骨折严重降低中老年人的生活质量,随着人口老龄化,给社会和家庭造成越来越沉重的负担。中老年人骨折发生与膳食营养和其他生活方式危险因素有关。目前临床上普遍认为改善膳食钙营养和应用钙补充剂具有治疗骨质疏松和预防骨折的作用,其依据一方面强调我国居民膳食钙摄入量普遍达不到营养推荐量,另一方面片面地引用一些白种人的研究报道。
最新的系统综述分析了以白种人为主的队列研究和随机临床试验,结果显示包括膳食和补充剂在内的钙摄入量与骨折风险没有关联[1-2]。而日本[3-4]和海外华人[5]钙摄入量与骨折风险的队列研究,结果尚不一致。大陆[6-7]和香港[8-9]的回顾性病例-对照研究,所观察到的钙营养与骨折风险的关联,因受到膳食和其他危险因素的回忆偏倚和对照的选择偏倚等影响,在研究设计上存在一定的局限。
由此,为避免上述研究中存在的诸多不确定性,本研究以1991年参加中国健康与营养调查(China Health and Nutrition Survey,CHNS)、年满50周岁并在后续随访中自报首次发生任意骨折的中老年人为病例,按照性别、年龄、随访时间、城乡、体质量指数(body mass index,BMI)、体力活动水平匹配对照,分析其随访期间膳食钙摄入量和其他相关危险因素与骨折发生的关联,探讨不同膳食钙摄入量对骨折发生风险的影响。
资料与方法 数据来源本研究原始数据来源于中国健康与营养调查(CHNS)(http://www.cpc.unc.edu/projects/china)。该项目由国家营养与食品安全研究所、中国疾病控制和预防中心、卡罗莱纳人口中心、北卡罗莱纳大学教堂山分校、美国国立卫生研究院(R01-HD30880、DK056350 R01-HD38700)和Fogarty国际中心共同合作完成,始于1989年,并在1991年、1993年、1997年、2000年、2004年、2006年、2009年和2011年进行了追踪随访,所涉及的省份有黑龙江、辽宁、江苏、山东、河南、湖北、湖南、广西和贵州等。此项目经中国疾病预防控制中心营养与健康所伦理审查委员会批准,调查对象均签署知情同意书。因1989年仅纳入了20~45岁的中青年人,所以本研究以1991年调查作为基线,选取的是参与1991年调查、年满50周岁且至少随访1次的调查者。1991年共调查16 066人,12 942人完成问卷调查,2 647人为年满50周岁者,其中520人仅参加1991年基线调查,无后续的随访研究,因此本队列共纳入2 127人。从中剔除1991年基线调查时已发生骨折者89人、膳食数据缺失者9人、骨折信息缺失者473人,最终可用于巢式病例-对照研究的样本量为1 556人。
病例选择:根据调查对象被要求报告是否发生骨折、第一次骨折发生年龄、共发生骨折次数,选取1991-2011年调查中自报首次发生任意骨折的个体做为研究病例。
对照选择:对照组的选择根据匹配设计的原则,按照性别、年龄(±3岁)、随访时间、城乡、体力活动水平和BMI (±2 kg/m2),以1:1的比例从该队列中为每例病例匹配1位非骨折个体作为对照。其中随访时间的匹配严格考虑到病例与对照在入组时间和出组时间上的异质性,保证可比性。
膳食营养素计算CHNS 1991-2011年间的每次随访膳食调查均采用24 h回顾法进行连续3 d个人膳食调查,同时利用“称重法”记录家庭食用油和调味品消费量。有研究表明,使用该方法可使个体膳食和营养素的摄入数据的质量得到保证[10]。为了反映个体长期的钙摄入水平,本研究首先计算各次随访调查平均每天营养素摄入量。然后计算个体随访期间的累计平均营养素摄入量,最后使用残差模型[11]计算得到分性别调整总能量摄入(平均总能量摄入:男性,10 514 kJ/d;女性,9 096 kJ/d)的累计平均营养素摄入量。
统计学方法采用巢式病例-对照研究方法。使用IBM SPSS Statistics 20软件包对数据进行统计分析。计量资料用均数±标准差(x±s)表示,组间比较用配对t检验;计数资料用频数(%)描述分布,组间比较用χ2检验。除匹配因素外,将单因素分析中P≤0.1的变量纳入多因素分析。多因素分层分析采用条件Logistic回归模型,按照对照组的膳食钙摄入量分为3层,研究因素及赋值方法见表 1,计算各层骨折病例和对照经多因素调整后的OR值,以P < 0.05为差异有统计学意义。
项目 | 赋值 |
年龄(岁) | 实际值 |
随访时间(年) | 实际值 |
城乡 | 0:城市;1:乡村 |
体力活动水平[12] | 实际值 |
BMI (kg/m2) | 实际值 |
是否工作 | 0:否;1:是 |
是否吸烟 | 0:否;1:是 |
身高(cm) | 实际值 |
文化程度 | 0:初中及以下;1:高中及以上 |
是否饮茶 | 0:否;1:是 |
是否饮酒 | 0:否;1:是 |
户外活动时间(min/d) | 0: < 30;1:30~120;2:≥120 |
收入水平 | 0:低;1:中;2:高 |
日照指数(kWh/m2·d) | 实际值 |
