摘要
肺活量测定的种族差异是否可以归因于体质和社会经济因素的差异?
作为儿童大小和肺功能(SLIC)研究的一部分,研究人员在可能的情况下,对2171名伦敦小学生进行了两次评估,间隔一年。测量包括肺活量测量、详细的人体测量、区域体型、身体成分的三维光子扫描、种族血统、出生和呼吸史、社会经济环境以及烟草烟雾暴露等信息。
在2767次测试中,获得了1901名儿童(平均(范围)年龄8.3(5.2-11.8)岁,46%男孩,35%白人,29%非洲黑人血统,24%南亚血统,12%其他/混合)的技术上可接受的肺量测定。在调整性别、年龄和身高后,与白人儿童相比,非洲裔、南亚裔和其他/混合族裔儿童1秒内的用力呼气量分别低1.32、0.89和0.51个z-score单位,用力肺气量下降幅度相似(p<0.001)。尽管进一步调整坐姿高度和胸宽可使种族差异减少16%,但在调整包括社会经济环境在内的所有潜在决定因素后,显著差异仍然存在。
尽管对包括身体体质和社会经济环境在内的广泛潜在决定因素进行了调整,但肺功能测定的种族差异仍然存在,这强调了在解释结果时使用特定种族方程的必要性。
摘要
肺功能测定的种族差异不能简单地归因于体质和社会经济因素的差异http://ow.ly/R8EaR
简介
肺功能的种族差异有充分的文献记载,并强调了根据种族进行调整的重要性[1- - - - - -6].然而,考虑种族因素的肺活量测定参考文献的缺乏,特别是在儿童中,阻碍了肺部疾病的诊断和临床管理,并使肺功能作为主要结果的临床试验的解释复杂化[6].最近发布的全球肺功能倡议(GLI)-2012多种族肺功能测定方程[7]为当代非洲黑人和伦敦白人小学生提供了良好的教育环境[8],虽然已公布的公式没有涵盖所有种族,但已根据GLI-2012编制了南亚儿童的初步系数[9,10].然而,在一个日益多民族的社会中,民族归属是复杂的。
站立高度是肺功能的主要决定因素,但身体比例和组成的差异可能解释了其余的种族差异。尽管长期以来一直试图找出肺功能种族差异的潜在因素[1,3.,4身体体质的贡献还没有被很好地理解。确定最佳的线性测量来解释肺功能的变异性是复杂的,因为这种测量的数量很多,而且获得它们是不现实的,尤其是在儿童中。全身三维(3D)光子扫描是一项新技术,可以从数字人体测量学中提供快速、详细的区域体型数据,可以解决这些问题[11].
肺功能的种族差异在多大程度上与遗传血统有关,而不是与环境暴露、营养或社会经济环境有关,这也仍存在争议[1,3.,12,13],由于缺乏适当的高质量数据,解释受到了影响。尽管一些研究小组提出,相同的呼吸功能预测不同种族的相同死亡率水平,因此不鼓励使用特定种族的方程[14],也有人报道非洲基因与较低的肺功能有关[5而社会经济环境的差异只能解释一小部分种族差异[3.,15- - - - - -17].
这项研究的主要目的是确定肺功能的种族差异在多大程度上可以归因于体质和社会经济因素的差异。次要目的是确定可以在临床环境中用于改善肺功能预测的简单体质测量(除了站立高度),并确认gil -2012方程适用于多种族的伦敦学童。
我们假设,在调整性别、年龄和站立高度后,纳入身体体质和社会经济因素的额外措施将显著减少至少50%的肺功能种族差异。在进行本研究的分析之前,与选择参考人群有关的方法[18],以出生分类[19]和青春期[20.]状态、3D评估[21],以及身体成分[22],并推导出用于解释南亚人肺活量测定的新的GLI系数[9].
