膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)與老年人低認(rèn)知功能的劑量-反應(yīng)關(guān)系

高 蓉,栗卓倩,王 敏,高變芳,徐 玥,韓彥青,,余紅梅,,(山西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室,太原 0000;山西醫(yī)科大學(xué)附屬心血管病醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科;重大疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;煤炭環(huán)境致病與防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;通訊作者,E-mail:chenhanyanqing@6.com;共同通訊作者,E-mail:yu@sxmu.edu.cn)

隨著醫(yī)療水平的不斷提升和人均預(yù)期壽命的不斷提高,患有癡呆癥和認(rèn)知能力下降的人口數(shù)量在不斷增加。根據(jù)《柳葉刀》的研究估計(jì),由于人口老齡化和人口增長(zhǎng),全球阿爾茲海默病患者預(yù)計(jì)到2050年將增長(zhǎng)至1.5億[1]?！?018年全球阿爾茨海默病報(bào)告》顯示,2030年在癡呆癥上的總花費(fèi)預(yù)計(jì)將增加為2萬(wàn)億美元[2]。不幸的是,一旦診斷出癡呆癥,目前幾乎沒(méi)有有效的治療方法。因此,通過(guò)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)來(lái)延緩認(rèn)知能力的下降對(duì)公共衛(wèi)生具有重大意義。根據(jù)既往研究,葉黃素和玉米黃質(zhì)作為可在大腦中積累的膳食類胡蘿卜素,會(huì)影響老年人的認(rèn)知功能[3]。Yuan等[4]的研究表明,長(zhǎng)期攝入葉黃素和玉米黃質(zhì)與老年女性主觀認(rèn)知功能呈正相關(guān)。盡管一些研究結(jié)果已經(jīng)表明葉黃素和玉米黃質(zhì)在多個(gè)領(lǐng)域?qū)φJ(rèn)知功能的重要性,但是大部分研究局限于中青年人群,基于老年人群的最新研究較少;此外常規(guī)研究由于因變量和自變量不滿足線性關(guān)系[5],從而將葉黃素和玉米黃質(zhì)作為分類變量納入模型進(jìn)行分析,無(wú)法觀察到在葉黃素和玉米黃質(zhì)的細(xì)微變化下,認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)。

本文使用NHANES數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)探索膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與老年人認(rèn)知功能的關(guān)聯(lián),通過(guò)限制立方樣條回歸模型研究葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與認(rèn)知功能下降可能的劑量-反應(yīng)關(guān)系,進(jìn)而為老年人膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)補(bǔ)充劑量提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的數(shù)據(jù)來(lái)自NHANES[6]。NHANES數(shù)據(jù)庫(kù)是由美國(guó)疾病預(yù)防控制中心進(jìn)行的一項(xiàng)全國(guó)性的橫斷面調(diào)查,旨在評(píng)估美國(guó)居民的健康和營(yíng)養(yǎng)狀況。NHANES方案得到美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)中心研究倫理審查委員會(huì)的批準(zhǔn),所有參與者都簽署了知情同意書(shū)。本研究從NHANES數(shù)據(jù)庫(kù)中選取2011—2012年和2013—2014年(2011年1月至2014年12月)2個(gè)調(diào)查周期中年齡≥60歲的老年人作為研究對(duì)象,剔除缺少葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量報(bào)告者、缺乏完整神經(jīng)認(rèn)知功能測(cè)試數(shù)據(jù)者和缺少完整協(xié)變量者。最后,2 695例老年人被納入本研究。

1.2 變量選取

認(rèn)知功能評(píng)估由3項(xiàng)測(cè)試組成,包括用來(lái)評(píng)估短暫和延遲學(xué)習(xí)能力的阿爾茨海默病注冊(cè)協(xié)會(huì)單詞測(cè)試、用來(lái)測(cè)試語(yǔ)言流利性和執(zhí)行功能的語(yǔ)言流暢性測(cè)試和用來(lái)評(píng)價(jià)注意力、處理速度和工作記憶的數(shù)字符號(hào)替代測(cè)試。將上述3項(xiàng)測(cè)試分?jǐn)?shù)的總和作為總體認(rèn)知功能評(píng)分。認(rèn)知功能是否下降采用總體評(píng)分的第25百分位數(shù)為劃分點(diǎn)判定,低于該劃分點(diǎn)的為認(rèn)知功能降低,反之為認(rèn)知功能正常[7]。

葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量:對(duì)NHANES的每個(gè)周期2個(gè)24 h飲食回憶訪談來(lái)收集參與者的飲食數(shù)據(jù)。在NHANES訪問(wèn)期間先進(jìn)行一次面對(duì)面訪談以收集第一次24 h回憶,并在3～10 d后通過(guò)電話訪談以收集第二次24 h回憶。然后計(jì)算二次回憶期間的平均估計(jì)膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量(以mg計(jì)),如果沒(méi)有第二次回憶,則取第一次回憶的值。同時(shí)記錄了膳食補(bǔ)充劑的使用情況,葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量為膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與補(bǔ)充劑葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量之和。