能量摄入量(kJ/d) | 实际值 |
蛋白质摄入量(g/d) | 实际值 |
维生素A摄入量(μgRE/d) | 实际值 |
钙摄入量(mg/d) | 实际值 |
磷摄入量(mg/d) | 实际值 |
钾摄入量(mg/d) | 实际值 |
钠摄入量(mg/d) | 实际值 |
镁摄入量(mg/d) | 实际值 |
BMI:体质量指数 |
随访期间共自报首次发生任意骨折患者131例,无合适匹配对照者2例(1.5%),最终纳入病例129例。共纳入病例与对照129对,其中男性39对,女性90对。研究对象的基本信息及骨折相关危险因素的差异见表 2。调整总能量摄入的累计平均膳食钙摄入量病例组与对照组比较差异均无统计学意义[男性:病例组(461±131) mg/d和对照组(419±142) mg/d,P=0.147;女性:病例组(396±123) mg/d和对照组(394±136) mg/d,P=0.891)]。除女性饮茶史(P=0.003)外,病例组和对照组的年龄、BMI、体力活动水平、吸烟史、户外活动时间、光照、膳食能量、蛋白质、磷等营养素摄入量差异无统计学意义(P > 0.05)。
项目 | 男性 | 女性 | |||||
病例(n=39) | 对照(n=39) | P | 病例(n=90) | 对照(n=90) | P | ||
年龄(岁) | 59.6±5.8 | 59.2±6.1 | 0.663 | 59.5±6.3 | 59.6±5.9 | 0.897 | |
随访时间(年) | 10.8±5.0 | 10.6±5.2 | 0.748 | 11.1±5.6 | 10.9±5.5 | 0.746 | |
城乡 | 12(30.8) | 12(30.8) | 1.000 | 40(44.4) | 41(45.6) | 0.881 | |
体力活动水平[12] | 1.9±0.3 | 1.8±0.3 | 0.576 | 1.6±0.2 | 1.6±0.2 | 0.175 | |
BMI (kg/m2) | 21.9±3.0 | 21.9±2.4 | 0.973 | 22.6±3.8 | 22.3±3.1 | 0.139 | |
有工作 | 26(66.7) | 27(69.2) | 0.808 | 40(44.4) | 50(55.6) | 0.136 | |
吸烟 | 32(82.1) | 29(74.4) | 0.411 | 20(22.2) | 13(14.4) | 0.178 | |
身高(cm) | 162.1±5.6 | 161.3±5.3 | 0.422 | 152.3±5.7 | 152.2±6.6 | 0.878 | |
文化程度 | 0.115 | 1.000 | |||||
初中及以下 | 35(89.7) | 39(100.0) | 85(94.4) | 86(95.6) | |||
高中及以上 | 4(10.3) | 0(0.0) | 5(5.6) | 4(4.4) | |||
饮茶 | 0(0.0) | 2(5.1) | 0.494 | 0(0.0) | 9(10.0) | 0.003 | |
饮酒 | 24(61.5) | 20(51.3) | 0.361 | 16(17.8) | 10(11.1) | 0.289 | |
户外活动时间(min/d) | 0.786 | 0.943 | |||||
< 30 | 18(46.2) | 16(41.0) | 47(52.2) | 46(51.1) | |||
30~120 | 6(15.4) | 5(12.8) | 12(13.3) | 11(12.2) | |||
≥120 | 15(38.5) | 18(46.2) | 31(34.4) | 33(36.7) | |||
收入水平 | 0.962 | 0.664 | |||||
低 | 16(41.0) | 17(43.6) | 28(31.1) | 33(36.7) | |||
中 | 12(30.8) | 12(30.8) | 33(36.7) | 28(31.1) | |||
高 | 11(28.2) | 10(25.6) | 29(32.2) | 29(32.2) | |||
日照指数(kWh/m2·d) | 3.2±0.8 | 3.2±0.9 | 0.811 | 3.5±1.0 | 3.5±1.0 | 0.310 | |
能量摄入量(kJ/d) | 10 761±1 975 | 10 255±1 870 | 0.233 | 8 657±1 782 | 8 904±1 966 | 0.356 | |
蛋白质摄入量(g/d)* | 73.9±8.4 | 70.6±9.7 | 0.100 | 62.9±9.0 | 62.5±8.1 | 0.751 | |
维生素A摄入量(μgRE/d)* | 526±343 | 561±612 | 0.747 | 467±344 | 484±375 | 0.742 | |
