中老年人飲食類型與結(jié)構(gòu)抗衰老因素分析和模式探索*

劉 星，景正偉，涂嘉欣，吳 磊，黃河浪△，王志鋒，4

(1.南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院質(zhì)控科，南昌 330006；2.北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，北京 100083；3.南昌大學(xué)江西省預(yù)防醫(yī)學(xué)重點實驗室，南昌 330019；4.北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部衛(wèi)生政策與技術(shù)評估中心，北京 100191)

目前，人口老齡化日趨嚴峻，失能、殘疾、慢性病發(fā)(患)病率升高，給家庭、社會,乃至國家?guī)砹顺林氐膲毫Α６S著社會經(jīng)濟發(fā)展持續(xù)加速，人民對生活質(zhì)量的要求提高，各類抗衰老措施逐漸進入人們的視野。研究證明，科學(xué)、合理的飲食有利于人體抗/緩衰老，預(yù)防慢性病的發(fā)生，改善老年人群生存質(zhì)量，而不合理的飲食則可能對機體產(chǎn)生不良影響[1-5]。目前飲食抗/緩衰老方式多樣，但其實際效果尚缺乏科學(xué)有效的評價。因此，本研究采用生理-心理-社會三維人體衰老度量表(physiological-psychological-social three dimensional human aging scale，PPSHAS)檢測南昌城市社區(qū)中老年健康人群衰老度[6]，根據(jù)衰老分值判斷人群功能年齡，分析不同衰老度人群飲食類型和結(jié)構(gòu)與抗/緩衰老的關(guān)系，并構(gòu)建決策樹模型，探索性提出抗/緩衰老方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料

以江西省南昌市青山湖、小金臺、董家窯、農(nóng)科院等社區(qū)為研究現(xiàn)場，以中老年健康人群為研究對象，采用分層隨機抽樣方法選取其中年齡≥40歲的8個年齡組人群共1 167人。納入標準：(1)社區(qū)常住人口(居住6個月以上)，年齡≥40歲，性別不限；(2)能夠自始至終參與、配合本研究，且能提供研究所需的一切信息。排除標準：(1)嚴重疾病患者(腫瘤、自身免疫性疾病、重要器官衰竭)和殘疾、精神異常者等；(2)不能完整參與本項調(diào)查者。

1.2 方法

1.2.1調(diào)查問卷

本研究采用的PPSHAS由本課題組自行研發(fā)，量表背景及內(nèi)容詳見《人體衰老度測量》[6]，量表信度的 Conbach’s α系數(shù)為0.930，重測信度為0.856，內(nèi)容效度指數(shù)(S-CVI/UA)為0.82，平均量表水平內(nèi)容效度指數(shù)(S-CVI/Ave)為0.98，結(jié)構(gòu)效度經(jīng)探索性因子分析，累計貢獻率為59.17%，該量表能夠理想且客觀地反映人體衰老度。通過量表得出調(diào)查對象的標準化衰老分值，并可對應(yīng)計算出任一調(diào)查對象的功能年齡，衰老分值越高功能年齡越大。

1.2.2調(diào)查方法

于2018年10月至2019年3月展開調(diào)查，采用PPSHAS進行衰老度測量，區(qū)分功能年齡明顯輕(簡稱明顯輕)、功能年齡明顯老(簡稱明顯老)、功能年齡與實際年齡相符(簡稱相符)3類不同人群，即采用百分位數(shù)法對調(diào)查對象的衰老分值進行功能年齡判斷。采用膳食調(diào)查詢問法，獲取調(diào)查對象1周內(nèi)每天所攝入的食物種類和數(shù)量，此過程在營養(yǎng)學(xué)專家的指導(dǎo)下借助家用量具、食物模型及食物圖譜等進行質(zhì)量控制。分析明顯輕、明顯老兩類人群的飲食類型與結(jié)構(gòu)，內(nèi)容包括主食類、葷素菜類(如葉菜、根莖類、豆類等，畜肉、魚蝦、蛋類等)、水果類、奶類、堅果類、飲用水等的食用量及頻次，在上述基礎(chǔ)上，篩選有意義的變量，進行抗/緩衰老的決策樹模型擬合。

