儿童青少年体脂分布与肺功能的关联研究

林弘睿 钱艺 张金 孙慧慧 张田 万乃君 王立芳

我国儿童肥胖症发病率逐年增多。与1985年相比，2014年我国7岁以上学龄儿童肥胖率由0.5%增至7.3%[1]。儿童肥胖对全身各系统带来危害，儿童肥胖症患者的肺功能已受到关注。研究显示肥胖儿童肺功能低于健康儿童[2]。若儿童期即出现肺功能异常，在其青壮年期和老年期，肺功能都低于同龄人群，且慢性阻塞性肺病(COPD)的出现明显提前，与老年COPD的早发、重症密切相关[3]。既往研究评估肥胖多采用体重指数(BMI)，其主要缺点是不能区分中心性肥胖与外周性肥胖，也不能区分是脂肪或肌肉含量增多所致 BMI升高。本研究采用生物电阻抗法(bioelectric impedance analysis，BIA)研究肥胖儿童的体脂分布对儿童肺功能的的具体影响，为预防肥胖儿童成年后肺功能损害提供依据。

资料与方法

一、对象

招募 2019年01月到 2019年12月在北京积水潭医院儿科门诊就诊单纯性肥胖患儿。入选标准：(1)年龄6～14岁；(2)采用中国肥胖问题组发布的儿童肥胖标准：BMI超过同年龄、同性别的第95百分位为肥胖[4]，患儿符合单纯性肥胖诊断标准；(3)不限性别。排除标准：(1)纳入前4周内发生过呼吸道感染者；(2)伴循环系统、呼吸系统、神经肌肉系统、免疫系统等疾病者；(3)家族中有哮喘遗传病史者；(4)不能配合完成肺通气功能检测者。该研究得到北京积水潭医院伦理委员会的批准(批号：积伦科审字第2018-8-03号)，所有研究对象的监护人均签署知情同意书。

二、方法

1.体格生长指标测量 使用身高体重仪测量测量所有研究对象身高和体质量，受检患儿脱去外衣及鞋子，身高精确到0.1 cm。体质量精确到0.1 kg。BMI=体质量/身高2(kg/m2)。

2.体脂测量 体脂测量使用生物电阻抗法(bioelectrical impedance analysis，BIA)，仪器为四海华辰H-Key350八电极BIA检测仪。受试者空腹(尽量排空膀胱，测量前30分钟内不饮水)，穿轻便衣物测量，去除身上所有金属物品及饰品后赤足站在测量面板上，并充分接触电极后测量，记录全身脂肪量、四肢、躯干脂肪量及内脏脂肪面积(visceral fat area，VFA)等。体脂率(fat mass percentage，FMP)为全身脂肪量/体重，计算四肢-全身脂肪比(limb to total fat ratio，LTFR)、躯干-全身脂肪比(trunk to total fat ratio，TrTFR)、躯干-四肢脂肪比(trunk to limb fat ratio，TrLFR)和内脏-全身脂肪比(viscera to total fat ratio，VTFR)反映体内脂肪分布。

3 肺功能测定 采用德国CareFusion公司Spiro USB肺功能检测仪，由受过专门培训的技师专人操作。测定方法参考美国胸科协会(American Thoracic Society，ATS)、 欧洲呼吸协会(European Respiratory Society，ERS)和中国儿童肺通气功能检测指南推荐的程序和标准[5-6]，达到单次的质控标准和重复性质控标准。观察用力肺活量(forced vital capacity，FVC)、第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second，FEV1)、 第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比(简称1秒率， FEV1/FVC)、 呼气峰流量(peak expiratory flow，PEF)， FEF25、FEF50、FEF75(用力呼出25%、50%、75% 肺活量时的瞬间呼气流量)。

三、统计学分析

结 果

一、一般临床资料

共纳入107例肥胖患儿，男性58例(54.2%)，女性49例(45.8%)。年龄在6～12岁之间。肥胖男童的FMP、VFA、TrTFR、TrLFR高于肥胖女童，而FEV1%、FEV1/FVC%、PEF%、FEF25%低于女童，差异具有统计学意义(P值均<0.05)(见表1)。