钙摄入量(mg/d)* | 461±131 | 419±142 | 0.147 | 396±123 | 394±136 | 0.891 | |
磷摄入量(mg/d)* | 1 128±163 | 1 083±196 | 0.169 | 956±139 | 952±130 | 0.835 | |
钾摄入量(mg/d)* | 1 929±778 | 748±432 | 0.079 | 1 479±243 | 1 514±257 | 0.356 | |
钠摄入量(mg/d)* | 6 240±3058 | 5 648±2 733 | 0.356 | 5 629±2357 | 5 443±2454 | 0.565 | |
镁摄入量(mg/d)* | 401±125 | 376±89 | 0.143 | 312±61 | 314±59 | 0.850 | |
*随访期间经能量调整累计平均营养素摄入量 |
调整年龄、城乡、BMI、体力活动水平、膳食能量、蛋白质和钾摄入量之后,39对男性膳食钙摄入量在平均(298±45) mg/d、(410±27) mg/d、(549±115) mg/d 3个分层间,骨折病例分布差异有统计学意义(χ2=6.500,P=0.039)。与低钙摄入组比较,男性中、高钙摄入组OR值分别为0.45和1.70,差异无统计学意义且无线性趋势(χ2=0.094,P=0.759)。90对女性多因素分析结果,在调整年龄、城乡、BMI、体力活动水平、饮茶史、膳食能量、蛋白质和钾摄入量之后,膳食钙摄入量在平均约(273±38) mg/d、(380±32) mg/d、(537±113) mg/d 3个分层间,骨折病例分布差异无统计学意义(χ2=0.033,P=0.983)。与低钙摄入组比较,女性中、高钙摄入组OR值分别为1.02和0.94,差异均无统计学意义且无线性趋势(χ2=0.192,P=0.661)。
讨论 膳食钙摄入量与骨折风险的关系本研究采用以队列研究为基础的巢式病例-对照设计,病例与对照来自于同一队列,减少了一般病例-对照研究存在的选择偏倚;采用严格的匹配标准控制混杂因素,提高了病例组与对照组的可比性,以不同的分析方法对应和补充队列研究的条件控制;借助队列研究的特点,在研究开始和随访过程中获得暴露资料,即在骨折发生前收集,避免了回忆偏倚;在病因探讨上,符合前因后果的逻辑,具有更强的解释效力。
中国人日常钙摄入量水平普遍远低于西方人,本研究观察到这种“缺钙”的膳食钙摄入水平与骨折发生的风险无关。这一关系与许多西方人的研究结果趋势相同,但膳食钙摄入范围[男性(440±137) mg/d,女性(395±129) mg/d]在西方研究为缺钙、且有可能增加骨折风险的区间。
英国进行的一项巢式病例-对照研究显示,65岁以上的老年人膳食钙摄入量(男性870 mg/d,女性730 mg/d)与髋骨骨折的发生没有关系[13]。膳食钙摄入量美国女性为(714±425) mg/d[14],瑞典女性为749 mg/d[15],挪威男性为834 mg/d、女性为589 mg/d[16],中国香港男性为(675±283) mg/d[17],日本女性为(586±259) mg/d[3]进行的队列研究均表明,中老年人钙摄入量和骨折发生没有关系。新加坡(男性215 mg/1 000 kcal·d)[5]和英国男性为(1 046±363) mg/d[18]进行的队列研究也表明,中老年男性钙摄入量与骨折发生风险没有关系。
中国北京[6]和成都[7]分别进行的两项病例-对照研究显示,老年人钙摄入量与髋骨骨折和前臂骨折有关。前者样本来自北京市城区;后者样本来自成都市,且病例与对照只进行了城乡和年龄(±5岁)的频数匹配,样本的代表性和可比性均较低,钙摄入量通过回忆取得。香港进行的两项病例-对照研究也报道钙摄入量与骨折有关联,除了同样存在上述偏倚外[8-9],Chan等[8]在其定义的确定病例与疑似病例中,结论不一致;Lau等[9]报道的钙摄入量仅为160 mg/d,远低于其他香港居民的研究。在香港进行的一项队列研究也表明中老年女性钙摄入量与骨折发生有关,但该研究实际随访时间为5年,在基线调查时告知了研究对象骨健康状况,增加了其随访期间发生行为改变的可能性[19]。在新加坡[5]和日本[4]进行的队列研究显示,老年女性钙摄入量和骨折发生有关系,但前者的显著性关联只存在随访时间在5年以内的研究对象之间,后者有20%的失访率。美国进行的一项队列研究报道,50~79岁的加州南部老年人增加膳食钙摄入量可有效预防髋骨骨折[20]。但该研究的样本来源为上层中产阶级白人社会,膳食钙摄入量的数据来自只进行一天的膳食回顾调查。还有一些研究表明,高于1 000 mg/d的钙摄入量才能减少骨折发生的危险[21-23];也有一些研究发现,钙补充剂的应用不仅没有显著减少骨量丢失[24-25],甚至会增加骨折的风险[14]。