參照既往研究[3,8],選取種族(墨西哥裔美國(guó)人、非西班牙裔白人、非西班牙裔黑人、其他西班牙裔或其他種族)、教育程度(低于高中學(xué)歷、高中畢業(yè)和大學(xué)或更高學(xué)歷)、吸煙(吸煙者、曾經(jīng)吸煙者、非吸煙者)、飲酒(根據(jù)問(wèn)題“每一年是否飲酒12杯?”分為飲酒和非飲酒)、體質(zhì)量指數(shù)(以18.5 kg/m2、25 kg/m2和30 kg/m2劃分為過(guò)瘦、正常、超重和肥胖)、糖尿病和中風(fēng)作為本研究的協(xié)變量。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 老年人認(rèn)知功能正常組和認(rèn)知功能下降組基線特征比較

本研究符合條件的研究對(duì)象共2 695例,其中男性1 324例,女性1 371例,平均年齡(69.1±6.6)歲。根據(jù)總體認(rèn)知功能評(píng)分的第25百分位數(shù)為劃分點(diǎn)判定,低于該劃分點(diǎn)的為低認(rèn)知功能組,反之為認(rèn)知功能正常組,其中認(rèn)知功能正常組有1 629例,低認(rèn)知功能組有1 066例。兩組在年齡、性別、種族、教育程度、飲酒情況、糖尿病、中風(fēng)、膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量以及葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,見(jiàn)表1)。與認(rèn)知功能正常組比較,低認(rèn)知功能組70～79歲和80歲及以上的人群所占比例明顯較高,糖尿病及中風(fēng)發(fā)生比例也明顯增高,此外,膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量以及葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);而體質(zhì)量指數(shù)、吸煙狀況和補(bǔ)充劑葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量在兩組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 認(rèn)知功能正常組和低認(rèn)知功能組老年人基線特征比較Table 1 Comparison of baseline characteristics of the elderly between cognitive normal group and low cognitive function group

2.2 葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與老年人認(rèn)知功能的Logistic回歸分析

將認(rèn)知功能是否下降作為因變量,膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量、葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量為自變量,分析老年人葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性。在調(diào)整協(xié)變量(年齡、性別、種族、教育程度和飲酒狀況)后,結(jié)果顯示,葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量為認(rèn)知功能的保護(hù)因素,與最低四分位數(shù)攝入量相比,葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量水平越高,認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)越低(見(jiàn)圖1)。

注:模型調(diào)整了年齡、性別、種族、教育程度和飲酒狀況變量。L:葉黃素,Z:玉米黃質(zhì)。根據(jù)四分位數(shù)將膳食L和Z攝入量以及膳食L和Z總攝入量分別分為4組,均用Q1、Q2、Q3、Q4表示;其中膳食L和Z攝入量:Q1(≤0.53 mg/d)、Q2(>0.53～0.94 mg/d)、Q3(>0.94～1.77 mg/d)、Q4(>1.77 mg/d);膳食L和Z總攝入量:Q1(≤0.57 mg/d)、Q2(>0.57～1.04 mg/d)、Q3(>1.04～1.92 mg/d)、Q4(>1.92 mg/d)。圖1 葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與老年人認(rèn)知功能的Logistic回歸森林圖Figure 1 Logistic regression forest plot of lutein and zeaxanthin intake and cognitive function in the elderly

2.3 葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與認(rèn)知功能下降的劑量-反應(yīng)關(guān)系

以葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量為自變量,整體認(rèn)知功能是否下降為因變量,應(yīng)用樣條函數(shù)與Logistic回歸相結(jié)合的限制性立方樣條回歸模型分析兩者關(guān)系,校正了性別、年齡、種族、教育程度和飲酒狀況等變量后,節(jié)點(diǎn)數(shù)為4個(gè)。按性別分層后,結(jié)果顯示,男性和女性的葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)均呈“L”形非線性劑量反應(yīng)關(guān)系(P非線性<0.01,見(jiàn)圖2)。在同樣“L”形趨勢(shì)的情況下,葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量是男性認(rèn)知功能下降的易感因素。由圖2可知,葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量≤3.94 mg/d時(shí),認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)隨攝入量的增加而減少,葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量>3.94 mg/d時(shí),認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)隨攝入量的增加而變化不明顯。

