體力活動與輕度認知障礙老年人認知功能的劑量效應(yīng)關(guān)系研究

魏賢軍，張 玉

(1.南京財經(jīng)大學 體育部，南京 210046；2.齊魯師范學院 體育學院，濟南 250200)

人口老齡化是當前全球性問題，而我國尤為嚴重。隨著人口老齡化進程不斷推進，認知障礙和神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病率逐年升高[1]。流行病學研究報告顯示，2015年全球癡呆患者4 680萬，到2050年將達到1.315億，目前我國癡呆患者超過700萬[2-3]，癡呆癥是老年人群中一種常見的神經(jīng)退行性疾病，通常會導致獨立性喪失、生活質(zhì)量下降、過早死亡以及較高醫(yī)療保健費用等[4]。雖然在老齡化社區(qū)中，癡呆癥已經(jīng)是危害老年人生命質(zhì)量的疾病之一，但是人們對能夠減少其患病風險的因素關(guān)注相對較少。有研究發(fā)現(xiàn)，體力活動是預(yù)防認知障礙和癡呆癥的保護性因素之一[5]。近年來，越來越多的研究證實，體力活動能夠預(yù)防認知能力下降、降低輕度認知障礙(Mild Cognitive Impairment，MCI)發(fā)病率和延緩癡呆癥的發(fā)生[6-7]。然而，國內(nèi)外諸學者關(guān)于改善老年人認知能力的最佳體力活動劑量還沒有定論[8-10]，如中高強度體力活動(Moderate to Vigorous Physical Activity，MVPA)可以明顯改善老年人的認知能力，但有人指出輕體力活動(Light Physical Activity，LPA)對老年人認知能力具有獨特的保護作用，MVPA與之無關(guān)。Zhu等人的研究發(fā)現(xiàn)，老年人的MVPA%與認知功能之間存在劑量效應(yīng)關(guān)系，較高的MVPA%與36%或更低的認知障礙風險相關(guān)[11]。此外，已有的研究大多數(shù)采用自我報告形式的體力活動數(shù)據(jù)，其可能受記憶偏差、健康狀況、抑郁等因素影響，尤其是老年人對象[12]。為了克服自我報告形式的局限性，基于客觀測量工具的體力活動數(shù)據(jù)正逐漸被采用，但仍相對較少，并且現(xiàn)有研究的樣本規(guī)模相對較小[13]。鑒于此，本研究基于ActiGraph GT3X+和簡易智力狀態(tài)檢查量表MMSE(Mini-mental State Examination)客觀評定老年人的體力活動與認知能力，進而探究體力活動與我國老年人認知能力之間的劑量效應(yīng)關(guān)系，以期豐富和完善運動認知領(lǐng)域相關(guān)的理論研究成果，并為延緩認知老化、預(yù)防癡呆癥發(fā)生制定科學合理的體力活動干預(yù)方案提供參考依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

采用多段分級抽樣方法，根據(jù)南京市的地理位置特點，分別選擇主城區(qū)鼓樓區(qū)、玄武區(qū)、秦淮區(qū)、建鄴區(qū)及城郊的棲霞區(qū)共5個行政區(qū)，于2017年3月至2018年6月，共招募400名輕度認知障礙(MMSE得分在10—23分)[14]的老年人。納入標準為：年齡≥60歲，精神狀態(tài)、視力和聽力允許完成認知量表測試，能正常溝通。排除標準為：已診斷患有阿爾茲海默癥以及精神分裂癥、嚴重抑郁癥等精神疾病者；嚴重語言、視力和聽力障礙者。所有受試者均簽署知情同意書，研究過程中受試者如有不適可隨時無條件退出。

1.2 測試指標和方法

1.2.1 受試者基本信息

通過受試者填寫調(diào)查問卷獲取基本信息，主要包括年齡、身高、體重、BMI、最高學歷、月平均收入等。

1.2.2 體力活動水平測量

采用三軸加速度計ActiGraph GT3X+測量老年人體力活動水平。測量時儀器置于右側(cè)髂脊上部，連續(xù)佩戴7天，其中包括5個工作日和2個周末日，除洗澡、睡覺、游泳之外，其他時間都要佩戴。工作人員在7天測試結(jié)束之后的第8天回收儀器，并利用ActiLife(版本6.13.2)軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