2015年两篇系统评价和Meta分析研究了年龄在50岁以上的成年人的钙摄入量与其骨密度和骨折风险之间的关系,未能证实钙摄入量与骨折发生有关[1-2]。关于钙摄入量与骨折风险的系统评价分析结果表明,膳食钙摄入量和骨折发生没有关系;服用钙补充剂能使人们的骨折风险轻微减小,但是这方面证据不确定且不能推广[1]。在一项钙摄入量与骨密度的Meta分析中,研究人员分析了59项共涉及1.2万人的随机对照试验结果,发现增加膳食钙摄入量或应用钙补充剂对骨密度的提高只有微弱的作用(提高1%~2%),不太可能具有减少骨折风险的作用[2]。当然,近年也有系统综述报道补钙或者同时补充维生素D可降低骨折风险[26],不论其分析方法和结论都受到诸多质疑,考虑到其数据主要来源于日常钙摄入量远高于中国人的欧美人,这些研究的解读应该更慎重。
目前,没有有力的证据证明提高钙摄入量可以减少骨折发生的风险,而且钙补充剂存在增加心血管疾病、肾结石、消化道疾病风险等方面的担忧[27],盲目“补钙防骨折”没有意义。
本研究存在一定的局限性,首先,本巢式病例-对照研究所调查的样本量较少,影响了研究效力。其次,本研究随访历时20年,所研究的暴露因素存在变迁,这些因素的暴露水平可能会有所改变。同时,用3 d膳食调查数据代表数以年计的日常钙摄入水平有一定误差。
中国居民膳食的推荐钙摄入量主要参照西方人的数据制定,对比这个标准(成人800 mg/d),中国人的日常膳食钙摄入量平均不足400 mg/d,几乎人人缺钙。然而,一项全球性的文献综述研究表明,在20世纪90年代末,中国人髋骨骨折发生率在全球范围内处于相对较低的水平[28]。提示应该进行更多高质量的队列研究和干预性研究探讨膳食、遗传、地理位置及其他危险因素在骨折发生发展过程中的作用及机制。
女性膳食钙摄入量在(395±129) mg/d时,男性膳食钙摄入量在(440±137) mg/d时,尚不能得出习惯性膳食钙摄入量与50岁及以上的中老年人骨折的发生有关的结论。
致谢: 本研究使用的数据来自CHNS。感谢国家营养与食品安全研究所、中国疾病控制和预防中心、卡罗莱纳人口中心、北卡罗莱纳大学教堂山分校、美国国立卫生研究院(R01-HD30880、DK056350 R01-HD38700)和Fogarty国际中心。美国国立卫生研究院给予从1989年到2006年的CHNS数据的收集和分析的资金支持,中日友好医院和卫生部给予2009年及后续调查的支持。[1] | Bolland MJ, Leung W, Tai V, et al. Calcium intake and risk of fracture:systematic review[J]. BMJ, 2015, 351 : 4580. |
[2] | Tai V, Leung W, Grey A, et al. Calcium intake and bone mineral density:systematic review and meta-analysis[J]. BMJ, 2015, 351 : 4183. |
[3] | Nakamura K, Saito T, Oyama M, et al. Vitamin D sufficiency is associated with low incidence of limb and vertebral fractures in community-dwelling elderly Japanese women:the Muramatsu Study[J]. Osteoporos Int, 2011, 22 : 97–103. |
[4] | Nakamura K, Kitamura K, Inoue M, et al. Physical activity and 10-year incidence of self-reported vertebral fractures in Japanese women:the Japan Public Health Center-based Prospective Study[J]. Osteoporos Int, 2014, 25 : 2565–2571. DOI:10.1007/s00198-014-2770-x |
[5] | Koh WP, Wu AH, Wang R, et al. Gender-specific associations between soy and risk of hip fracture in the Singapore Chinese Health Study[J]. Am J Epidemiol, 2009, 170 : 901–909. DOI:10.1093/aje/kwp220 |
[6] | Huo D, Li L. A case-control study on risk factors for hip fracture in the middle-aged and elderly in Beijing[J]. Zhonghua Liu Xing Bing Xue Zazhi, 2000, 21 : 37–40. |