1.2.3決策樹模型構(gòu)建示意

本研究中決策樹模型構(gòu)建以飲食類型與結(jié)構(gòu)中單因素分析有統(tǒng)計學(xué)意義的膳食類型(獨立變量)為輸入變量(X)，以是否衰老為輸出變量(Y)。采用Clementine決策樹算法中的C5.0模型對兩類研究對象進行模型擬合，經(jīng)C5.0對話窗口參數(shù)的反復(fù)調(diào)整，參數(shù)設(shè)置為利用ChiMerge分箱法檢查當前分組變量的各個類別能否合并，先合并后再分支，交叉驗證，折疊次數(shù)設(shè)為5，Mode選用專家模式，修剪嚴重性設(shè)為85%，每個子分支的最小記錄數(shù)設(shè)為5，使用全局修剪，以使模型最終具有較好的準確性，C5.0算法的數(shù)據(jù)流見圖1。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 研究對象的衰老度測量

共發(fā)放問卷1 167份，回收有效問卷1 130份，有效回收率為96.83%。經(jīng)PPSHAS測量，采用標準分值換算、百分位數(shù)法和生長曲線模型等方法進行個體化評價，結(jié)果顯示：調(diào)查對象中明顯輕(功能年齡P75)者314人，占27.79%，衰老分值為(58.19±6.14)分，功能年齡為(80.49±10.18)歲，比實際年齡老(15.47±6.70)歲；49.73%調(diào)查對象(562人)功能年齡與實際年齡相符。調(diào)查對象的8個年齡組功能年齡、衰老分值均隨實際年齡升高而上升，不同年齡組間衰老分值比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)，見表1。

2.2 功能年齡明顯輕和明顯老人群的飲食類型及結(jié)構(gòu)

將明顯輕和明顯老兩類人群的飲食類型與結(jié)構(gòu)進行分析，主要內(nèi)容包括主食(大米、面食等)、素菜類、葷菜類、零食、飲水、調(diào)味品，在此基礎(chǔ)上根據(jù)《中國食物成分表2004》進行營養(yǎng)素的換算。

2.2.1兩類人群主食、素菜類、葷菜類及飲水攝入量比較

分析結(jié)果提示，包括主食、素菜、葷菜和飲水在內(nèi)有14種類型，其中主食以大米為主，明顯輕者比明顯老者日攝入量低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-5.022，P<0.001)，日飲水量則結(jié)果相反。其他12類食物兩類人群攝入量存在明顯差異的有10種，且絕大多食物類型周攝入量表現(xiàn)出明顯輕者高于明顯老者，見表2。

圖1 決策樹C5.0算法的數(shù)據(jù)流示意圖

表1 不同衰老度人群各年齡段衰老分值、功能年齡和差值比較

2.2.2兩類人群調(diào)味品日攝入量比較

對兩類人群主要的日食用油、食鹽、食糖、香辛調(diào)味品的攝入情況進行比較，明顯輕者與明顯老者食用油、食鹽、食糖、香辛調(diào)味料日攝入量分布比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

2.2.3兩類人群每周總營養(yǎng)素攝入量比較

根據(jù)上述飲食內(nèi)容和攝入量進行主要營養(yǎng)素7類15種成分的換算，結(jié)果表明：除能量和礦物質(zhì)中的微量元素鋅在兩類人群間無明顯差異(P>0.05)，其他營養(yǎng)素每周攝入量在兩類人群間比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，其中蛋白質(zhì)、脂類、維生素(A、C、E、葉酸)和礦物質(zhì)(鈣、鐵、硒、銅、錳)明顯輕者高于明顯老者，而碳水化合物明顯老者高于明顯輕者，見表4。

表2 兩類人群主要膳食攝入量比較[M(P25，P75)]

表3 兩類人群食用油、食鹽、食糖、香辛調(diào)味料攝入量比較[n(%)]

