The relationship between behavior isotemporal substitution and depression among vocational school students with different moderate-to-vigorous physical activity durations
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摘要:
目的 探索不同中高强度体力活动(MVPA)时长职校学生10 min/d的高强度体力活动(VPA)、中强度体力活动(MPA)、步行、久坐行为(SB)和睡眠(SLP)之间等时替代与抑郁的关系，以期提供降低抑郁水平的时间分配建议。 方法 于2021年12月—2022年1月，采用方便整群抽样法对上海和江苏共14所职校的8 149名一至三年级学生进行问卷调查。以60 min/d时长为界线，将学生分为MVPA达标组和MVPA未达标组，采用等时替代模型进行分析。 结果 MVPA达标组占19.81%。在MVPA未达标组，用MPA替代其他所有研究的行为(β值分别为-0.78，-0.90，-0.88，-0.83)、及用SLP替代步行和SB(β值分别为-0.07，-0.05)均与抑郁呈负相关(P值均 < 0.05)，且MPA替代的关联大于SLP替代的关联；在MVPA达标组，用SLP替代VPA、步行和SB均与抑郁呈负相关(β值分别为-0.23，-0.12，-0.10)，而用VPA替代MPA，SB和SLP均与抑郁呈正相关(β值分别为0.15，0.13，0.23)(P值均 < 0.05)。 结论 职校学生MVPA水平较低；在MVPA达标时和未达标时，VPA和MPA等时替代的效应不同。应根据不同MVPA时长青少年的特点提供合适的时间分配建议。 Abstract:Objective To explore the relationship between isotemporal substitution of 10 min/d of vigorous physical activity (VPA), moderate physical activity (MPA), walking, sedentary behavior (SB) and sleep (SLP) and depression among vocational school students with different duration of moderate-to-vigorous physical activity (MVPA), so as to provide time allocation suggestions for reducing depression levels. Methods The convenient cluster sampling method was adopted to conduct a questionnaire survey among 8 149 grade one to grade three students in 14 vocational schools in Shanghai and Jiangsu Province from December 2021 to January 2022. According to whether the MVPA reached 60 min/d, the vocational school students were divided into the MVPA standard group and the MVPA non-standard group, and the isotemporal substitution model was used for analysis. Results About 19.81% of students were in the MVPA standard group. In the MVPA non-standard group, substituting MPA for all other studied behaviors and substituting SLP for walking and SB were negatively correlated with depression (β=-0.78, -0.90, -0.88, -0.83; -0.07, -0.05, P < 0.05), and the association of MPA substitution was much greater than that of SLP substitution. In the MVPA standard group, replacing VPA, walking and SB with SLP were all negatively associated with depression (β=-0.23, -0.12, -0.10), whereas replacing MPA, SB and SLP with VPA was all positively associated with