超重与肥胖是心血管疾病、癌症等慢性非传染性疾病负担的主要危险因素，全球疾病负担报告显示近年来高BMI造成的全因死亡风险排名从1999年的第9位升至2017年的第4位，造成472万人口死亡和1.48亿伤残调整寿命年（disability-adjusted life-years，DALYs）^[1-2]。2015年全球成人肥胖人数为6.04亿并仍在迅速增加，1990-2017年中国高BMI人群的增长幅度位列十大危险因素榜首，高达185%，给公共卫生领域带来了巨大的负担与挑战^[3-4]。目前多数BMI的特征分析基于一般人群展开，关于双生子这一特殊人群的描述较少^[5-7]。中国双生子登记系统（Chinese National Twin Registry，CNTR）是中国最大的双生子资源库，是遗传流行病学和病因研究的宝贵资源^[8]。双生子由于宫内环境的特殊性，其BMI的分布特征可能与其他人群不同。而双生子人群特有的分布特征又能够提示遗传和环境因素对BMI的作用大小，补充说明一般人群的研究结果。本研究旨在利用CNTR中≥18岁的登记数据，描述成年双生子BMI的分布状况，为认识我国成年双生子人群的超重和肥胖提供基础数据，为今后BMI的遗传流行病学研究和病因学提供线索和依据。

对象与方法

1. 研究对象：基于CNTR 2010-2018年在山东省、浙江省、江苏省、四川省、北京市、上海市、天津市、青海省、黑龙江省、河北省、云南省11个项目地区获得的124 780名研究对象的登记数据，剔除信息登记时未满18岁（n=55 439）、双生子对信息均登记不全或重复（n=1 304）、三胞胎或单胞胎（n=1 482）、身高、体重等关键变量缺失或异常（n=1 105）的双胞胎研究对象，最终纳入65 450个（32 725对）成年双生子进行分析。所有研究对象均已签署知情同意书，研究方案通过北京大学生物医学伦理委员会审核批准（IRB00001052-11029/14021）。

2. 研究变量：通过CNTR统一的问卷调查获取研究对象的一般人口学信息（包括性别、年龄、地区、文化程度、婚姻状况等）。身高、体重等变量通过问卷调查时调查对象自报获得，分别精确至0.1。

11个项目地区按照秦岭-淮河为界划分南北方，山东省、北京市、天津市、河北省、黑龙江省为北方，浙江省、江苏省、四川省、上海市、青海省及云南省为南方。年龄多分类分组划分为18~、30~、40~、50~和≥60岁组，二分类分组为18~和50~岁组。鉴于婚姻状况可能对超重及肥胖存在影响，将婚姻状况细分为在婚、离异或丧偶、未婚3类。文化程度也是超重和肥胖的影响因素，将其细分为小学及以下、初/高中、大学及以上组。

本研究以登记时自报的身高体重计算研究对象的BMI（kg/m²）=体重（kg）/身高（m）²。按照2013年中国《成人体重判定》BMI分组标准将研究对象分为4组^[9]：低体重（BMI < 18.5 kg/m²）、正常体重（18.5 kg/m² ≤BMI < 24.0 kg/m²）、超重（24.0 kg/m²≤ BMI < 28.0 kg/m²）、肥胖（BMI≥28.0 kg/m²）。对内BMI差异定义为双生子对内两成员BMI之差的绝对值，BMI一致率定义为按照BMI分组标准分组一致的双生子对占全部双生子对的比例，BMI不一致率定义为按照BMI分组标准分组不一致的双生子对占全部双生子对的比例。

双生子卵型判定结合问卷问题“双生子两人长得像不像”以及性别、年龄进行判定^[10]，性别、年龄相同且长得像判定为同卵双生子（monzygotic twins，MZ），长得不像或性别不同则判定为异卵双生子（dizygotic twins，DZ）。本课题组已评估问卷法判断的卵型结果与基因鉴定的“金标准法”一致率达0.88^[10]，具有较高的准确性，适用于流行病学人群调查。

3. 质量控制：CNTR在研究设计、现场实施、数据收集阶段均具有完善的三级质量控制体系，所有调查员均经统一的规范化培训，保证现场调查数据的质量。在分析数据前，对数据进行了质量评估和数据清理，剔除身高、体重关键变量缺失或异常的研究对象，协变量数据完整率除婚姻状况、文化程度为85%外其余均为100%，未发现逻辑错误。

4. 统计学分析：由于双生子对两个成员间的非独立性，采用随机效应模型（random effect model，REM）的多项logistic回归、线性回归，双生子对编号（即每一对双生子共同的编号）为随机效应。模型调整卵型、性别、地区和年龄，计算在不同卵型和人群特征的超重和肥胖率。并进一步利用双生子对匹配的特点，在同性别双生子对内描述BMI差异和BMI一致率的人群和地区分布情况。其中分类变量采用调整后的构成比指标描述，连续变量采用x±s表示，对内双生子的身高、体重、BMI差采用P₅₀（P₂₅，P₇₅）描述。所有统计分析均使用Stata 16.0软件，以P < 0.05为差异有统计学意义。

