Correlation between serum vitamin D level and glucose and lipid metabolism among primary and middle school students in Inner Mongolia
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摘要:
目的 探讨内蒙古中小学生血清维生素D水平与糖脂代谢的相关性，为指导中小学生合理补充维生素D提供科学依据。 方法 采用多阶段分层随机抽样，选取内蒙古的8个旗县2 206名中小学生进行问卷调查、体格检查和实验室检测。分析不同维生素D水平下空腹血糖、血脂等相关指标的水平，并进一步探讨其与空腹血糖、血脂代谢的相关性。 结果 中小学生维生素D缺乏和不足率分别为33.2%和42.8%，维生素D适宜率为24.0%。维生素D缺乏组的体质量指数(BMI)及腰围身高比(WHtR)[(22.87±7.41)kg/m2，0.46±0.08]高于不足组和适宜组[(20.59±8.00，18.01±7.38)kg/m2，(0.44±0.09，0.43±0.08)(P值均 < 0.05)。与维生素D适宜组比较[(3.87±0.85)mmol/L]，缺乏组总胆固醇(TC)的水平[(3.73±0.67)mmol/L]降低，差异有统计学意义(P < 0.05)。维生素D不足组和缺乏组的高密度脂蛋白胆固醇(HDL)水平[(1.40±0.33，1.34±0.31)mmol/L]均低于适宜组[(1.48±0.34)mmol/L]，差异有统计学意义(P值均 < 0.05)。维生素D缺乏组的高尿酸血症(HUA)检出率高于适宜组(22.95%，17.20%)，差异有统计学意义(P < 0.016 7)。Pearson相关分析显示，维生素D与BMI、WHtR均呈负相关(r值分别为-0.23，-0.11)，与TC、HDL水平均呈正相关(r值分别为0.06，0.16)(P值均 < 0.05)。 结论 内蒙古中小学生血清维生素D缺乏和不足率较高，维生素D水平影响血脂部分指标，需要适量补充维生素D制剂。 Abstract:Objective To explore the correlation between serum vitamin D level and glucose and lipid metabolism among primary and middle school students in Inner Mongolia, so as to providing a scientific basis for guiding rational vitamin D supplementation among primary and middle school students in Inner Mongolia Region. Methods A total of 2 206 students of primary and middle school students from 8 counties (districts) in Inner Mongolia were enrolled for a questionnaire survey, physical examination, and laboratory test by a multi-stage stratified random sampling approach.The levels of fasting blood glucose, blood lipid and other related indexes with different vitamin D levels were analyzed, and their correlation was further discussed. Results The deficiency and insufficiency rates of vitamin D among primary and middle school students were 33.2% and 42.8%, respectively, and the suitable rate was 24.0%. The body mass index (BMI) and waist-height ratio (WHtR) of the vitamin D deficiency group [(22.87±7.41)kg/m2, 0.46±0.08)]were higher than the insufficiency [(20.59±8.00)kg/m2, 0.44±0.09)] and suitable group [(18.01±7.38)kg/m2, 0.43±0.08)] (P < 0.05). Compared with the vitamin D suitable group [(3.87±0.85) mmol/L], the total cholesterol (TC) level in the deficiency group [(3.73±0.67)mmol/L] decreased, with