[7] | Xu L, Phillips M, D'Este C, et al. Diet, activity, and other lifestyle risk factors for forearm fracture in postmenopausal women in China:a case-control study[J]. Menopause, 2006, 13 : 102–110. DOI:10.1097/01.gme.0000191206.20738.da |
[8] | Chan HH, Lau EM, Woo J, et al. Dietary calcium intake, physical activity and the risk of vertebral fracture in Chinese[J]. Osteoporos Int, 1996, 6 : 228–232. |
[9] | Lau E, Donnan S, Barker D J, et al. Physical activity and calcium intake in fracture of the proximal femur in Hong Kong[J]. BMJ, 1988, 297 : 1441–1443. DOI:10.1136/bmj.297.6661.1441 |
[10] | 翟凤英, 马林茂, 于文涛, 等. 24小时个人膳食询问法在中国营养调查中的应用[J]. 卫生研究, 1996, S1 : 51–56. |
[11] | Willett WC, Howe GR, Kushi LH. Adjustment for total energy intake in epidemiologic studies[J]. Am J Clin Nutr, 1997, 65 : 1220S–1228S. |
[12] | 中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2001 : 123. |
[13] | Wickham CA, Walsh K, Cooper C, et al. Dietary calcium, physical activity, and risk of hip fracture:a prospective study[J]. BMJ, 1989, 299 : 889–892. DOI:10.1136/bmj.299.6704.889 |
[14] | Cumming RG, Cummings SR, Nevitt MC, et al. Calcium intake and fracture risk:results from the study of osteoporotic fractures[J]. Am J Epidemiol, 1997, 145 : 926–934. DOI:10.1093/oxfordjournals.aje.a009052 |
[15] | Michaelsson K, Melhus H, Bellocco R, et al. Dietary calcium and vitamin D intake in relation to osteoporotic fracture risk[J]. Bone, 2003, 32 : 694–703. DOI:10.1016/S8756-3282(03)00048-6 |
[16] | Meyer HE, Pedersen JI, Loken EB, et al. Dietary factors and the incidence of hip fracture in middle-aged Norwegians. A prospective study[J]. Am J Epidemiol, 1997, 145 : 117–123. DOI:10.1093/oxfordjournals.aje.a009082 |
[17] | Bow CH, Tsang SW, Loong CH, et al. Bone mineral density enhances use of clinical risk factors in predicting ten-year risk of osteoporotic fractures in Chinese men:the Hong Kong Osteoporosis Study[J]. Osteoporos Int, 2011, 22 : 2799–2807. DOI:10.1007/s00198-010-1490-0 |
[18] | Tj K, Pn A, Ea S. Calcium, diet and fracture risk:a prospective study of 1898 incident fractures among 34696 British women and men[J]. J Bone Miner Metab, 2007, 10 : 1314–1320. |