表1 患儿一般情况

二、肥胖患儿BMI、FMP、VFA、LTFR、TrTFR、TrLFR、VTFR与肺功能的关系

Spearman相关分析结果显示， BMI与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF25%、FEF50%、FEF75%有显著相关性。FMP与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF25%、FEF50%、FEF75%有显著相关性。VFA与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF25%、FEF50%、FEF75%有显著相关性。TrTFR与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF25%、FEF50%、FEF75%有显著相关性。TrLFR与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF25%、FEF50%、FEF75%有显著相关性(见表2)。

表2 Spearman相关分析结果(r值)

三、肥胖患儿体脂分布对肺功能的偏相关分析

控制年龄后，肥胖男童，BMI与FVC%、FEV1%有显著负相关(r值为-0.292、-0.309，P值<0.05)，FMP与FVC%、FEV1%、PEF%呈负相关(r值为-0.311、-0.300、-0.063，P值<0.05)。VFA与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF50%、FEF75%负相关(r值为-0.262、-0.271、-0.264、-0.134、-0.034，P值<0.05)。TrLFR与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF50%、FEF75%负相关(r值为-0.216、-0.162、-0.271、-0.092、-0.132，P值<0.05)。TrLFR与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF50%、FEF75%负相关(r值为-0.216、-0.162、-0.271、-0.092、-0.132，P值<0.05)。肥胖女童，BMI与FVC%、FEV1%有显著负相关(r值为-0.094、-0.116，P值<0.05)，FMP与FVC%、FEV1%、PEF%呈负相关(r值为-0.183、-0.157、-0.068，P值<0.05)。VFA与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF50%、FEF75%负相关(r值为-0.214、-0.119、-0.020、-0.279、-0.245，P值<0.05)。TrLFR与FVC%、FEV1%、PEF%、FEF50%、FEF75%负相关(r值为-0.182、-0.281、-0.209、-0.076、-0.168，P值<0.05)(见表3)。

表3 BMI、FMP、VFA与体脂分布的偏相关分析(r值)

讨 论

肥胖已成为世界范围的公共卫生问题。肥胖对呼吸系统有多种不良影响，可导致肺顺应性下降，增加气道阻力，影响气体交换。研究发现，体重增长后肺功能下降，体重减轻后肺功能改善[7]。肥胖对于儿童肺功能的影响仍存在争议。我国对肥胖儿童肺功能的研究大多集中于BMI、腰围及腰臀比的影响，体成分测量经济方便无创，易获得身体成分数据，如内脏脂肪、脂肪分布或者肌肉含量，可以评估肥胖的类型和脂肪分布以及内脏脂肪，帮助早期识别肥胖导致的心肺疾病风险。本研究旨在分析肥胖儿童脂肪分布指标和肺功能指标的关系。

本研究发现BMI与FVC%、FEV1%呈负相关，这与既往研究结果相同。吴巾红等[8]研究发现，肥胖儿童FVC%、FEV1/FVC%较体重正常儿童低。黄锟等[9]发现儿童青少年随BMI上升，肺活量指数和单位面积最大通气量均呈下降趋势。但是，Ekström等[10]发现8岁肥胖和超重儿童FVC和FEV1更高，FEV1/FVC较低。随着体重增长，肌肉力量增加，可表现肺通气功能升高，但体重继续增加，过多脂肪堆积于胸部、腹部，膈肌上移，使肺的顺应性下降，导致限制性通气功能障碍，FVC下降，这可能是各研究结果不同的原因。BMI作为衡量肥胖的指标被广泛应用，但是它无法有效分辨肌肉组织和脂肪组织，儿童生长发育中，脂肪分布不依赖BMI的增长，应用BMI评价肥胖存在局限性。脂肪分布对心肺功能的不良影响与脂肪分布部位不同有关。肥胖被分为中心性肥胖和外周性肥胖，中心性肥胖更易引起代谢性疾病和心血管疾病。腰围用来诊断中心性肥胖，对内脏脂肪的相关性和预测性较BMI强[11]。Chen等[12]研究白人肥胖儿童发现，腰围与FVC、FEV1正相关，而与FEV1/FVC负相关。对中国儿童的研究发现，腰围与多项肺功能指标呈负相关[13-14]。造成儿童研究结果不同的原因可能是研究的人种不同，亚洲人较白人身体脂肪含量更高，更易发生中心性肥胖；相对白人儿童，我国儿童青春期出现稍晚也可能是结果不同的原因[14]。

