姜 楠，孙仁杰，张洛铭，AFRIM Francis Kojo，段雷振，张艳丽，马 军，朱静媛，左其亭，巴 月2,，周郭育2,

1)郑州大学公共卫生学院预防医学系 郑州 450001 2)郑州大学公共卫生学院环境卫生学教研室 郑州 450001 3)开封市疾病预防控制中心地方病科 河南开封 475004 4)郑州大学附属郑州中心医院 郑州 450001 5)郑州大学黄河生态保护与区域协调发展研究院 郑州 450001

骨密度反映了人体的骨骼强度及骨量。骨密度降低可引发一系列以骨质疏松症为代表的骨骼健康相关疾病[1]，严重影响人们的生活质量。据报道[2]，2016年中国老年人由于骨密度下降引起的骨质疏松症患病率高达36%；随着老龄化日益严重，骨质疏松已成为我国严重的公共卫生问题之一。已有研究[3]证实城镇居民肌肉力量与骨密度密切相关，肌肉运动产生的机械负荷是骨重建的重要影响因素。城乡居民的生活方式和饮食习惯等存在明显差异，后者可能会影响肌肉力量和骨密度[4]。但截至目前，对农村居民肌肉力量与骨密度关联的研究仍较少。

氟是人体必需的微量元素之一，适量的氟摄入可促进骨骼健康，而长期过量氟摄入会引起人体骨代谢紊乱，严重时可造成骨相损伤。随着全国范围内降氟改水工程的实施，高氟暴露地区逐渐减少，但低中度氟暴露仍较广泛[5]。此外，研究发现，氟除可致骨质流失或骨质疏松外[6]，还可直接作用于肌肉蛋白的合成过程而引起肌源性损害[7]。目前，对于农村人群低中度氟暴露、肌肉力量与骨密度关联的研究较为罕见。因此，本研究分析了农村成人低中度氟暴露、骨密度与肌肉力量的重要反映形式——握力[8]之间的关系，为农村人群骨质疏松的预防控制提供线索。

1 对象与方法

1.1调查点和研究对象采用横断面调查的方法，于2017年4～5月于河南开封市某县随机选取6个村庄作为调查点，利用整群抽样的方法在调查点选取20～60岁当地长期居民作为调查对象，通过询问病史及体检排除以下受试者：认知障碍者，患有恶性肿瘤者，慢性肝肾功能疾病、肝肾功能不全者或肝肾移植患者，骨代谢性疾病患者，身体残疾或近期发生骨折者，病理性肌力衰退(类风湿性关节炎、重症肌无力以及肱骨外上髁炎等)者；共计585例符合标准并纳入研究。本研究方案经郑州大学伦理审查委员会批准，所有调查对象均在了解本研究后签署知情同意书。

1.2问卷调查以及体格测量采取面对面访谈的方式进行问卷调查。收集调查对象的年龄、性别、教育程度、不良嗜好、疾病史、家族史等人口学特征，采用匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburgh sleep quality index, PSQI)评估研究对象的睡眠质量，体格测量包括体重、身高、收缩压和舒张压等。

1.3骨密度的测量以及骨质疏松的判断采用超声骨密度仪(SONOST 3000，韩国OsteoSys公司)对研究对象的跟骨进行骨密度(T)测量，为确保仪器数据精确，所有操作均由同一操作员完成，仪器每3 d校准1次。按照世界卫生组织的诊断标准[9]对骨质进行分组：-1.0≤T<1.0为骨质正常，T<-1.0为骨质异常；骨质异常进一步分为骨质流失(-2.5

1.4握力检测对研究对象进行正确握力测量姿势的指导后，采用手持式Jamar测力计检测握力。测量时研究对象取坐位，曲肘90°，左右两侧分别测量握力3次，取优势侧最大握力进行分析。

1.5生物样本的采集和测定收集研究对象晨尿(50 mL/人)，置于-20 ℃低温保存，以备后续分析。分别使用氟离子选择电极法(上海水仪科技有限公司)和苦味酸法(南京建成生物工程研究所)测定尿氟浓度和尿肌酐含量。根据尿氟正常值标准(WS/T 256-2005)将研究对象分为对照组(≤1.6 mg/L)与过量氟暴露组(>1.6 mg/L)。

1.6统计学处理采用EpiData 3.1以双人双机独立录入方式进行数据录入。使用SPSS 21.0进行数据分析。应用Pearson相关性检验分析优势握力与T值、尿氟浓度与T值的相关性。应用多重线性回归和logistic回归分析握力、氟暴露与骨密度之间的关系。此外，按照握力三分位间距对人群分组：握力1组<27.17 kg，27.17 kg≤握力2组<36.00 kg，握力3组≥36.00 kg；按照尿氟浓度三分位间距进一步对人群分组：尿氟1组<0.81 mg/L，0.81 mg/L≤尿氟2组<1.21 mg/L，尿氟3组≥1.21 mg/L。随后分别将三段数据的中位数作为连续型变量纳入模型(多重线性回归和logistic回归)进行趋势性检验[10]。最后，根据握力中位数(30.73 kg)对人群进行分层，通过在回归方程中加入交互项(尿氟×握力)，探索握力(二分类)与氟暴露的交互作用对骨密度的影响。使用R(http://www.R-project.org)及GraphPad Prism 6.01对数据进行可视化处理。交互作用检验水准α=0.10[11-12]，其他统计分析检验水准α=0.05。

2 结果

2.1研究对象的基本特征见表1。由表1可知，研究对象的握力在骨质正常组、骨质流失组和骨质疏松组中依次降低(P<0.001)。此外，BMI、性别、吸烟情况和饮酒情况在3组间的分布差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 研究对象基本特征