2.3 飲食類型和結(jié)構(gòu)的人體抗/緩衰老方案決策樹模型擬合

本研究中，決策樹模型構(gòu)建以主食、葉菜類等12個變量為輸入變量(X)，以是否衰老為輸出變量(Y)，以總樣本的70%為訓(xùn)練集，30%作為測試集構(gòu)建模型。在所獲得的8層決策樹中，根節(jié)點394個(約占70%)，其中明顯輕者占43.40%(171/394)，明顯老者占56.60%(223/394)。該決策樹的第一個最佳分組變量是日飲水量，根據(jù)最短描述長度原則(MDLP)的熵分組結(jié)果，≤1 800 mL組根節(jié)點為350個，占訓(xùn)練集樣本的88.83%(350/394)，其中明顯老者樣本量為223人，占63.71%(223/350)，根據(jù)眾數(shù)原則，預(yù)測結(jié)果為衰老；>1 800 mL組根節(jié)點為44個，占訓(xùn)練集樣本的11.17%(44/394)，且樣本中44人均屬于明顯輕者，預(yù)測結(jié)果為年輕。日飲水量節(jié)點下的最佳分組變量是主食，≤525 g組根節(jié)點為248個，占訓(xùn)練集樣本的62.94%(248/394)，其中明顯輕者樣本量為127人，占51.21%(127/248)，預(yù)測結(jié)果為年輕；在主食節(jié)點下的最佳分組變量是堅果攝入，≤150 g組根節(jié)點為156個，占訓(xùn)練集樣本的39.59%(156/394)，其中明顯老者樣本量為93人，占59.62%(93/156)，根據(jù)眾數(shù)原則，預(yù)測結(jié)果為衰老，>150 g組根節(jié)點為92個，占訓(xùn)練集樣本的23.35%(92/394)，其中明顯輕者樣本量為64人，占69.56%(64/92)，預(yù)測結(jié)果為年輕；在堅果攝入節(jié)點下的最佳分組變量包括了茄果豇豆類、奶類、魚蝦類、葉菜類攝入，在樹形圖中的具體結(jié)果描述與前述類似。

2.4 抗/緩衰老方案模型提出

從決策樹模型中的重要度排序可看出，飲水量(0.60)、主食(0.18)、堅果類(0.08)、奶類(0.06)、葉菜類(0.04)、魚蝦類(0.02)、茄果豇豆類(0.02)7個因素與人體衰老關(guān)系密切，見圖2。另外5個因素未能進入模型。

利用30%的樣本量作為驗證集(170人)，該模型的分類正確率較高，均在75%以上，其Kappa值均>0.50，達到中高度一致，結(jié)果具有一定的可靠性。根據(jù)決策樹模型擬合歸納6條規(guī)則(方案)，見表5。以方案1為例，構(gòu)建飲水量為800～1 200 mL/d，主食攝入量≤300 g/d，堅果類攝入量>150克/周，魚蝦類攝入量≤125克/周的抗/緩衰老方案，僅有12.50%的“功能年齡明顯輕”貢獻率，抗/緩衰老方案效果欠理想。而選擇方案5、6則抗/緩衰老效果理想，其抗/緩衰老貢獻率達到80%以上。一定量的飲用水、主食、堅果是抗/緩衰老的共同基本因素。

表4 兩類人群每周膳食中主要營養(yǎng)成分攝入量比較或M(P25，P75)]

圖2 Clementine決策樹模型擬合抗/緩衰老飲食類型與結(jié)構(gòu)參數(shù)重要度排序

表5 抗衰老飲食方案決策規(guī)則

3 討 論

人體衰老是一個極其復(fù)雜而緩慢的過程，其影響因素諸多，受到學(xué)界和社會的普遍關(guān)注，飲食類型與結(jié)構(gòu)是最重要的因素之一[7-9]。但對這類因素的抗/緩衰老大樣本量流行病學(xué)研究并不多見。本文采用黃河浪[6]提出的PPSHAS測量不同人群衰老度，并與飲食類型和結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，篩選相關(guān)因素和構(gòu)建決策樹模型，是一次有積極意義的探索性研究。

3.1 城市社區(qū)中老年人群的衰老度

本次大樣本量研究提示，南昌市不同社區(qū)≥40歲居民實際年齡與功能年齡檢測結(jié)果與前期研究報道類似[10]，即人群的功能年齡比實際年齡更顯年輕的趨勢，功能年齡明顯輕者占22.48%，其比實際年齡小(14.71±7.60)歲，另有近50%的調(diào)查對象與其實際年齡相符，近28%的調(diào)查對象比其實際年齡大。總體上70%調(diào)查對象衰老程度與實際年齡相符或年輕，是比較理想的。縱向觀察提示，期望壽命從1840年的45.0歲增長到了2015年的71.9歲，每10年平均增加1.5歲[11]，這與包括抗/緩衰老方案在內(nèi)的醫(yī)療保健措施改善、經(jīng)濟水平提升和膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整密切相關(guān)。正如美國著名人口學(xué)家LOUIS所言，如今65歲人群身體狀態(tài)相當于過去50歲人群，即隨著科技、經(jīng)濟發(fā)展、生活水平改善，人群衰老減緩、生命質(zhì)量提升是必然趨勢[12]。