结果

1. 一般情况：共纳入32 725对成年双生子，其中MZ为17 124对（52.3%），全部研究对象年龄（34.6±12.4）岁，男性占57.6%，北方地区占51.5%，同性别双生子对占79.7%。MZ和DZ的年龄、性别、地区差异有统计学意义（P < 0.001），MZ的平均年龄较DZ偏大，在婚者比例较高，但大学及以上文化程度的比例较低。

研究对象总体平均BMI为22.5 kg/m²，MZ与DZ差异无统计学意义（P=0.08）。根据我国基于BMI的超重与肥胖定义标准，本研究的成年双生子人群总体超重率为23.7%，肥胖率为4.9%。不同卵型的超重与肥胖率不同，但差异无统计学意义。不同卵型双生子对内的身高差、体重差以及BMI差不同，均表现为MZ差异低于DZ，且差异有统计学意义（P < 0.001），见表 1。提示遗传可能在其中发挥作用。

2. 不同卵型BMI的分布现况：以超重和肥胖作为BMI的描述重点，发现研究对象的BMI在不同人群特征和地区间存在差异。具体表现为男性高于女性（P < 0.001），50~59岁组的超重和肥胖率更高，随年龄的增长超重和肥胖率呈先增长后下降的趋势（趋势性检验P < 0.001）。11省（市）中，北京市肥胖率最高（7.7%），其次是河北省、天津市和山东省，最低为四川省、云南省、青海省，超重率的地区分布与肥胖率基本一致，北方的超重和肥胖率均高于南方（P < 0.001）。与小学及以下者相比，文化程度为大学及以上者的肥胖率较低（P < 0.001），在婚人群超重和肥胖率比离异或丧偶、未婚者高（趋势性检验P < 0.001）。

双生子对中先出生者超重和肥胖率分别为23.9%、5.1%，高于其同胞（23.5%、4.6%），差异有统计学意义（P < 0.05）。不同卵型间的超重率和肥胖率差异无统计学意义，在不同人群特征和地区亚组分析中也未发现卵型间差异有统计学意义（P > 0.05）。见表 2。

3. 同性别双生子对BMI差异分布：为探讨遗传和共享环境因素的影响，进一步分卵型进行同性别双生子对内BMI差异分析（BMI差异为双生子对内两成员BMI之差的绝对值），同性别双生子中除DZ对内身高、体重及对内BMI差异缩小外，其余特征分布与在全部双生子中分析结果类似。如图 1A所示，DZ的对内BMI差异始终高于MZ（P < 0.001），并且随着年龄的增长双生子对内的BMI差异增大，在MZ中年龄趋势有统计学意义（趋势性检验P < 0.001），在不同性别中MZ年龄趋势也依旧保持稳定（趋势性检验P < 0.001，图 1B，C）。对内BMI差异的卵型间差异随年龄发生改变，提示BMI可能受到遗传和环境因素的影响且作用的大小可能会随着年龄的增长发生变化。不同卵型双生子对BMI差异的性别和地区分布分析中未发现性别差异（P=0.124），但北方高于南方（P < 0.001），同性别DZ对内的BMI差异仍高于同性别MZ（P < 0.001），差异有统计学意义（图 1D，E）。见表 3。

4. 同性别双生子对BMI一致率的分布：比较MZ和DZ的表型一致率是确定该表型是否具有遗传度的经典方法^[11]，MZ表型一致率大于DZ，不一致率低于DZ，则提示该表型具有遗传度。为避免性别的影响，在同性别双生子对中描述MZ和DZ双生子BMI一致率，并检验2种卵型的双生子表型一致率差异是否有统计学意义。若MZ双生子的BMI一致率大于DZ双生子，BMI不一致率低于DZ，则提示BMI可能受遗传因素的影响，遗传度不为零。全部同性别双生子对中15.07%为均超重，2.46%为均肥胖。MZ中BMI一致率高于DZ，其中MZ均超重、均肥胖的比例为16.39%、2.83%，DZ为12.44%、1.71%。DZ中BMI不一致率高于MZ，且出现低体重-超重（0.66%）、低体重-肥胖（0.13%）的极端差异双生子对比例高于MZ（分别为0.12%、0.06%），提示即使在成人期，遗传因素对BMI仍然存在着一定影响。见表 4。

进一步进行性别、地区和年龄分层后发现，不同性别、地区和年龄分组的BMI一致率均为MZ高于DZ，BMI不一致率为MZ低于DZ，且差异有统计学意义（表 5）。提示肥胖/超重在该双生子人群不同性别、地区和年龄亚组中遗传度均不为零，结果较为稳健。在不同性别、地区、年龄组中，BMI一致率存在差异，男性高于女性，南方高于北方，低年龄组高于高年龄组，差异均有统计学意义（P < 0.05）。

讨论

本研究基于CNTR在11个地区募集的登记数据，最终纳入32 725对双生子分析成年双生子人群BMI的分布特征。本研究双生子人群总体平均BMI为22.5 kg/m²，超重率和肥胖率分别为23.7%、4.9%。研究发现双生子人群的BMI分布特征存在人群和地区差异。