2.2握力与骨密度的关系利用Pearson相关性检验分析握力与骨密度的关系，发现骨密度与握力改变的关联有统计学意义(r=0.244,P<0.001)(图1A)。研究对象的T值随握力增加而升高，二者呈明显的线性趋势(P趋势=0.039)；握力每增加1.0 kg，人群T值增加0.02(95%CI为0.01～0.03)(P=0.001)。分层分析发现：骨质异常(尤其是骨质疏松)的发生风险随握力增加而降低；握力每增加1.0 kg，骨质异常总风险和骨质疏松的发生风险分别降低5%(95%CI为1%～10%)和8%(95%CI为2%～13%)(P均<0.05，表2，图1B)。

表2 握力与骨密度的回归分析a

2.3氟暴露与骨密度的关系Pearson相关性检验(图1C)、多重线性回归以及logistic回归分析结果均显示尿氟与骨密度的关联无统计学意义(P均>0.05)(表3，图1D)。

表3 尿氟与骨密度的回归分析a

A：握力与骨密度关系的Pearson相关性检结果；B：握力与骨密度关系的分层分析结果；C：氟暴露与骨密度关系的Pearson相关性检结果；D：氟暴露与骨密度关系的分层分析结果

2.4不同握力人群骨密度与尿氟的关联按照握力中位数对人群进行分层，随后发现：高握力人群(握力≥30.73 kg)与低握力人群(握力<30.73 kg)的尿氟质量浓度分别为(1.13±0.73)mg/L和(1.19±0.68)mg/L，差异无统计学意义；此外，与低握力人群[(1 218.89±671.82) mg/L]相比，高握力人群尿肌酐质量浓度[(1 489.65±952.48) mg/L]较高(t=3.806，P<0.001)。

多重线性回归和logistic回归分析结果见表4，由表4可知：高握力人群中，尿氟浓度每增加1.0 mg/L，T值增加0.13(95%CI为-0.02～0.29)，骨质异常总风险降低36%(95%CI为-1%～59%)，骨质流失的发生风险降低34%(95%CI为-5%～59%)；此外，低握力人群中，未观察到尿氟和骨密度之间的关联(P>0.05)。交互作用分析结果显示，在调整年龄、性别、PSQI值和尿肌酐等混杂因素后，握力与尿氟的交互作用可影响骨密度(P交互<0.10)。

表4 握力与氟暴露对骨密度的交互作用分析a

3 讨论

本次研究选取低中度氟暴露地区成人作为调查对象，旨在探讨低中度氟暴露、握力与骨密度三者间的关系。研究结果显示，握力是骨密度的保护因素，同时低中度氟暴露与握力的交互作用可影响骨密度，低中度氟暴露可能对高握力人群骨密度有促进作用。

已有研究[13]表明，长期过量的环境氟暴露可影响机体钙磷代谢，干扰骨钙化过程，从而引发骨质损伤;但此次研究未发现低中度氟暴露与人群骨密度间存在关联。氟化物对骨的影响机制较为复杂，地区、性别和每日饮水量的不同以及个体差异均会对研究结果产生影响。一项关于克什米尔氟暴露地区儿童骨代谢指标的研究[14]发现，高氟组(平均尿氟质量浓度为3.28 mg/L)骨钙素和甲状旁腺素等骨代谢指标水平明显高于对照组(平均尿氟质量浓度为1.91 mg/L)。而一项对180名绝经妇女进行的为期1 a的随机对照试验[15]发现，持续服用NaF(10 mg/d)不会对骨密度产生影响。考虑到本研究中，调查对象尿氟质量浓度均值为1.16 mg/L，其中476人(81.4%)的尿氟质量浓度低于人群尿氟正常值范围(WS/T 256-2005，≤1.6 mg/L)，较低的氟暴露水平可能是造成本研究尿氟与骨密度无明显关联的原因。

握力测量既是评估上肢肌肉力量简单有效的方法，也是反映全身各个肌群与肌肉总体力量的一个重要指标[8]。本研究通过握力来反映肌肉力量，结果发现：调整潜在混杂因素后，握力每增加1.0 kg，T值增加0.02，骨质异常总风险和骨质疏松发生风险分别降低5%和8%。有研究[16]提示，肌肉力量与骨密度可能存在密切关联，握力可能增加骨密度，本研究结果支持上述结论。握力对骨密度保护作用的可能机制包括：①化学调节方面，肌肉组织可产生IL-6、IGF-1、FGF-2、BMPs等内分泌因子，其通过内分泌或旁分泌机制作用于成骨细胞和破骨细胞，从而影响骨代谢过程[17-18]。②力学方面，人体的肢体活动由骨骼与肌肉共同完成，运动时肌肉的收缩对骨骼产生的压力负荷通过压电效应增强成骨细胞活性，促进骨生成[16]。

本研究发现握力与尿氟对骨密度的影响存在交互作用，且高握力组的骨密度更易受到氟暴露的影响；在高握力组中，尿氟质量浓度每增加1.0 mg/L，T值增加0.13；骨质异常总风险降低36%；骨质流失的发生风险降低34%，关联具有边缘显著性(0.05

综上所述，在低中度氟暴露地区，成人握力与骨密度呈正相关，低中度氟暴露可能对高握力人群骨密度有促进作用。此结果可以为农村人群骨质疏松的预防控制提供线索。

致谢：感谢全体参与现场调查的郑州大学公共卫生学院、开封市疾病预防控制中心及通许县疾病预防控制中心的工作人员；感谢配合并参与本研究的全体调查对象。