3 討論

隨著人口老齡化的急速加劇,癡呆已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的世界性問(wèn)題[9]。許多營(yíng)養(yǎng)因素與認(rèn)知能力下降有關(guān)[10]。氧化應(yīng)激是衰老過(guò)程中細(xì)胞損傷和神經(jīng)炎癥激活的一個(gè)必要因素[11]。氧化應(yīng)激的特征是產(chǎn)生的活性氧量與抗氧化劑消除的量之間存在不平衡[12]。既往一項(xiàng)研究表明,水果和蔬菜攝入量的增加與認(rèn)知障礙和癡呆的風(fēng)險(xiǎn)顯著降低相關(guān)[13]。玉米和綠色蔬菜中含有較多的葉黃素和玉米黃質(zhì)[14]。葉黃素和玉米黃質(zhì)是2種比較重要的類胡蘿卜素,它們既是抗氧化劑,又是抗炎劑。它們的抗氧化和抗炎作用可以減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān),維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài),并有助于優(yōu)化神經(jīng)認(rèn)知環(huán)境。

既往的研究主要是通過(guò)測(cè)量視網(wǎng)膜或血清中的葉黃素和玉米黃質(zhì)水平來(lái)發(fā)現(xiàn)與認(rèn)知功能的關(guān)聯(lián)性。Wang等[15]的一項(xiàng)系統(tǒng)綜述發(fā)現(xiàn)葉黃素和玉米黃質(zhì)膳食補(bǔ)充劑可能通過(guò)它們對(duì)視力的有益影響來(lái)保持更好的認(rèn)知功能。Power等[16]通過(guò)血液和視網(wǎng)膜中類胡蘿卜素測(cè)量分析得出結(jié)論,對(duì)于診斷為輕度認(rèn)知障礙的患者,及時(shí)補(bǔ)充葉黃素和玉米黃質(zhì)可能是改善認(rèn)知能力的有效方法。Yuan等[17]對(duì)芝加哥地區(qū)一項(xiàng)927人參與的隊(duì)列進(jìn)行7年隨訪發(fā)現(xiàn)葉黃素和玉米黃質(zhì)血漿濃度越高,阿爾茲海默病的危害越低,并且表明可能與抑制腦β淀粉樣蛋白沉積和原纖維形成有關(guān)。Devore等[18]對(duì)16 010名女護(hù)士人群進(jìn)行隨訪研究,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期食用富含葉黃素和玉米黃質(zhì)的食物與保持認(rèn)知功能之間存在潛在關(guān)系。本研究通過(guò)探討膳食中葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與認(rèn)知功能的關(guān)聯(lián),并且研究了葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與認(rèn)知功能下降的劑量-反應(yīng)關(guān)系。

本研究利用NHANES兩個(gè)周期的數(shù)據(jù)來(lái)分析具有代表性的老年人膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與總體認(rèn)知功能評(píng)分之間的關(guān)系,調(diào)整年齡、性別、種族、教育程度和飲酒情況后,葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與總體認(rèn)知功能評(píng)分呈正相關(guān),并且在不同性別中相關(guān)性一致。在限制性立方樣條回歸模型結(jié)果中,調(diào)整所有潛變量后,葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與總體認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān),兩者呈現(xiàn)近似“L”形的非線性關(guān)系。葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量為3.94 mg/d時(shí),認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)最低?？偟膩?lái)說(shuō),葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與認(rèn)知功能下降的風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)近似“L”形的非線性劑量反應(yīng)關(guān)系,并在性別亞組中顯示了相同的關(guān)聯(lián)。

葉黃素和玉米黃質(zhì)作為認(rèn)知功能的重要影響因素,被許多學(xué)者研究,但大部分研究多在中青年人群,本研究選取美國(guó)老年人的大規(guī)模樣本,取得了更有力的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。既往研究為了滿足因變量和自變量的線性關(guān)系,人為地將葉黃素和玉米黃質(zhì)作為分類變量進(jìn)行研究,忽略了葉黃素和玉米黃質(zhì)的連續(xù)性變化趨勢(shì),本研究利用限制性立方樣條回歸模型,可以較好地探討葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與總體認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)的劑量-反應(yīng)關(guān)系。

本研究仍存在一些局限性。首先由于是一項(xiàng)橫斷面研究,無(wú)法確定葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量與認(rèn)知功能之間的因果關(guān)系。其次,葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量是通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查而不是實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)量收集的,未來(lái)研究中需要進(jìn)一步通過(guò)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來(lái)探索葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量與認(rèn)知功能更準(zhǔn)確的關(guān)系。

綜上所述,本研究在美國(guó)大于等于60歲的老年人群中證明葉黃素和玉米黃質(zhì)總攝入量達(dá)到3.94 mg/d時(shí),認(rèn)知功能下降風(fēng)險(xiǎn)最低,而且男性更敏感,但是膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量是否越高越好,仍需進(jìn)一步研究。膳食葉黃素和玉米黃質(zhì)攝入量是一個(gè)值得關(guān)注的飲食因素,老年人可以適當(dāng)補(bǔ)充葉黃素和玉米黃質(zhì)從而延緩認(rèn)知功能的下降,以此來(lái)減輕家庭照料負(fù)擔(dān)。