depression (β=0.15, 0.13, 0.23) (P < 0.05). Conclusion The MVPA level of vocational school students is low. The effects of isotemporal substitution for VPA and MPA are different when MVPA duration is up to standard and when MVPA duration is not up to standard. Appropriate time allocation suggestions should be provided based on the characteristics of adolescents with different MVPA durations. -
Key words:
- Motor activity /
- Behavior /
- Isotemporal substitution /
- Depression /
- Mental health /
- Students
1) 利益冲突声明 所有作者声明无利益冲突。 -
据世界卫生组织(World Health Organization, WHO)报告，抑郁是全球精神障碍最常见的类型之一，同时是全球因残疾而损失健康寿命年(years of healthy life lost to disability，YLD)的第二大病因，全球YLD的十大主要病因之一[1]。国内最新心理健康发展报告显示青少年抑郁风险高于成年群体[2]。青春期时期的抑郁症可引发吸烟、自伤、自杀等危险行为[3-5]，还可导致成年期抑郁症、焦虑症等精神疾病风险上升，对人际、社会、教育和职业功能造成广泛和长期的损害[6]。研究表明，体力活动(physical activity，PA)与抑郁风险降低有关[7]，但随着社会快速发展以及生活方式改变，青少年的PA水平下降[8]，久坐行为(sedentary behavior，SB)时长则随年龄增长而增加[9-10]，而SB与青少年抑郁呈正相关[11]。另外，全国数据显示高中生的平均每天睡眠(sleep，SLP)时长仅有6.5 h，显著低于教育部明确要求的8 h[12]，而SLP不足可增加患抑郁的风险[13]。PA、SB和SLP这三类行为基本构成了人体一天的活动。从时间使用流行病学的角度，一天内各种行为时间总和是恒定的(即24 h)，其中某一项行为时间的变化必然会引起另一项或多项行为的补偿性改变[14]。为了更好地研究不同行为的综合效应，Mekary等[15]于2009年提出等时替代模型(isotemporal substitution model，ISM)，用于探索同等时间内PA、SB和SLP相互替代对人体健康的影响。
本调查通过收集职校学生高强度体力活动(vigorous physical activity，VPA)、中强度体力活动(moderate physical activity，MPA)和步行3种类型的PA，以及SB、SLP和抑郁情况，将中高强度体力活动(moderate-to-vigorous physical activity，MVPA)根据时长分为达标组和未达标组，使用ISM探索在不同分组中上述行为的等时替代与抑郁的关联，以期为不同人群分别提供降低抑郁水平的时间分配建议。
1. 对象与方法
1.1 对象
于2021年12月—2022年1月，采用方便整群抽样方法，共选取上海市和江苏省14所职校作为研究现场，调查对象为职校一至三年级学生，职校具体分布为上海4所、江苏省苏南4所、苏北4所及苏中2所，专业涉及工科、文科、医科和综合性职校。共收回问卷9 297份，收回有效问卷8 149份，有效回收率87.7%。其中，男生4 644名，女生3 505名；一年级学生2 852名，二年级2 701名，三年级2 596名；平均年龄(16.70±1.19)岁。本研究获得复旦大学公共卫生学院医学研究伦理委员会批准(国际注册号：IRB00002408，FWA00002399)，学生经知情同意后自愿参与。
1.2 方法
1.2.1 一般情况问卷
包括性别、年级、家庭居住地、家庭人口数、父母婚姻状况、教养方式、家庭氛围、睡眠时长等。其中，通过收集过去30 d上学日和非上学日每晚睡眠时长，计算平均每晚睡眠时长。
1.2.2 国际体力活动问卷短卷(International Physical Activity Questionnaire-Short Form，IPAQ-SF)
问卷共7题，第1~6题收集最近一周VPA、MPA和步行的频率和累计时间，第7题收集最近一周平均每天的SB时间[16]，该问卷信效度良好[17]。根据2017版《中国儿童青少年身体活动指南》建议青少年平均每天应进行至少60 min的MVPA[18]，将职校学生分为MVPA达标组(MVPA≥60 min/d)和未达标组(MVPA＜60 min/d)。其中，10 min/d是PA使个体健康受益的最小累积单位，同时是SB对健康产生风险的最短持续时间[19]，因此本研究以10 min/d作为替代分析单位，即每增加1个单位代表每天增加10 min相应行为时间。