内脏脂肪和皮下脂肪对肺功能影响不同。腰围无法完全评价内脏脂肪[15]。Mensink-Bout等[16]研究10岁儿童发现，独立于脂肪质量指数，内脏脂肪指数越高，FVC越高，FEV1/FVC越低。肥胖儿童存在气道发育不平衡，即肺实质和气道非对称发育，产生了肺组织大，气道相对小的情况，表现为FEV1和FVC正常或升高，FEV1/FVC降低。在成人，内脏脂肪对成年男性和女性的内脏脂肪与FVC和FEV1也呈负相关[17]。Huang等[18]以年轻成年人为研究对象，发现男性的内脏脂肪和女性的皮下脂肪与肺活量指数呈负相关。而本研究与成人肥胖患者的研究结果相似，内脏脂肪面积与FVC%、FEV1%都呈负相关，与FEV1/FVC%无明显关系，这可能与本研究纳入的研究对象在多年龄段有关。内脏脂肪影响肺功能的原因包括，第一，内脏脂肪聚集于胸部和腹部，胸腔受到挤压，使患者出现限制性通气功能障碍。第二，处在不同部位的脂肪组织有不同的代谢活动，内脏脂肪组织储存甘油三脂，也分泌多种信号分子、激素、前炎性细胞因子，使人体代谢失衡，造成低水平炎症状态。内脏脂肪脂解率高，产生大量游离脂肪酸，到达肝脏后，可引起肝糖原合成增加，高胰岛素血症及代谢综合征，也可以引起阻塞性通气功能异常。

中心性肥胖是肥胖相关性疾病最重要的影响因素。本研究分析躯干脂肪与四肢脂肪的比值和肺功能的关系，发现TrLFR除了与FVC%、FEV1%负相关，还与PEF%、FEF50%、FEF75%呈负相关，没有发现BMI、FMP与PEF%、FEF50%、FEF75%有关。说明全身肥胖并没有影响呼气流速和小气道功能，而躯干脂肪分布对肺功能影响更多。流行病学调查也显示肥胖增加儿童哮喘的发病率[19]。目前在肥胖哮喘病人中已发现2种主要表型，一种是早发哮喘，与过敏相关，患肥胖加重哮喘的症状；另一种是晚发非过敏性哮喘，在女性中多见，与中性粒细胞炎症相关。这其中的机制包括，肥胖时深呼吸减弱，功能残气量减少，补呼气量降低；同时气道反应性增加；还有脂肪释放的炎症因子在肺部慢性炎症中作用；近50年来，人们的生活方式发生巨大变化，饮食结构改变增加肥胖风险，比如西式饮食摄入高脂肪和高糖食物和低纤维食物，久坐、体育活动少降低了能量的消耗[20]。因此在诊治肥胖儿童时，除了BMI、腰围等，还要监测脂肪的分布。

本研究仍存在一些局限，首先，本研究为横断面研究，今后还需要进行更大规模的调查和纵向研究，如对肥胖程度进行分层，或者追踪生长发育过程中脂肪分布的变化，以评估儿童局部肥胖和肺功能损害之间的确切因果关系。第二，本研究仅就脂肪分布与肺功能的关系进行了讨论，没有具体脂肪分布位置，如胸内脂肪、胸部皮下脂肪与肺功能的关系进行进一步研究。

结 论

本研究发现，肥胖青少年BMI、FMP、VFA、TrLFR与FEV1%、FVC%呈负相关。同时，VFA、TrLFR还与PEF%、FEF50%、FEF75%呈负相关。中心性肥胖是肥胖青少年肺功能损害的重要因素。监测儿童肺功能时，要注意脂肪分布对肺功能的影响。