a statistically significant difference (P < 0.05). The levels of high density lipoproteins (HDL) in the vitamin D insufficiency[(1.40±0.33)mmol/L] and deficiency groups [(1.34±0.31)mmol/L] were lower than the suitable group [(1.48±0.34)mmol/L], with a statistically significant difference (P < 0.05). The detection rate of hyperuricemia (HUA) in the vitamin D deficiency group (22.95%) was higher than the suitable group (17.20%), with a statistically significant difference (P < 0.016 7). Pearson correlation analysis showed that vitamin D was negatively correlated with BMI and WHtR (r=-0.23, -0.11), and positively correlated with TC and HDL level (r=0.06, 0.16) (P < 0.05). Conclusions The deficiency and insufficiency rates of serum vitamin D among primary and middle school students in Inner Mongolia are high which are associated with several indicators of blood lipids. Therefore, it is recommended to supplement vitamin D preparations in moderation in daily life. -
Key words:
- Vitamin D /
- Blood glucose /
- Blood lipids /
- Metabolism /
- Students /
- Minority groups
1) 利益冲突声明 所有作者声明无利益冲突。 -
维生素D是脂溶性的类固醇维生素，人体所需要的90%是由紫外线照射皮肤合成，在体内发挥生物学作用的活性物质是1，25双羟维生素D[1]。维生素D的生理功能主要体现在调节钙和磷酸盐稳态方面，而且维生素D在人体内分泌作用、风湿免疫调节、心脑血管疾病以及慢性肾脏病等方面也发挥着重要的生理功能[2]。近年来有关维生素D水平与糖脂代谢密切相关的研究越来越多，如维生素D缺乏与糖代谢异常、脂代谢异常、肥胖问题、胰岛素敏感性降低以及血压增高等存在一定的关联[3-4]。维生素D水平的升高有助于预防心血管疾病、2型糖尿病和肥胖的发生和发展[5-7]。研究表明，维生素D浓度和胰岛β细胞功能、外周胰岛素的敏感性及降低代谢综合征发病率具有临床相关性[8]。Meta分析结果显示，我国儿童青少年维生素D缺乏率和不足率分别为27.9%和31.6%[9]。北方儿童青少年维生素D缺乏率高于南方[10]，一方面由于北方地区日照时间短，紫外线暴露较南方地区低；另一方面，北方部分城市空气污染较严重，可能阻挡紫外线照射，造成人体自身维生素D合成不足。在北京地区开展的一项以儿童青少年为研究对象的队列研究结果显示，维生素D缺乏症的患病率为78.3%[11]。维生素D缺乏已成为当前困扰我国儿童青少年健康成长的问题，造成维生素D的不足与缺乏的原因可能是儿童对维生素D的需求量大幅提升、户外活动时间缩减、日光暴露缺乏等[9]。因内蒙古地区地理、饮食结构的特殊性，本研究通过分析内蒙古中小学生维生素D、糖脂代谢水平和探讨其与糖脂代谢的关系，为内蒙古儿童青少年体质健康发展提供支持、为临床干预提供科学依据。
1. 资料来源与方法
1.1 资料来源
资料来源于2016—2018年开展的“中国儿童与乳母营养健康监测”项目中内蒙古自治区的监测数据，该方案由中国疾病预防控制中心统一负责安排。研究采用多阶段分层随机抽样方法，选择内蒙古8个旗县(区)作为监测点，采用抽签法在每个监测点抽取2所小学、2所初中和1所高中，在每所小学选择一至六年级的1个班，初中和高中选择一至二年级的1个班，每个班级抽取28名学生(男女生各半)调查，对于所抽中班级学生数不能达到28名学生的监测点，在同一年级抽取2个班进行调查，最后共调查学生2 240名。剔除数据缺失者后，有效数据为2 206，有效率为98.5%。其中男生1 102名，女生1 104名。本次监测通过中国疾病预防控制中心伦理委员会审查(批号：201614)，被抽中的中小学生均签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 问卷调查