3.2 膳食類型與結(jié)構(gòu)和抗/緩衰老的關(guān)系

健康長壽以膳食營養(yǎng)為本，衰老快慢更是與飲食有密切聯(lián)系。本研究結(jié)果顯示，功能年齡與主食、葉菜類、根莖類、茄果豇豆類、瓜類、豆制品類、魚蝦類、蛋類、水果類、奶類、堅果類等攝入量及飲水量12個因素均相關(guān),但與畜肉類、家禽類、食用油、食鹽、食糖、香辛調(diào)味料攝入量無關(guān)。畜肉類、家禽類、食用油、食鹽與功能年齡無明顯相關(guān)性，可能與調(diào)查對象年齡較大，有意控制該類物質(zhì)攝入量有一定關(guān)系；而糖、香辛調(diào)味料由于在日常生活中普遍攝入量較少，可能與信息收集不便有一定關(guān)系。此外，對三大宏量營養(yǎng)素分析發(fā)現(xiàn)，功能年齡明顯輕者平均每周蛋白質(zhì)攝入量高于功能年齡明顯老者。現(xiàn)有研究表明，膳食蛋白質(zhì)除了為機體提供足夠營養(yǎng)成分及生理活性物質(zhì)外，還可以為神經(jīng)遞質(zhì)的生產(chǎn)提供氨基酸供應(yīng)[13]，有學(xué)者利用色氨酸補充劑改善了健康婦女的認知，延緩其衰老[14-16]。值得注意的是，礦物質(zhì)分析結(jié)果顯示除鋅外，鈣、鐵、硒、銅、錳5種礦物質(zhì)的攝入量明顯輕者均高于明顯老者。現(xiàn)有研究表明，鋅是DNA聚合酶和RNA聚合酶的組成成分且可提高兩種酶的活性，增強DNA的復(fù)制能力和修復(fù)功能，延緩細胞衰老[17]。但本研究尚未獲得該結(jié)論，具體原因尚待進一步探索。

3.3 抗/緩衰老的決策樹模型

決策樹模型作為一種重要的數(shù)據(jù)挖掘方法，能夠反映事物的科學(xué)性，該模型被用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域探討某些因素，揭示事物的相互關(guān)系。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，該模型常用于疾病風(fēng)險預(yù)測、確定相關(guān)影響因素及篩選變量等，且已有諸多研究實例證實其具有可靠性[18]。

本文采用決策樹C5.0模型，建模樣本量較大，利用了30%的樣本量作為驗證集(170人)，該模型的分類正確率較高，均在75%以上，其Kappa值均>0.50，達到中高度一致，結(jié)果具有一定的可靠性。所優(yōu)化的6套抗/緩衰老方案，第6、5套比較理想，其明顯年輕的貢獻率分別為83.33%、81.25%，但就其方案的內(nèi)容看，還是顯得比較單薄。

3.4 本研究的局限性

本次研究僅是一次探索性研究，所提示的抗/緩衰老飲食因素對進一步科學(xué)、合理地飲食具有指導(dǎo)意義，但也存在一些不足：(1)模型的選擇單一，缺乏多個模型間的比較和對照；(2)研究對象僅局限在南昌地區(qū)的城市居民，且大多是南方人，其與北方人群在飲食類型與結(jié)構(gòu)上存在較大差異，人群代表性有待加強；(3)由于居民飲食攝入方式多，除了種類繁多的一日三餐，可能還包括零食、飲料等，精確計重較為困難，在膳食調(diào)查中大多只能以頻率、估重等方式進行，一定程度上對研究結(jié)果帶來偏倚；(4)食品的營養(yǎng)成分換算只能以居民最常食用的某些食物替代，很難做到十分全面，難以獲得調(diào)查對象飲食攝入的精確種類和量。這些不足有待今后研究中加以克服。