材料与方法
儿童的大小和肺功能(SLIC)研究是一项前瞻性研究,旨在评估伦敦学校多种族儿童(5-11岁)的肺活量、体型、体型和组成。在一项试点研究之后(见在线补充资料第1.1节),在2011年10月至2013年7月期间,儿童通过带回家的招募包获得父母的同意参与(见在线补充资料第1.2节)。所有经父母同意的儿童都符合条件,尽管来自患有当前和慢性肺部疾病的儿童的数据(如。镰状细胞病、囊性纤维化、当前哮喘/喘息)或重大先天性异常被排除在分析之外[18].儿童按年份分组抽样,5岁、7岁和9岁的儿童在数据收集的第一年进行了肺量测定和身体体质的全面评估,6岁、8岁和10岁的儿童在可能的情况下在第二年进行了肺量测定和身体形状和成分的常规测量。该研究由指导委员会指导,并由伦敦-汉普斯特德研究伦理委员会批准(REC:10/H0720/53)。评估前获得父母书面同意和儿童口头同意。
研究方案已于先前发表[23].总之,在第一年,人体测量学包括3D光子扫描(基于光技术;在线补充1.3节)、站立高度和体重,以及包括胸围和腰围、中臂围、膝围、小腿围和脚长在内的人工人体测量(在线补充表E1) [23].在第1年底,3D数据的中期分析确定了预测肺功能的最佳线性测量方法,第2年的手动人体测量仅限于这些测量方法(见在线补充2.1节)。
采用生物电阻抗分析评估身体成分,并对607名儿童的子样本进行氘稀释的全身水分配对测量,以推导出种族特异性的校准方程,以预测无脂肪质量[22].根据欧洲呼吸学会/美国胸科学会的可接受性和可重复性标准进行肺量测定,适当时适用于儿童[188bet官网地址24].一份父母问卷提供了有关种族(包括孩子、父母和祖父母的出生国)、出生状况、健康状况、青春期状况和社会经济状况的详细资料,并以家庭富裕评分(FAS)在个人层面进行评估[25]和免费校餐的接受情况,以及地区层面的多重剥夺英语指数(IMD)评分(以家庭邮政编码为基础)[26].收集唾液样本进行可代宁分析,以验证父母报告的烟草烟雾暴露(ABS实验室有限公司,韦林花园城,英国)(在线补充章节1.4)。为取得儿童的全科医生(全科医生)的额外同意,以补充有关呼吸道健康和出生数据的资料(在线补充第2.2节和表E3) [19].然而,与父母相比,由于从全科医生获得的数据较少(22%)与95%),使用出生数据的分析基于父母问卷[19].
根据父母的报告,孩子们大致分为:白人(欧洲血统),黑人-非洲血统(非洲或加勒比血统);南亚(印度、巴基斯坦、孟加拉国或斯里兰卡血统)和其他/混合种族的儿童(在线补充第3部分)。
数据管理和统计分析
详情请参阅在线补充第2节。
临时的分析
肺功能的主要决定因素:身高、年龄和性别[7],用于中间基模型。由于三维扫描无法测量高度[21],模型最初使用人工人体测量法开发,随后使用3D数据进行确认。在单变量分析中,调整性别、年龄和身高后,大多数人体测量指标与1 s用力呼气量(FEV)显著相关1)和强制肺活量(在线补充表E2)。然而,在多变量分析中,只有坐姿高度和胸部尺寸(宽度、深度和周长)仍然与FEV相关1植被覆盖度(在线补充图E2)。结果与3D数据相似。因此,第2年的人工评估仅限于胸部尺寸、坐姿高度、站立高度和体重(在线补充表E1)。
为了强调临床应用并表达与白人儿童的种族差异的程度,最终分析基于白人儿童的肺功能z评分[7],再加上身高和体重z值,该z值使用英国1990年的生长参照[27].以肺功能z-score作为结果,基础模型包括年龄、性别和对数身高,以平衡gil -2012调整。然后将坐姿高度和三个胸部尺寸(均为对数变换,以允许异速缩放)添加到模型中(在线补充表E6)。模型比较采用贝叶斯信息准则(BIC) [28];BIC越小,表示越适合。瘦体重和社会经济环境(IMD的五分之一或FAS的类别)对最佳模型的额外贡献也进行了测试,种族和人体测量学或社会经济环境之间的相互作用也进行了测试。双尾显著性水平设为0.05。R(3.1.0版)中的" nlme "包被用来解释单个集群[29].