加速度計的各個體力活動測量參數(shù)設(shè)置，對于后期收集體力活動數(shù)據(jù)至關(guān)重要。通過分析和比較相關(guān)研究的老年人體力活動測量方法，從中選取了使用頻率較高、較為合理的參數(shù)設(shè)置[15]。其中主要包括采樣間隔、未佩戴時間定義、每天佩戴多少時間即為有效日、至少幾天有效數(shù)據(jù)納入統(tǒng)計分析、不同強度界值等，具體參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 加速度計的體力活動測量參數(shù)設(shè)置

1.2.3 認知能力測試

采用《簡易精神狀態(tài)評價量表(MMSE)》中國版對老年人認知能力進行測試，該量表具有較好的信效度[16]。其中包括定向力、記憶力、注意力和計算力、回憶能力、語言能力等5個認知領(lǐng)域的測試。本量表的總分為30分，分數(shù)越高表明認知能力越好。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計法

利用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理。符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標準差(Mean±SD)進行描述，不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用四分位間距進行描述。兩組間比較，正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用t檢驗，非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用Mann-Whitney檢驗。利用線性回歸模型，探索體力活動與老年人認知能力之間的劑量效應(yīng)關(guān)系。

2 研究結(jié)果

2.1 受試者基本信息

在招募的400名社區(qū)老年人中，體力活動和認知能力測試數(shù)據(jù)均完整有效的共350名，其中男性168名，女性182名，受試者基本信息見表2。認知能力在男、女之間無顯著差異(P>0.05)。平均每天LPA、MVPA的時間分別為168.53 min、45.02 min，女性平均每天LPA時間顯著大于男性(P<0.01)，而MVPA時間無顯著差異(P>0.05)。

表2 受試者基本信息表

2.2 線性回歸分析結(jié)果

由表3可知，就總體而言，在未校正模型中，LPA、MVPA對老年人認知能力影響顯著(P<0.01)，且該模型能解釋老年人認知能力變異的56.4%；在模型2中，校正了年齡、BMI、最高學歷、月平均收入因素后，LPA、MVPA仍對老年人認知能力產(chǎn)生顯著影響(P<0.01)，該模型能解釋老年人認知能力變異的65.4%，LPA、MVPA對認知能力影響的β系數(shù)分別為0.006、0.061(標準化系數(shù)0.107、0.635，P<0.01)，即表示在一定范圍內(nèi)LPA、MVPA每增加10 min/day，老年人認知能力表現(xiàn)分別增加0.06分(95%CI：0.02—0.09)、0.61分(95%CI：0.54—0.68)，MVPA對老年人認知能力的改善效果好于LPA。

表3 體力活動對認知能力影響的線性回歸分析結(jié)果

在男性分析結(jié)果中，僅有MVPA對認知能力的影響顯著(P<0.01)，在校正模型中，MVPA對認知能力影響的β系數(shù)為0.048，即表示在一定范圍內(nèi)MVPA每增加10 min/day，男性老年人認知能力得分增加約0.48分(95%CI：0.37—0.59)。在女性分析結(jié)果中，LPA、MVPA均對認知能力產(chǎn)生顯著影響(P<0.01)，在校正模型中，LPA、MVPA對認知能力影響的β系數(shù)分別為0.007、0.071，即表示在一定范圍內(nèi)LPA、MVPA每增加10 min/day，女性老年人認知能力得分分別增加約0.07分(95%CI：0.03—0.11)、0.71分(95%CI：0.62—0.80)。此外，由標準化回歸系數(shù)可知，MVPA對女性老年人認知能力的改善效果好于男性(0.693>0.548)。