对纳入调查的研究对象均进行问卷调查。问卷由中国疾病预防控制中心编写，问卷内容包括基本信息、个人营养与健康情况，经检验，问卷的Cronbach α系数为0.98，KMO值为0.78，问卷的信、效度良好。
1.2.2 体格检查
体格检查由调查员按照工作手册进行。各监测点使用确定型号的仪器精确测量身高、体重、腰围，需在清晨空腹状态下测量学生的体重和腰围。身高、体重和腰围分别采用金属立柱式身高计、电子体重秤和软尺进行测量，以上指标均精确到0.1 cm或0.1 kg。利用上述指标的数据，计算体质量指数(body mass index，BMI)和腰围身高比(waist-height ratio，WHtR)，BMI=体重(kg)/[身高(m)]2，WHtR=腰围(cm)/身高(cm)。
1.2.3 实验室检查
抽取调查对象指尖血或者空腹10~14 h静脉血于采血管，检测空腹维生素D、血糖、血脂、血尿酸(serum uric acid，SUA)水平。血清中25-羟基维生素D[25-(OH)D]水平的检测使用液相色谱串联质谱法，空腹血糖使用己糖激酶法测定，血清总胆固醇(total cholesterol，TC)和三酰甘油(triglyceride，TG)用酶比色法检测，高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoproteins，HDL)和低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoproteins，LDL)水平用直接清除法检测，尿酸氧化酶法测定血尿酸水平。
1.2.4 诊断标准
(1) 根据《儿童青少年血脂异常防治专家共识(2009)》[12]，符合下列条件之一即判定为血脂异常：①TC≥5.18 mmol/L；②TG≥1.70 mmol/L；③HDL≤1.04 mmol/L；④LDL≥3.37 mmol/L。(2)根据《中国2型糖尿病防治指南(2020年版)》[13]中的内容，血糖异常诊断标准为：空腹血糖(fasting plasma glucose，FPG)≥6.1 mmol/L。(3)根据《中国儿童维生素A、维生素D临床应用专家共识》[1]判定儿童维生素D营养状况：血清25-(OH)D＜30 nmol/L(12 μg/L)判定为维生素D缺乏，30~50 nmol/L(12~20 μg/L)为维生素D不足，＞50 nmol/L(20 μg/L)为适宜。(4)依据《原发性痛风诊治指南(草案)》[14]、第8版《诸福棠实用儿科学》[15]中高尿酸血症(hyperuricemia, HUA)诊断标准，其中男生SUA>416 μmol/L、女生SUA>357 μmol/L判定为HUA。
1.3 质量控制
调查前由国家项目组统一方案、手册与问卷、培训与考核、检测方法与试剂、质控品。调查中，各监测点实验室性能验证合格后方能开始现场调查，国家项目组对每个省第一个启动现场调查工作的监测点进行技术指导，对其余监测点的现场工作进行随机抽查和督导。各省第一个现场启动时，组织其他监测点进行观摩和学习，并对所有监测点开展现场督导。调查结束后由国家项目组统一数据清理，保证数据准确性和可靠性。
1.4 统计学方法
应用SPSS 22.0统计软件进行数据分析。计量资料采用(x±s)描述，多组间比较采用方差分析，并进一步进行LSD多重检验；两组间比较采用独立样本的t检验。计数资料以例数(百分率)表示，组间比较采用χ2检验，若有差异则进一步进行两两比较，采用Bonferroni法，对检验水准进行校正，校正后的检验水准α=0.016 7。Pearson相关分析维生素D与糖脂代谢指标的相关性。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 儿童青少年维生素D水平分布情况
纳入的2 206名中小学生中，维生素D的平均水平为(16.06±7.85)μg/L，维生素D缺乏和不足的比例分别为33.2%(732名)和42.8%(945名)，维生素D适应比例为24.0%(529名)。男生维生素D平均水平为(17.05±7.86)μg/L，维生素D缺乏、不足和适宜的比例分别为27.2%(300名)，44.1%(486名)，28.7%(316名)；女生维生素D平均水平为(15.06±7.71)μg/L，维生素D缺乏、不足和适宜的比例分别为39.1%(432名)，41.6%(459名)，19.3%(213名)。维生素D平均水平男生高于女生，差异有统计学意义(t=6.00，P < 0.05)。
2.2 不同维生素D营养状况组BMI、WHtR、FPG和SUA水平比较
与维生素D适宜组比较，不足组和缺乏组的BMI及WHtR均升高；缺乏组高于不足组(P值均 < 0.05)；FPG和SUA水平在不同维生素D营养状况组中的分布差异均无统计学意义(P值均>0.05)。见表 1。
表 1 不同维生素D营养状况组学生BMI、WHtR、FPG、SUA及血脂水平比较(x±s)Table 1. Comparison of BMI, WHtR, blood glucose, uric acid and lipid levels of students in different Vitamin D nutritional status groups(x±s)组别 人数 BMI/