为了确定GLI方程适用于多种族学童,肺功能结果也被表示为种族特定的z分数[7],而南亚儿童的指数则是根据该群体的初步GLI系数计算得出的[9,10].采用单因素方差分析来评估不同种族和FAS类别之间肺功能和生长的差异。
结果
共有2171名儿童(平均年龄8.2(5.2-11.8)岁,47%为男孩;34%的白人;29%的黑人非洲血统,25%的南亚血统,12%的其他/混合种族)参与。排除后,1901名儿童的数据(平均±sd年龄8.3±1.6岁,46%为男孩)纳入2767次试验(以下称为参考人群;图1) [18].
性别和年龄在各种族间的分布相似(表1在线补充表E5)。平均而言,6%的儿童早产(<37周妊娠),7%的儿童低出生体重(<2.5公斤),后者不成比例地来自南亚。既往喘息和当前症状相对少见(分别为9%和7%),尽管13%的其他/混合种族儿童报告既往哮喘。据家长报告,八岁以上儿童中有18%已开始进入青春期[20.].
民族体质差异
根据年龄和性别调整后,非洲黑人儿童明显比其他种族的儿童更重、更高、腿更长(表2在线补充表E5)。经性别、年龄和身高调整后,非洲黑人儿童的胸围显著大于白人儿童,胸深/宽比显著高于白人儿童,但胸面积无差异。与白人儿童相比,在调整性别、年龄和身高后,非洲黑人儿童的无脂肪质量平均更高(差异(95% CI) 0.7 (0.5-0.9) kg),南亚儿童的低(−1.4(−1.7 -−1.2)kg),其他/混合种族儿童的无脂肪质量相似。
社会经济环境和烟草烟雾暴露的种族差异
总体而言,27%的儿童享受免费校餐,其中非洲裔儿童所占比例最高(表1).同样,相对较多的非洲裔黑人儿童FAS和IMD得分较低(表1在线补充表E4)。白人和其他/混合种族儿童接触烟雾最多(表1).唾液可替宁水平<2.5 ng·mL−199.7%没有家庭吸烟报告的儿童,而可替宁水平为2.5 ng·mL−1(范围2.6-10.9 ng·mL−1表明被动吸烟暴露),89%报告家庭吸烟。可替宁水平(21.1 ng·mL−1)表明有吸烟行为[30.]只在据报道来自不吸烟家庭的一位8.7岁的老人身上观察到。
肺功能的种族差异
基于White gil -2012方程,得到FVC和FEV1z得分(平均±sd)在白人儿童中近似为0±1,表明这些方程适用于当代伦敦白人学童(表2).平均FEV1其他族裔儿童的z-score显著(p<0.0001)较低:非洲黑人儿童为−1.32,南亚儿童为−0.89,其他/混合族裔儿童为−0.51 (表3).植被覆盖度的模式与此相似。相比之下,FEV的种族差异不显著1/ FVC。当z分数基于gil -2012种族特定方程时,FVC和FEV1z得分(平均±sd)近似为0±1,表明拟合良好,除了其他/混合组,尽管FEV1/非裔黑人儿童的FVC略低于预期(表2).