2.3 體力活動與老年人認知能力的劑量效應(yīng)關(guān)系

將所有受試對象MVPA的總體結(jié)果按照四分位數(shù)間距分成4組，線性回歸分析結(jié)果見表4。由圖1可知，MVPA與老年人認知能力之間存在倒“U”型劑量效應(yīng)關(guān)系。在4個模型中，Q2組(21.13 min/day≤MVPA<34.49 min/day)MVPA對認知能力影響的β系數(shù)大于其他3組，這一結(jié)果表明，21.13-34.49 min/day的MVPA對老年人認知能力的改善效果最佳。

表4 MVPA對認知能力影響的β系數(shù)(95%CI)

圖1 MVPA與老年人認知能力的劑量效應(yīng)關(guān)系

3 討論

體力活動與老年人認知能力之間的聯(lián)系已被諸多學者研究[17-18]。如一項前瞻性隊列研究的meta分析結(jié)果表明，與低水平體力活動相比，高水平的體力活動可以使癡呆癥和阿爾茨海默癥患病風險分別降低28%、45%，但其中納入的16項研究均采用自我報告形式的體力活動數(shù)據(jù)[19]。自我報告不僅會受到老年人記憶、身體狀況等因素的影響，使得研究結(jié)果存在一定的偏差，而且無法探討LPA對認知能力的影響。為了克服自我報告形式的局限性，一些客觀的測量方法逐漸被采用，本研究利用三軸加速度計來客觀測量老年人的體力活動，消除了自我報告形式可能帶來的潛在偏差。基于客觀測量工具的一些研究也發(fā)現(xiàn)，活躍的老年人患認知障礙或癡呆癥風險較低[20-21]。本研究結(jié)果顯示，體力活動能顯著改善老年人的認知能力，且存在性別差異，MVPA對女性的改善效果好于男性，LPA僅能顯著改善女性老年人的認知能力；將MVPA按照四分位數(shù)間距分成4組發(fā)現(xiàn)，MVPA與老年人認知能力之間存在倒“U”型劑量效應(yīng)關(guān)系，21.13—34.49 min/day的MVPA對老年人認知能力的改善效果最佳。

MVPA可以明顯改善老年人的認知能力[8,11]，本研究與前人的研究結(jié)果一致。LPA對于老年人而言，是日常體力活動的主要部分，是一種比較受歡迎、相對安全有效的活動形式[22]。目前，LPA對老年人認知能力的影響研究結(jié)果尚存在分歧。Kerr等通過對215名65歲以上老年人進行橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，LPA與老年人認知能力之間不存在相關(guān)關(guān)系[23]。然而，Stubbs等選取274名老年人為研究對象，連續(xù)7天佩戴加速度計，并利用AD8量表評定其認知能力，結(jié)果表明，LPA是影響老年人認知能力的一個獨立因素，對其具有獨特的保護作用[24]。最近的一項研究也指出，LPA與老年人更好的認知能力有關(guān)[25]。我們同樣得出了相似的結(jié)果，就總體而言，LPA對老年人認知能力可產(chǎn)生顯著影響。但值得注意的是，當進行男、女分層研究時發(fā)現(xiàn)，體力活動對老年人認知能力的影響存在性別差異，即MVPA對女性老年人認知能力的改善效果好于男性，LPA僅有益于女性老年人。一些證據(jù)表明，體力活動與老年人認知能力之間的關(guān)聯(lián)性可能因性別而受到調(diào)節(jié)[26]。雖然目前尚不清楚體力活動對認知能力的影響存在性別差異的真正原因，但在分析已有研究之后認為，造成這種結(jié)果的原因可能有：①心肺耐力差異。一般情況下，與男性相比，女性的心肺耐力水平較低，因此可能對于體力活動的刺激更敏感，更容易產(chǎn)生積極的效果[27]。②生理反應(yīng)差異。有研究指出，可能由于男、女之間下丘腦—垂體—腎上腺軸系統(tǒng)和糖代謝對于體力活動引起的一系列反應(yīng)存在差異導致[28]。③劑量效應(yīng)關(guān)系。本研究數(shù)據(jù)顯示，女性的LPA顯著高于男性，體力活動對老年人認知能力的關(guān)聯(lián)效應(yīng)可能需要累積到一定的量。如Martinez等研究發(fā)現(xiàn)，對認知任務(wù)的積極作用，僅出現(xiàn)在累積更多積極性通勤方式的女孩中[29]。

