膳食葉黃素和玉米黃質與老年人低認知功能的劑量-反應關系

高 蓉,栗卓倩,王 敏,高變芳,徐 玥,韓彥青,,余紅梅,,(山西醫科大學公共衛生學院衛生統計學教研室,太原 0000;山西醫科大學附屬心血管病醫院神經內科;重大疾病風險評估山西省重點實驗室;煤炭環境致病與防治教育部重點實驗室;通訊作者,E-mail:chenhanyanqing@6.com;共同通訊作者,E-mail:yu@sxmu.edu.cn)

隨著醫療水平的不斷提升和人均預期壽命的不斷提高,患有癡呆癥和認知能力下降的人口數量在不斷增加。根據《柳葉刀》的研究估計,由于人口老齡化和人口增長,全球阿爾茲海默病患者預計到2050年將增長至1.5億[1]?！?018年全球阿爾茨海默病報告》顯示,2030年在癡呆癥上的總花費預計將增加為2萬億美元[2]。不幸的是,一旦診斷出癡呆癥,目前幾乎沒有有效的治療方法。因此,通過營養干預來延緩認知能力的下降對公共衛生具有重大意義。根據既往研究,葉黃素和玉米黃質作為可在大腦中積累的膳食類胡蘿卜素,會影響老年人的認知功能[3]。Yuan等[4]的研究表明,長期攝入葉黃素和玉米黃質與老年女性主觀認知功能呈正相關。盡管一些研究結果已經表明葉黃素和玉米黃質在多個領域對認知功能的重要性,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;此外常規研究由于因變量和自變量不滿足線性關系[5],從而將葉黃素和玉米黃質作為分類變量納入模型進行分析,無法觀察到在葉黃素和玉米黃質的細微變化下,認知功能下降風險的變化趨勢。

本文使用NHANES數據庫來探索膳食葉黃素和玉米黃質攝入量與老年人認知功能的關聯,通過限制立方樣條回歸模型研究葉黃素和玉米黃質總攝入量與認知功能下降可能的劑量-反應關系,進而為老年人膳食葉黃素和玉米黃質補充劑量提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究使用的數據來自NHANES[6]。NHANES數據庫是由美國疾病預防控制中心進行的一項全國性的橫斷面調查,旨在評估美國居民的健康和營養狀況。NHANES方案得到美國國家衛生統計中心研究倫理審查委員會的批準,所有參與者都簽署了知情同意書。本研究從NHANES數據庫中選取2011—2012年和2013—2014年(2011年1月至2014年12月)2個調查周期中年齡≥60歲的老年人作為研究對象,剔除缺少葉黃素和玉米黃質攝入量報告者、缺乏完整神經認知功能測試數據者和缺少完整協變量者。最后,2 695例老年人被納入本研究。

1.2 變量選取

認知功能評估由3項測試組成,包括用來評估短暫和延遲學習能力的阿爾茨海默病注冊協會單詞測試、用來測試語言流利性和執行功能的語言流暢性測試和用來評價注意力、處理速度和工作記憶的數字符號替代測試。將上述3項測試分數的總和作為總體認知功能評分。認知功能是否下降采用總體評分的第25百分位數為劃分點判定,低于該劃分點的為認知功能降低,反之為認知功能正常[7]。

葉黃素和玉米黃質攝入量:對NHANES的每個周期2個24 h飲食回憶訪談來收集參與者的飲食數據。在NHANES訪問期間先進行一次面對面訪談以收集第一次24 h回憶,并在3～10 d后通過電話訪談以收集第二次24 h回憶。然后計算二次回憶期間的平均估計膳食葉黃素和玉米黃質攝入量(以mg計),如果沒有第二次回憶,則取第一次回憶的值。同時記錄了膳食補充劑的使用情況,葉黃素和玉米黃質總攝入量為膳食葉黃素和玉米黃質攝入量與補充劑葉黃素和玉米黃質攝入量之和。

參照既往研究[3,8],選取種族(墨西哥裔美國人、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(低于高中學歷、高中畢業和大學或更高學歷)、吸煙(吸煙者、曾經吸煙者、非吸煙者)、飲酒(根據問題“每一年是否飲酒12杯?”分為飲酒和非飲酒)、體質量指數(以18.5 kg/m2、25 kg/m2和30 kg/m2劃分為過瘦、正常、超重和肥胖)、糖尿病和中風作為本研究的協變量。

1.3 統計學分析

2 結果

2.1 老年人認知功能正常組和認知功能下降組基線特征比較

本研究符合條件的研究對象共2 695例,其中男性1 324例,女性1 371例,平均年齡(69.1±6.6)歲。根據總體認知功能評分的第25百分位數為劃分點判定,低于該劃分點的為低認知功能組,反之為認知功能正常組,其中認知功能正常組有1 629例,低認知功能組有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、膳食葉黃素和玉米黃質攝入量以及葉黃素和玉米黃質總攝入量之間差異有統計學意義(P<0.05,見表1)。與認知功能正常組比較,低認知功能組70～79歲和80歲及以上的人群所占比例明顯較高,糖尿病及中風發生比例也明顯增高,此外,膳食葉黃素和玉米黃質攝入量以及葉黃素和玉米黃質總攝入量明顯降低,差異有統計學意義(P<0.05);而體質量指數、吸煙狀況和補充劑葉黃素和玉米黃質攝入量在兩組間差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 認知功能正常組和低認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 葉黃素和玉米黃質攝入量與老年人認知功能的Logistic回歸分析