1.2.3 流调中心抑郁量表(Centre for Epidemiologic Studies Depression Scale，CES-D)
该量表已被证实在青少年群体中有较好的信效度，本研究使用汉化版进行调查[20-22]，Cronbach α系数为0.91。量表共20个条目，第4，8，12，16题采用反向计分。使用0~3分的4级评分，评价最近1周内各条目所描述情况出现的频率，0分表示 < 1 d，1分表示1~2 d，2分表示3~4 d，3分表示5~7 d，总分范围为0~60分，总分≥16分表示可能有抑郁症状，分数越高抑郁症状越严重。
1.3 质量控制
课题组对各职校的项目负责人进行培训，再由各校项目负责人对班主任进行培训，并由班主任向学生解释问卷填写规范和注意事项。问卷回收后，对于VPA、MPA和步行3个条目，若任何一个条目调查对象选择“时间不确定或不记得”则舍去相应问卷，以保证时间数据的准确性，剔除重复、逻辑错误、SLP＜3 h或SB＞21 h[23-24]、所有行为的时间总和>24 h等不合格的问卷。依据IPAQ-SF清洗规则，将VPA、MPA和步行每天不足10 min的时间数据重新编码为“0 min”，超过180 min则重新编码为“180 min”。
1.4 统计学方法
使用SPSS 20.0软件进行统计分析，计数资料和计量资料分别采用构成比和(x±s)描述，差异性分析包括χ2检验和独立样本t检验，最后用ISM分析VPA、MPA、步行、SB和SLP相互替代与抑郁的关联。检验水准α=0.05。ISM的构建包括3个步骤，分别为构建单一活动模型(模型1)、分配模型(模型2)和等时替代模型(模型3)，均以多元线性回归分析为核心，并调整协变量，包括性别、年级、家庭收入满意度、家庭氛围、家庭功能、家庭经济、兄弟姐妹个数、体质量指数(BMI)、吸烟、饮酒、童年不良经历、社会支持、欺凌情况。模型1单独检验所研究的每种行为与抑郁的关联。模型2将研究的所有行为纳入模型，评价当保持其他行为不变时，某种行为的时间变化与抑郁的关联。模型3将所有行为相加得到的总时长纳入模型，考虑一天最多24 h的时间限制，观察在总时长和其他行为不变的情况下，用一种行为替代相同时长的另一行为与抑郁的关联。
2. 结果
2.1 不同MVPA组职校学生体力活动比较
MVPA未达标6 535名，占80.19%；MVPA达标1 614名，占19.81%。全体调查对象的VPA、MPA、步行、SB、SLP时长分别为(16.02±33.66，18.14±34.15，36.41±52.15，279.60±224.22，459.10±94.59)min/d。其中，MVPA达标组的VPA(64.05±49.76)min、MPA时长(67.77±47.93)min、步行时长(66.37±58.63)min均高于MVPA未达标组[(4.15±9.55，5.89±11.34，29.02±47.62)min]，SB时长(267.12±186.71)min低于MVPA未达标组(282.68±232.46)min，差异均有统计学意义(t值分别为48.14，51.52，23.74，-2.85，P值均 < 0.05)；两组的SLP时长比较[(456.19±73.46)(459.81±99.11)min]，差异无统计学意义(t=-1.65，P>0.05)。
2.2 不同MVPA组职校学生抑郁量表评分比较
全体调查对象的抑郁量表平均得分为(14.37±10.45)分，其中MVPA达标组为(12.77±9.89)分，MVPA未达标组为(14.77±10.54)分，组间差异有统计学意义(t=7.18，P < 0.05)。
2.3 VPA、MPA、步行、SB和SLP等时替代与抑郁的关联
由表 1所示，对于MVPA未达标组，模型1和模型2的MPA、SB和SLP均与抑郁呈负相关(β值分别为-0.91，-0.90；-0.02，-0.02；-0.06，-0.07，P值均 < 0.05)；在模型3中，用MPA替代其他所有研究的行为(β值分别为-0.78，-0.90，-0.88，-0.83)、及用SLP替代步行和SB(β值分别为-0.07，-0.05)均与抑郁呈负相关(P值均 < 0.05)，且MPA替代的关联大于SLP替代的关联。由表 2所示，对于MVPA达标组，在模型1和模型2中，VPA与抑郁呈正相关(β值分别为0.12，0.11)，SLP与抑郁呈负相关(β值分别为-0.12，-0.11)(P值均 < 0.05)；在模型3中，用SLP替代VPA、步行和SB均与抑郁呈负相关(β值分别为-0.23，-0.12.-0.10)，用VPA替代MPA、SB和SLP均与抑郁呈正相关(β值分别为0.15，0.13，0.23)(P值均 < 0.05)。