身体体质对肺功能种族差异的贡献
两种FEV的最佳模型1FVC包括坐姿高度和胸宽(除年龄、性别、身高和种族外)(建模中包括的变量见在线补充表E6)。在非裔黑人儿童中,调整坐姿高度可减少12%的种族差异(即。从- 1.32到- 1.17 z分数单位),13%的南亚儿童和8%的其他/混合族裔儿童(表3).进一步调整胸宽显著改善了拟合性(p<0.0001),但不影响种族差异的大小(表3).FVC的结果相似(表3).尽管无脂肪质量对FVC有显著贡献,但种族系数变化可忽略不计(<0.05 z-score单位)。瘦体重与种族间的相互作用不显著。
讨论
基于伦敦学童的大量多种族人口,我们已经证明,在调整性别、年龄和站立高度后,与白人儿童相比,非洲裔儿童的肺功能下降了~ 1.3个z-score单位(预测16%),南亚儿童的肺功能下降了~ 0.9个z-score单位(预测10%),其他/混合种族儿童的肺功能下降了~ 0.5个z-score单位(预测6%)。进一步调整坐姿高度可将这些种族差异降低10-16% (表3).胸部尺寸和瘦质量也能显著预测FEV1和植被覆盖度,但不影响组间差异。在对坐姿高度、胸部尺寸、身体组成和社会经济因素进行调整后,种族差异的持续存在强调了在解释肺功能数据时考虑种族因素的重要性。FEV的GLI种族特异性方程1FVC为非洲黑人血统和南亚血统的儿童提供了良好的适应度,但对于那些被归类为其他/混合种族的儿童则不太适合。平均FEV偏移量1和FVC z-score在非洲裔黑人儿童中,虽然小,但在相反的方向,即意味着FEV1/FVC比该组预测的z-score低0.54个单位。
优势和局限性
我们的研究是迄今为止对5-11岁多民族学童肺功能、人体测量学和背景特征的最大研究,证明了在实地条件下对幼儿进行广泛复杂生理评估的可行性。由于身体质量指数和身体肥胖之间的关系受到种族的影响,我们使用校准研究最大限度地预测这些儿童的身体成分[22以确保种族偏见得到充分调整。这项研究的一个主要优势是,观察人员接受了高度训练,设备、技术和质量控制都是标准化的,最大限度地减少了潜在的偏差。我们之前已经证明,在这样的大型流行病学研究中,纳入标准可以相对具有包容性,而不会对结果产生偏差[18].由于低出生体重、早产或有喘息或哮喘史的儿童在各民族中的比例与目前在英格兰各地报道的相似[31]以及市内其他多种族的学童[32],这项研究的结果应该是可推广的。
本研究的一个潜在局限性是FAS是一个时间点的资产度量,可能无法充分捕捉社会经济环境。我们试图从问卷中收集有关父母职业和教育的信息,但这些信息是不完整的。他们还试图收集出生数据通过初级保健诊所的全科医生的健康记录。然而,考虑到与父母相比,全科医生的数据检索较低,并且假设父母通常会回忆起他们的孩子早产或低出生体重出生的细节,在本研究中,出生信息缺失的儿童被假设为出生体重适当的“足月”。虽然依赖父母对出生体重和胎龄的回忆可能会[33]或不会产生偏见[34],我们发现有关出生状况的父母报告与健康记录之间有良好的一致性[19].根据英国全国人口普查中使用的祖父母血统和标准对种族进行分类,解决了遗传、环境和文化差异的来源。然而,在获得资金分析本研究收集的DNA样本以调查基因型和肺功能之间的关系之前,无法研究它们各自对表型的贡献。
体质对肺功能种族差异的影响
与白人儿童相比,非洲黑人和其他/混合种族儿童肺功能z-score的种族差异与gil -2012参考文献中的差异在大小上相似,而南亚儿童的数据与东南亚儿童的数据相似[7和中产阶级的班加罗尔孩子[10].在为量化身体体质而进行的众多额外人体测量中,只有坐姿高度和胸宽能显著预测肺功能。相对较长的腿(即。在一定的站立高度下,更短的躯干自然预示着更小的胸部和肺部容积。虽然这些发现与DASH(青少年社会福利和健康的决定因素)对多种族伦敦青少年的研究相吻合[4],其他研究报告南亚儿童的胸部尺寸影响最小[3.].胸部形状与肺功能之间的微弱联系令人惊讶,但这可能反映了幼儿的生长主要发生在长骨(即。腿),躯干生长突增发生在青春期后期[35,36].青春期前和青春期期间的生长速度因性别而异[27不同种族的青春期成熟时间不同。此外,一些影响胸围大小的因素,如横膈膜位置或肌肉力量,无法通过人体测量学评估。尽管有初步证据表明儿童的残气量/总肺活量存在种族差异[37],在我们大规模的、以学校为基础的研究中进行容积描记术评估是不可行的。
