老年后骨量、骨面積較高，并且骨折風(fēng)險(xiǎn)也較低[36]。 若規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合一定量的抗阻訓(xùn)練，不僅能夠幫助肥胖者降體重減脂肪，增加去脂體重，還有助于增加BMC、提高BMD[37，38]。 因而，超重和肥胖青少年進(jìn)行適當(dāng)?shù)捏w育鍛煉對(duì)于保持骨健康十分必要。

4 結(jié)論

超重及肥胖青少年體重、BMI和全身去脂軟組織質(zhì)量與骨密度、骨礦含量呈顯著正相關(guān)，體脂百分比與骨密度、骨礦含量均呈顯著負(fù)相關(guān)。 其中，全身去脂軟組織質(zhì)量是影響骨密度、骨礦含量的決定性因素。

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