表 1 MVPA未达标组不同行为等时替代与抑郁的关联[β值(95%CI)，n=6 535]Table 1. Association between isotemporal substitution of different behaviors and depression in the MVPA non-standard group[β(95%CI)，n=6 535]模型 变量 VPA MPA 步行 SB SLP 模型1 -0.24(-0.47~0.00) -0.91(-1.11~-0.71)** -0.06(-0.10~-0.01)* -0.02(-0.03~-0.01)** -0.06(-0.08~-0.04)** 模型2 -0.12(-0.36~0.12) -0.90(-1.10~-0.69)** 0.00(-0.05~0.05) -0.02(-0.03~-0.01)** -0.07(-0.09~-0.04)** 模型3 VPA — -0.78(-1.11~-0.44)** 0.12(-0.13~0.37) 0.10(-0.14~0.34) 0.05(-0.19~0.29) MPA 0.78(0.44~1.11)** — 0.90(0.67~1.12)** 0.88(0.67~1.08)** 0.83(0.62~1.04)** 步行 -0.12(-0.37~0.13) -0.90(-1.12~-0.67)** — -0.02(-0.07~0.03) -0.07(-0.12~-0.01)* SB -0.10(-0.34~0.14) -0.88(-1.08~-0.67)** 0.02(-0.03~0.07) — -0.05(-0.07~-0.02)** SLP -0.05(-0.29~0.19) -0.83(-1.04~-0.62)** 0.07(0.01~0.12)* 0.05(0.02~0.07)** — 注：*P < 0.05，**P < 0.01。列表示替代变量，行表示被替代变量。 表 2 MVPA达标组不同行为等时替代与抑郁的关联[β值(95%CI)，n=1 614]Table 2. Association between isotemporal substitution of different behaviors and depression in the MVPA standard group[β(95%CI), n=1 614]模型 变量 VPA MPA 步行 SB SLP 模型1 0.12(0.03~0.21)** -0.01(-0.10~0.08) 0.01(-0.07~0.09) -0.02(-0.04~0.01) -0.12(-0.18~-0.06)** 模型2 0.11(0.02~0.20)* -0.03(-0.13~0.06) 0.01(-0.07~0.08) -0.02(-0.04~0.01) -0.11(-0.17~-0.05)** 模型3 VPA — -0.15(-0.28~-0.01)* -0.11(-0.23~0.01) -0.13(-0.22~-0.04)** -0.23(-0.33~-0.12)** MPA 0.15(0.01~0.28)* — 0.04(-0.10~0.18) 0.02(-0.08~0.11) -0.08(-0.19~0.03) 步行 0.11(-0.01~0.23) -0.04(-0.18~0.10) — -0.02(-0.10~0.06) -0.12(-0.21~-0.02)* SB 0.13(0.04~0.22)** -0.02(-0.11~0.08) 0.02(-0.06~0.10) — -0.10(-0.16~-0.03)** SLP 0.23(0.12~0.33)** 0.08(-0.03~0.19) 0.12(0.02~0.21)* 0.10(0.03~0.16)** — 注：*P < 0.05，**P < 0.01。列表示替代变量，行表示被替代变量。 3. 讨论
本研究职校学生平均VPA和MPA时长分别为16.02和18.14 min/d，MVPA时长为两者之和，即34.16 min/d，与一项Meta分析显示的我国儿童青少年的日均MVPA时长相近(37.66 min/d)[25]，远低于WHO身体活动和久坐行为指南对儿童青少年群体的推荐时长60 min/d[26]，MVPA未达标组的比例高达80.19%。WHO最新的估算数据显示，全球11~17岁在校青少年PA不足率高达81.03%，中国则高达84.27%[27]。PA不足与抑郁等不良心理健康结局有关[28-29]，应通过行为等时替代改善职校生心理健康状况。
本研究显示，在MVPA未达标组中，用MPA替代其他所有研究行为均与抑郁得分降低有关，而在MVPA达标组中，VPA替代MPA、SB和SLP则与抑郁呈正相关。提示当考虑用PA进行抑郁干预时，需要区别对待VPA和MPA。有研究表明，PA与健康结果之间呈非线性关联，在较低剂量PA时，即从非活跃状态转变为活跃状态时，相对来说可以看到最大的益处，而当PA量较高时通常会减弱益处[30]。以往研究显示，达到身体活动指南建议的活动量与儿童青少年更好的心理健康有关[31]；但也有研究表明，这些建议的活动量可能不是对健康有益的最低水平，而更可能是最佳水平，运动量并不是“越多越好”，当PA达到一定身体极限再继续运动时，健康效益反而会衰减甚至逆转[32]。因此，当MVPA未达标时，鼓励先增加MPA，比VPA更容易做到且效果显著，而当MVPA已经达到60 min/d时，则应适当将VPA替代为更低强度的MPA、SB和SLP，以防PA过量。