(kg·m-2)WHtR FPG/
(mmol·L-1)SUA/
(μmol·L-1)血脂水平/(mmol·L-1) TC TG HDL LDL 适宜 529 18.01±7.38 0.43±0.08 5.20±0.46 322.43±85.73 3.87±0.85 0.88±0.45 1.48±0.34 1.97±0.68 不足 945 20.59±8.00* 0.44±0.09* 5.13±0.50 318.05±86.30 3.78±0.79 0.87±0.43 1.40±0.33* 1.98±0.69 缺乏 732 22.87±7.41*# 0.46±0.08*# 5.14±0.61 324.83±87.12 3.73±0.67* 0.91±0.41 1.34±0.31*# 1.92±0.58 F值 62.28 16.01 2.63 1.32 4.81 1.83 28.59 1.65 P值 < 0.01 < 0.01 0.07 0.27 0.01 0.16 < 0.01 0.19 注：*与适宜组比较，P < 0.05；#与不足组比较，P < 0.05。 2.3 不同维生素D营养状况组血脂水平比较
与维生素D适宜组比较，缺乏组TC的水平降低，差异有统计学意义；不足组和缺乏组HDL的水平均降低，缺乏组低于不足组，差异均有统计学意义(P值均 < 0.05)；TG和LDL水平在不同维生素D营养状况组间差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。见表 1。
2.4 不同维生素D营养状况组糖脂代谢异常检出率比较
血糖异常检出率和血脂异常检出率在维生素D适宜、不足、缺乏组间差异均无统计学意义(P值均>0.05)。HUA检出率在3组间差异有统计学意义(P < 0.05)；经事后两两比较，缺乏组的HUA检出率高于适宜组，差异有统计学意义(P < 0.016 7)。见表 2。
表 2 不同维生素D营养状况组学生糖脂代谢异常率比较Table 2. Comparison of abnormal rate of glucose and lipid metabolism of students in groups with different vitamin D nutritional status groups组别 人数 血糖异常 血脂异常 HUA 适宜 529 12(2.27) 92(17.39) 91(17.20) 不足 945 24(2.54) 196(20.74) 189(20.00) 缺乏 732 18(2.46) 144(19.67) 168(22.95)* χ2值 0.11 2.42 6.37 P值 0.95 0.30 0.04 注：()内数字为检出率/%；*与适宜组比较，P < 0.016 7。 2.5 维生素D与体格指标、糖脂代谢相关指标的相关性分析
Pearson相关分析显示，维生素D水平与BMI、WHtR均呈负相关(r值分别为-0.23，-0.11)，与TC、HDL均呈正相关(r值分别为0.06，0.16，P值均＜0.05)；血清维生素D与FPG、TG、LDL、SUA相关均无统计学意义(r值分别为0.04，-0.00，0.14，0.01，P值均＞0.05)。
3. 讨论
维生素D缺乏当前已经成为世界性的公共健康问题，易发于各类人群，尤其是在儿童、青少年群体中情况更为严重。影响维生素D水平的因素包括性别、年龄、地域、日照、饮食和运动等[16]。2010—2012年中国国民营养与健康调查[17]的15 000名儿童青少年参与者发现，维生素D缺乏症的患病率超过53%，男性为50%，女性为57%。2007—2010年的美国人口全国调查发现，12~19岁青少年维生素D缺乏症的患病率为25%[18]，而在2008—2011年的韩国国民健康和营养检查调查中，73.3%的参与者患有维生素D缺乏[19]。在一项针对土耳其青少年的研究中，女生维生素D缺乏症的发病率几乎是男生的2倍[20]。类似地，一项针对伊朗216名14~17岁女孩的研究结果显示，96%的人患有维生素D缺乏症[21]。本研究结果显示，中、小学生维生素D缺乏和不足率较高，分别为33.2%和42.8%，可能与以下因素有关，一是大气污染使人们户外活动减少，接受紫外线照射的时间短；二是中小学生的课业负担加重，户外活动减少；三是与营养知识知晓率、饮食习惯如富含维生素D的食物摄入较少有关。在本研究中，男生维生素D平均水平高于女生，可能是与女生在户外活动时多选择防晒用品或遮盖物，阻挡了紫外线对皮肤的照射、阻碍皮肤合成维生素D有关。因此，应适当增加中小学生、尤其是女生的阳光紫外线照射和户外运动频率，以此提高机体内源性维生素D水平。在饮食方面，多吃富含维生素D的食物，如深海鱼、动物肝脏、蛋黄等动物性食品。另外，建议在医生的指导下，适量补充维生素D制剂。