將認知功能是否下降作為因變量,膳食葉黃素和玉米黃質攝入量、葉黃素和玉米黃質總攝入量為自變量,分析老年人葉黃素和玉米黃質攝入量與認知功能下降風險的相關性。在調整協變量(年齡、性別、種族、教育程度和飲酒狀況)后,結果顯示,葉黃素和玉米黃質總攝入量為認知功能的保護因素,與最低四分位數攝入量相比,葉黃素和玉米黃質攝入量水平越高,認知功能下降風險越低(見圖1)。

注:模型調整了年齡、性別、種族、教育程度和飲酒狀況變量。L:葉黃素,Z:玉米黃質。根據四分位數將膳食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 葉黃素和玉米黃質攝入量與老年人認知功能的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 葉黃素和玉米黃質總攝入量與認知功能下降的劑量-反應關系

以葉黃素和玉米黃質總攝入量為自變量,整體認知功能是否下降為因變量,應用樣條函數與Logistic回歸相結合的限制性立方樣條回歸模型分析兩者關系,校正了性別、年齡、種族、教育程度和飲酒狀況等變量后,節點數為4個。按性別分層后,結果顯示,男性和女性的葉黃素和玉米黃質總攝入量與認知功能下降風險均呈“L”形非線性劑量反應關系(P非線性<0.01,見圖2)。在同樣“L”形趨勢的情況下,葉黃素和玉米黃質總攝入量是男性認知功能下降的易感因素。由圖2可知,葉黃素和玉米黃質總攝入量≤3.94 mg/d時,認知功能下降風險隨攝入量的增加而減少,葉黃素和玉米黃質總攝入量>3.94 mg/d時,認知功能下降風險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,癡呆已經成為一個亟待解決的世界性問題[9]。許多營養因素與認知能力下降有關[10]。氧化應激是衰老過程中細胞損傷和神經炎癥激活的一個必要因素[11]。氧化應激的特征是產生的活性氧量與抗氧化劑消除的量之間存在不平衡[12]。既往一項研究表明,水果和蔬菜攝入量的增加與認知障礙和癡呆的風險顯著降低相關[13]。玉米和綠色蔬菜中含有較多的葉黃素和玉米黃質[14]。葉黃素和玉米黃質是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知負擔,維持中樞神經系統的穩態,并有助于優化神經認知環境。

既往的研究主要是通過測量視網膜或血清中的葉黃素和玉米黃質水平來發現與認知功能的關聯性。Wang等[15]的一項系統綜述發現葉黃素和玉米黃質膳食補充劑可能通過它們對視力的有益影響來保持更好的認知功能。Power等[16]通過血液和視網膜中類胡蘿卜素測量分析得出結論,對于診斷為輕度認知障礙的患者,及時補充葉黃素和玉米黃質可能是改善認知能力的有效方法。Yuan等[17]對芝加哥地區一項927人參與的隊列進行7年隨訪發現葉黃素和玉米黃質血漿濃度越高,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。Devore等[18]對16 010名女護士人群進行隨訪研究,發現長期食用富含葉黃素和玉米黃質的食物與保持認知功能之間存在潛在關系。本研究通過探討膳食中葉黃素和玉米黃質攝入量與認知功能的關聯,并且研究了葉黃素和玉米黃質總攝入量與認知功能下降的劑量-反應關系。

本研究利用NHANES兩個周期的數據來分析具有代表性的老年人膳食葉黃素和玉米黃質攝入量與總體認知功能評分之間的關系,調整年齡、性別、種族、教育程度和飲酒情況后,葉黃素和玉米黃質總攝入量與總體認知功能評分呈正相關,并且在不同性別中相關性一致。在限制性立方樣條回歸模型結果中,調整所有潛變量后,葉黃素和玉米黃質總攝入量與總體認知功能下降風險呈負相關,兩者呈現近似“L”形的非線性關系。葉黃素和玉米黃質總攝入量為3.94 mg/d時,認知功能下降風險最低?？偟膩碚f,葉黃素和玉米黃質總攝入量與認知功能下降的風險呈現近似“L”形的非線性劑量反應關系,并在性別亞組中顯示了相同的關聯。

葉黃素和玉米黃質作為認知功能的重要影響因素,被許多學者研究,但大部分研究多在中青年人群,本研究選取美國老年人的大規模樣本,取得了更有力的統計結果。既往研究為了滿足因變量和自變量的線性關系,人為地將葉黃素和玉米黃質作為分類變量進行研究,忽略了葉黃素和玉米黃質的連續性變化趨勢,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總攝入量與總體認知功能下降風險的劑量-反應關系。

本研究仍存在一些局限性。首先由于是一項橫斷面研究,無法確定葉黃素和玉米黃質總攝入量與認知功能之間的因果關系。其次,葉黃素和玉米黃質攝入量是通過問卷調查而不是實驗室檢測量收集的,未來研究中需要進一步通過隨機對照試驗來探索葉黃素和玉米黃質攝入量與認知功能更準確的關系。

綜上所述,本研究在美國大于等于60歲的老年人群中證明葉黃素和玉米黃質總攝入量達到3.94 mg/d時,認知功能下降風險最低,而且男性更敏感,但是膳食葉黃素和玉米黃質攝入量是否越高越好,仍需進一步研究。膳食葉黃素和玉米黃質攝入量是一個值得關注的飲食因素,老年人可以適當補充葉黃素和玉米黃質從而延緩認知功能的下降,以此來減輕家庭照料負擔。