本研究还发现，两组中SLP替代步行和SB均与抑郁呈负相关，且在MVPA达标组的平均关联强度为未达标组的2倍。本调查结果显示职校学生SLP时长为7.65 h，低于《中小学生一日学习时长卫生要求》规定的8 h[33]，可能是增加SLP与抑郁情况改善有关的原因。而MVPA达标组的负关联大于未达标组，即改善的效应更大，一方面可能是因为MVPA与SLP时长之间存在弱负相关[34]，本研究结果也显示MVPA达标组的SLP时长略短于MVPA未达标组，需要增加的SLP时长更多；另一方面可能是因为适度的PA可通过增加迷走神经张力而改善睡眠质量，当活动强度过高时，这种生理路径可能受到抑制[35]，造成运动性失眠[36]，进而影响心理健康，因此在MVPA达标组中增加SLP以降低抑郁水平的空间可能更大。
本研究将职校学生分为MVPA达标组和MVPA未达标组，利用等时替代模型，探索不同MVPA时长青少年的等时替代结果，可以为其分别提供更加符合自身活动情况、更易实现的时间分配建议，但未来需要前瞻性研究验证PA、SB和SLP的等时替代与抑郁的因果关联。
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表 1 MVPA未达标组不同行为等时替代与抑郁的关联[β值(95%CI)，n=6 535]
Table 1. Association between isotemporal substitution of different behaviors and depression in the MVPA non-standard group[β(95%CI)，n=6 535]
模型 变量 VPA MPA 步行 SB SLP 模型1 -0.24(-0.47~0.00) -0.91(-1.11~-0.71)** -0.06(-0.10~-0.01)* -0.02(-0.03~-0.01)** -0.06(-0.08~-0.04)** 模型2 -0.12(-0.36~0.12) -0.90(-1.10~-0.69)** 0.00(-0.05~0.05) -0.02(-0.03~-0.01)** -0.07(-0.09~-0.04)** 模型3 VPA — -0.78(-1.11~-0.44)** 0.12(-0.13~0.37) 0.10(-0.14~0.34) 0.05(-0.19~0.29) MPA 0.78(0.44~1.11)** — 0.90(0.67~1.12)** 0.88(0.67~1.08)** 0.83(0.62~1.04)** 步行 -0.12(-0.37~0.13) -0.90(-1.12~-0.67)** — -0.02(-0.07~0.03) -0.07(-0.12~-0.01)* SB -0.10(-0.34~0.14) -0.88(-1.08~-0.67)** 0.02(-0.03~0.07) — -0.05(-0.07~-0.02)** SLP -0.05(-0.29~0.19) -0.83(-1.04~-0.62)** 0.07(0.01~0.12)* 0.05(0.02~0.07)** — 注：*P < 0.05，**P < 0.01。列表示替代变量，行表示被替代变量。 
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表 2 MVPA达标组不同行为等时替代与抑郁的关联[β值(95%CI)，n=1 614]
Table 2. Association between isotemporal substitution of different behaviors and depression in the MVPA standard group[β(95%CI), n=1 614]
模型 变量 VPA MPA 步行 SB SLP 模型1 0.12(0.03~0.21)** -0.01(-0.10~0.08) 0.01(-0.07~0.09) -0.02(-0.04~0.01) -0.12(-0.18~-0.06)** 模型2 0.11(0.02~0.20)* -0.03(-0.13~0.06) 0.01(-0.07~0.08) -0.02(-0.04~0.01) -0.11(-0.17~-0.05)** 模型3 VPA — -0.15(-0.28~-0.01)* -0.11(-0.23~0.01) -0.13(-0.22~-0.04)** -0.23(-0.33~-0.12)** MPA 0.15(0.01~0.28)* — 0.04(-0.10~0.18) 0.02(-0.08~0.11) -0.08(-0.19~0.03) 步行 0.11(-0.01~0.23) -0.04(-0.18~0.10) — -0.02(-0.10~0.06) -0.12(-0.21~-0.02)* SB 0.13(0.04~0.22)** -0.02(-0.11~0.08) 0.02(-0.06~0.10) — -0.10(-0.16~-0.03)** SLP 0.23(0.12~0.33)** 0.08(-0.03~0.19) 0.12(0.02~0.21)* 0.10(0.03~0.16)** — 注：*P < 0.05，**P < 0.01。列表示替代变量，行表示被替代变量。
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