[19] | Kung AW, Lee KK, Ho AY, et al. Ten-year risk of osteoporotic fractures in postmenopausal Chinese women according to clinical risk factors and BMD T-scores:a prospective study[J]. J Bone Miner Res, 2007, 22 : 1080–1087. DOI:10.1359/jbmr.070320 |
[20] | Holbrook TL, Barrett-Connor E, Wingard DL. Dietary calcium and risk of hip fracture:14-year prospective population study[J]. Lancet, 1988, 2 : 1046–1049. |
[21] | Prince RL, Devine A, Dhaliwal SS, et al. Effects of calcium supplementation on clinical fracture and bone structure:results of a 5-year, double-blind, placebo-controlled trial in elderly women[J]. Arch Intern Med, 2006, 166 : 869–875. DOI:10.1001/archinte.166.8.869 |
[22] | Khan B, Nowson CA, Daly RM, et al. Higher dietary calcium intakes are associated with reduced risks of fractures, cardiovascular events, and mortality:A Prospective Cohort Study of Older Men and Women[J]. J Bone Miner Res, 2015, 30 : 1758–1766. DOI:10.1002/jbmr.2515 |
[23] | Cooper C, Barker DJ, Wickham C. Physical activity, muscle strength, and calcium intake in fracture of the proximal femur in Britain[J]. BMJ, 1988, 297 : 1443–1446. DOI:10.1136/bmj.297.6661.1443 |
[24] | Horsman A, Gallagher JC, Simpson M, et al. Prospective trial of oestrogen and calcium in postmenopausal women[J]. Br Med J, 1977, 2 : 789–792. DOI:10.1136/bmj.2.6090.789 |
[25] | Riis B, Thomsen K, Christiansen C. Does calcium supplementation prevent postmenopausal bone loss? A double-blind, controlled clinical study[J]. N Engl J Med, 1987, 316 : 173–177. DOI:10.1056/NEJM198701223160401 |
[26] | Lips P, Gielen E, van Schoor NM. Vitamin D supplements with or without calcium to prevent fractures[J]. Bonekey Rep, 2014, 3 : 512. |
[27] | Reid IR. Should we prescribe calcium supplements for osteoporosis prevention?[J]. J Bone Metab, 2014, 21 : 21–28. DOI:10.11005/jbm.2014.21.1.21 |
[28] | Cheng SY, Levy AR, Lefaivre KA, et al. Geographic trends in incidence of hip fractures:a comprehensive literature review[J]. Osteoporos Int, 2011, 22 : 2575–2586. DOI:10.1007/s00198-011-1596-z |
(收稿日期:2016-04-13) |