流行病學研究表明，體力活動與認知能力之間存在一定的劑量效應(yīng)關(guān)系。Zhu等通過對6 452名老年人進行縱向研究指出，客觀測量的MVPA%與老年人認知能力之間存在劑量效應(yīng)關(guān)系，較高水平的MVPA%不僅有利于更好地維持老年人的記憶和執(zhí)行功能，而且能夠降低老年人認知障礙患病風險[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，MVPA與老年人認知能力之間存在倒“U”型劑量效應(yīng)關(guān)系，與Paul等采用主觀測量方法得到的研究結(jié)果一致[30]。此外，本研究結(jié)果顯示，22.13—38.79 min/day的MVPA對老年人認知能力的改善效果最佳，而根據(jù)國際體力活動指南推薦標準，老年人每周至少需要150 min的MVPA，本研究結(jié)果支持國際體力活動指南的推薦量。

體力活動可能通過多種生理機制介導對老年人認知能力產(chǎn)生影響。首先，體力活動可以增強神經(jīng)功能連通性[32]。并且，在動物實驗中已被證實，體力活動能夠通過促進神經(jīng)傳導、突觸形成、血管再生和神經(jīng)營養(yǎng)因子釋放等機制介導對認知能力產(chǎn)生積極作用[33]。其次，體力活動能夠增強大腦皮質(zhì)可塑性，即體力活動可能有助于平衡衰老和神經(jīng)退行性疾病對神經(jīng)可塑性和功能的有害影響[34-35]。再次，LPA與較低水平的血漿炎癥標志物c反應(yīng)蛋白(CRP)有關(guān)[36]。CRP是全身炎癥的標志，這一發(fā)現(xiàn)表明，就認知健康而言，體力活動可能有利于消除系統(tǒng)性炎癥誘發(fā)的負面后果。因此，炎癥也被認為是影響體力活動和認知能力關(guān)系的一個因素。最后，有研究指出，步態(tài)速度與認知能力有關(guān)[37]。增加習慣性的活動與更快的步態(tài)速度有關(guān)[38]。更多的LPA可能代表更多的習慣性活動，而參與更多習慣性活動的個體可能有更快的步態(tài)速度和更好的認知能力，這或許可以解釋LPA與認知能力之間的聯(lián)系。值得一提的是，本研究發(fā)現(xiàn)，21.13 min/day≤MVPA<34.49 min/day對老年人認知能力的改善效果優(yōu)于34.49 min/day≤MVPA<61.12 min/day和MVPA≥61.12 min/day，說明在改善老年人認知能力方面，MVPA并非越多越好。有研究表明，較高強度的體力活動能夠增強機體氧化應(yīng)激，對大腦功能產(chǎn)生負面影響[39]。因此，應(yīng)根據(jù)老年人的身體特點，適當安排中高強度的體力活動來改善認知能力，21.13—34.49 min/day的MVPA這一劑量的體力活動可被推薦。

本研究也存在一些局限，如加速度計無法捕獲上肢運動，可能會低估MVPA時間；認知能力的評估單一以及橫斷面設(shè)計。因此，未來仍需要前瞻性和縱向?qū)嶒炐匝芯恳赃M一步驗證體力活動與老年人認知能力之間的因果關(guān)系。

4 結(jié)論

(1)體力活動能顯著改善輕度認知障礙老年人的認知能力，MVPA的改善效果好于LPA。

(2)體力活動對輕度認知障礙老年人認知能力的影響存在性別差異，MVPA每提高10 min/day，男、女認知能力得分分別提高約0.48分、0.71分；LPA每提高10 min/day，女性認知能力得分提高約0.07分，男性無顯著變化。

(3)MVPA與輕度認知障礙的老年人認知能力之間存在倒“U”型劑量效應(yīng)關(guān)系，21.13—34.49 min/day的MVPA對老年人認知能力的改善效果最佳。