总体而言，本研究结果与既往一般人群研究结果基本一致，具体表现为男性的超重和肥胖率高于女性^[12-13]，北方高于南方^[14]，文化程度高者具有较低的超重率和肥胖率^[15]，已婚者高于未婚者^[16]。这可能与机体的脂质代谢率、生活习惯和风俗、经济发展水平、体力活动、膳食及遗传、基因环境交互作用等因素相关^[17-19]。文化程度高者超重和肥胖率低可能是具有较高的健康认知，未婚或离异丧偶人群超重肥胖率低可能由于身材维持成本、外貌的重视程度、经济水平、生活压力和心理压力的不同所致^[16]。因此双生子作为特殊人群，其BMI分布也符合一般人群的共性。双生子人群本属于人群一部分，双生子的特殊性是能发现遗传、环境因素的作用大小和方向，进而补充说明一般人群研究结果。

此外，研究还发现一些双生子特有的研究结果：先出生的双生子超重肥胖率高于后出生的双生子，可能是产前因素的长期影响，由于先出生的双生子出生体重较高，宫内发育也具有较大优势，导致成年后的体格指标高于后出生的同胞^[20-21]；不同卵型之间的超重肥胖率差异并无统计学意义，且在不同人群特征亚组中结果保持稳健，表明MZ和DZ之间具有可比性，因而比较不同卵型的BMI差异和BMI一致率的分布可能提示遗传因素对BMI的作用，从而为进一步深入开展BMI的遗传学和病因学研究提供线索和依据。

双生子的特殊性在于能提示遗传和环境因素对表型的作用。国外研究报告BMI遗传度范围为0.47~0.90^{[9, 22]}，中国双生子人群中BMI的遗传度约为0.11~0.81^{[13, 23-24]}，表明BMI为中高度可遗传的性状。本研究同性别双生子对内分析结果进一步验证了BMI可能受到遗传因素影响，并发现遗传因素的作用可能随着年龄的增长会发生改变。

既往研究发现随着年龄的增长，遗传对BMI的影响逐渐降低^[24]，特殊环境因素的影响增大^[25]，国外一篇纳入12个国家研究的Meta分析发现年龄越小，BMI的遗传度越高^[26]。基于40个双生子队列研究发现遗传对男性BMI的贡献率从20~30岁的77%在70~79岁可能降至57%^[27]，BMI的遗传度在成年初期增高后降低直至衰老^[28]。有研究表明，随着年龄的增长与体重调节相关的基因表达可能会随着衰老而关闭或开启，从而导致遗传作用的变化^[29]。BMI是基于身高、体重计算获得，身高在成年后几乎不变，Meta分析发现身高的遗传度在13岁左右已达到最高（男性0.83，女性0.76）^[30]，成年后到中年后期BMI的变化主要是脂肪量的增加，而进入老年期后脂肪减少^[31]，环境因素在BMI的变化轨迹中的作用随着年龄增加而增大，遗传因素的作用降低^[27]。

目前不同性别的BMI遗传度研究结果尚不一致，在不同研究中报告的有统计学意义的结果可能出现BMI遗传度无性别差异^[22]、男性高于女性^[27]或女性高于男性^[32]。本文中男性BMI一致率高于女性，可能是由于不同性别的遗传学基础存在差异所致^[32]。研究还发现南方地区的BMI一致性高于北方，BMI对内差异低于北方。已有研究显示，四川、江苏地区BMI的遗传度高于黑龙江、天津等北方地区^[13]。近年来相关研究也发现在国内生产总值（GDP）越高的地区，BMI的遗传度越高，中等GDP但处于快速发展地区的BMI遗传度较低^[26]。

本研究具有一定的优势。目前，国内少有研究关注双生子人群的BMI分布特征。本研究基于CNTR，样本量较大，是国内较少关注双生子人群的BMI分布情况的大样本研究。大样本的优势使得研究结果更为稳定，更能准确提供对双生子这一特殊人群BMI的认识。同时本研究以双生子人群为研究对象，利用其特殊性，描述双生子对内BMI的差异分布及一致率的卵型差异，提示BMI可能受到遗传作用的影响，能为进一步探讨遗传和环境因素对BMI的影响研究提供基础依据。本研究也存在局限性。研究对象的身高、体重等关键信息及其他人群特征均通过自报获得，因此研究结果可能存在信息偏倚。但是本项目组既往分析结果显示自报与测量信息的相关性高达0.88~0.90，因此自报信息的准确性可接受^[13]。

综上所述，本研究通过CNTR项目覆盖11省（市）的32 725对双生子数据分析发现双生子人群的BMI分布存在人群和地区差异，既符合一般人群的规律，又有双生子自身特点。双生子对内差异分析提示BMI为可遗传的性状，且遗传作用可能随年龄增长发生变化，为进一步开展BMI的病因学研究提供了线索和依据。如何同时针对不同年龄段的人群开展不同力度的环境干预可能成为超重与肥胖防控领域的新挑战。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突