社会经济环境和烟草接触的影响
尽管社会经济环境与肺功能相关[4,12],根据体型(特别是坐姿高度)进行调整,可以减少社会经济环境对种族差异的影响[1,4].虽然我们不能排除未测量的社会和环境因素的潜在贡献,但在广泛的社会经济环境中,其与肺功能的关系在本研究中是最小的,在统计上是不显著的(在城市成年人的纵向研究中也发现了这一点[38])。这与我们最近在印度使用相同的设备和技术进行的研究形成了鲜明对比[10]其中,在对已知混杂因素进行调整后,平均FEV1印度城市儿童的植被覆盖度与英国-印度儿童相似,但显著高于印度半城市和农村儿童(分别高出~ 6%和~ 11%)。这些发现可能反映了英国和印度在社会剥夺程度上的显著差异[10,12,并提出可能存在贫困的门槛效应。
白人和其他/混合族裔儿童接触被动吸烟最多,但与以前的报告相比[39我们没有发现肺功能与母亲在怀孕期间或目前吸烟有关。由于回忆偏差或社会耻辱,暴露可能被低估,但总体而言,儿童唾液可替宁水平非常低。
临床实践的相关性
如先前报道[8],这项研究的结果验证了GLI种族特定方程的有效性,这被证明是普遍适用于伦敦的学童。考虑到这个组的人数相对较少和异质性,与其他/混合组的契合度稍差并不意外。尽管平均FEV只有很小的偏移量1和FVC z分数,这些是相反的方向,这意味着FEV1/FVC比该组预测的z-score低0.54个单位。然而,通过将正常的下限设置为- 1.96 z分数单位(2.5百分位数),而不是- 1.64(第5百分位数),如本文所推荐的流行病学研究[7],可将该组气道梗阻的过度诊断风险降至最低。
未来的发展方向
这项研究和其他研究的结果表明,进一步调整坐姿高度可以改善肺功能预测。gil -2012多种族方程很好地拟合了许多人口[8,40,是目前多种族人群使用的最佳选择,但基于站立高度。在肺功能已稳定>40年的发达国家使用[7,这样的方法可能就足够了。考虑到我们的数据与GLI全年龄参考范围的总体良好拟合,SLIC人群的年龄范围有限,以及在常规临床评估中不太可能记录坐姿高度和胸宽的精确测量,我们没有提出任何基于SLIC数据的新方程,而是建议在研究和临床实践中继续使用当前的GLI方程。尽管坐姿高度和/或胸宽对模型拟合的贡献和置信区间的相对缩小,但对基于伦敦学童数据的预测中值的影响最小(详情请参阅在线补充图E5)。然而,为了考虑到发展中国家身体比例的长期变化,在未来的评估中可以有用地包括坐姿高度。在临床场景中纳入胸部测量可能不太实际。
结论
在对性别、年龄、身高进行调整后,再对坐姿高度进行调整,减少了肺活量测定的种族差异。然而,尽管对包括体质和社会经济环境在内的广泛潜在决定因素进行了调整,种族差异仍然存在。使用gil -2012多种族方程在很大程度上克服了伦敦学童的这种差异,证明了其在当前临床实践中的有效性和相关性。
确认
在此,我们特别感谢各参与学校的校长及教职员,协助我们进行招生及学校评估,更要感谢参与是次研究的学生及家庭。
脚注
这篇文章有补充资料可从www.qdcxjkg.com
支持声明:这项工作得到了威康基金会(WT094129MA)、英国哮喘基金会(10/013)和儿童成长基金会的支持。T.J. Cole由MRC研究基金MR/J004839/1资助。SLIC(儿童大小和肺功能)研究团队通过综合临床研究网络感谢国家卫生研究所的支持。本文的资助信息已存入FundRef.
利益冲突:可以在本文的在线版本中找到信息披露www.qdcxjkg.com
- 收到了2015年3月13日。
- 接受2015年7月14日。
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