BMI是常用的衡量全身性肥胖的一个标准，而WHtR是一种简便的腹型肥胖预测指标。本研究结果显示，维生素D适宜组的BMI及WHtR水平均低于维生素D缺乏组和不足组的BMI、WHtR，因此在本研究中内蒙古中小学生的维生素D水平与超重及肥胖、尤其是腹型肥胖存在密切关系，可能是因为维生素D是脂溶性维生素，在富含脂肪的组织中储存含量较多。在相关性分析的结果中显示，维生素D随着BMI及WHtR的升高而降低，原因可能包括：(1)随着BMI的升高，体重高的中小学生脂肪含量高，导致血液循环中的维生素D减少；(2)肥胖儿童在日常生活中以长时间的静态活动为主，参加室外活动的次数以及接触紫外线照射的时间不长，皮肤合成维生素D减少；(3)肥胖儿童喜食不健康的高能量食物，缺乏维生素D。由此推测通过合理户外运动降低自身体重，可能有助于降低血清维生素D缺乏的风险，在日常饮食中要注意减少高能量食物的摄入。
越来越多的研究发现，维生素D缺乏与血脂异常有关，但是其机制还未阐明。有观点认为，维生素D不足可能会减少胃肠道对钙的吸收，进而影响胃肠道对脂质的吸收，导致动脉粥样硬化性血脂水平增高[22]。本研究中维生素D缺乏组的TC高于适宜组。刘翛等[23]认为合成维生素D生理活性的物质是胆固醇，为使体内具有充足的维生素D，维持适当的血清TC水平是有必要的。一项对17项横断面研究针对儿童中血清25-(OH)D和血脂水平之间的关系进行的系统综述和荟萃分析显示，儿童和青少年血清中25-(OH)D与HDL呈正相关[24]。Shivaprakash等[25]的研究结果也发现，在儿童青少年中低水平的维生素D与低HDL水平相关。Gou等[26]发表的一项关于补充维生素D对儿童青少年超重/肥胖的疗效的系统综述和荟萃分析结果显示补充维生素D后可升高HDL的水平。在本研究中也得到了相同的结果。说明内蒙古中小学生血清维生素D缺乏与血脂部分指标代谢异常存在关联。另有研究发现，胰岛素抵抗的高危人群普遍缺乏维生素D，且补充维生D有助于改善胰岛素抵抗，降低血糖水平[27]。但在本研究中并未发现不同维生素D水平会对血糖水平、血糖异常率产生影响。
血尿酸被认为是调节脂质代谢的重要指标。高水平尿酸能够调节氧化应激、炎症及脂质代谢相关的酶[28]。在慢性病发生过程中，HUA和糖、脂代谢紊乱相伴相生，一些研究结果显示，儿童HUA的发病率不断上升，经济发展程度、种族差异、生活环境、遗传因素及膳食习惯等多方面因素都会对机体SUA水平的产生影响[29]，本研究中维生素D缺乏组HUA的检出率高于适宜组；但是在不同维生素D水平组，SUA的水平差异无统计学意义，因此对于维生素D是否影响SUA的异常有待进一步研究。
本研究也存在一定局限性：本文为横断面研究，维生素D水平与糖脂代谢指标的关系只能反映某一特定时间，不能确证因果关系，而且本研究的研究对象为内蒙古地区，结论外推时受到限制。
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表 1 不同维生素D营养状况组学生BMI、WHtR、FPG、SUA及血脂水平比较(x±s)
Table 1. Comparison of BMI, WHtR, blood glucose, uric acid and lipid levels of students in different Vitamin D nutritional status groups(x±s)
组别 人数 BMI/
(kg·m-2)WHtR FPG/
(mmol·L-1)SUA/
(μmol·L-1)血脂水平/(mmol·L-1) TC TG HDL LDL 适宜 529 18.01±7.38 0.43±0.08 5.20±0.46 322.43±85.73 3.87±0.85 0.88±0.45 1.48±0.34 1.97±0.68 不足 945 20.59±8.00* 0.44±0.09* 5.13±0.50 318.05±86.30 3.78±0.79 0.87±0.43 1.40±0.33* 1.98±0.69 缺乏 732 22.87±7.41*# 0.46±0.08*# 5.14±0.61 324.83±87.12 3.73±0.67* 0.91±0.41 1.34±0.31*# 1.92±0.58 F值 62.28 16.01 2.63 1.32 4.81 1.83 28.59 1.65 P值 < 0.01 < 0.01 0.07 0.27 0.01 0.16 < 0.01 0.19 注：*与适宜组比较，P < 0.05；#与不足组比较，P < 0.05。 
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表 2 不同维生素D营养状况组学生糖脂代谢异常率比较
Table 2. Comparison of abnormal rate of glucose and lipid metabolism of students in groups with different vitamin D nutritional status groups
组别 人数 血糖异常 血脂异常 HUA 适宜 529 12(2.27) 92(17.39) 91(17.20) 不足 945 24(2.54) 196(20.74) 189(20.00) 缺乏 732 18(2.46) 144(19.67) 168(22.95)* χ2值 0.11 2.42 6.37 P值 0.95 0.30 0.04 注：()内数字为检出率/%；*与适宜组比较，P < 0.016 7。
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