《BMC Public Health》:Association of physical activity, sedentary behaviour, sleep and myopia in children and adolescents: a systematic review and dose-response meta-analysis
### 研究背景
近视(Myopia)是一种常见的屈光不正问题,通常在儿童和青少年时期开始出现。它的发生是由于角膜和晶状体的屈光能力与眼球的轴长不匹配,导致远处物体的图像聚焦在视网膜前方,从而引起远距离视力模糊。近视对全球眼健康构成了重大威胁,其患病率持续上升。到 2050 年,全球近视患病率预计将超过 7.4 亿例。这不仅给全球带来了沉重的经济负担,还增加了视网膜脱离、白内障和青光眼等眼部疾病的风险。
虽然近视有很强的遗传因素,但生活方式因素在其发展中也起着关键作用。在 24 小时的生活周期中,身体活动(Physical Activity,PA)、久坐行为(Sedentary Behavior,SB)和睡眠时间(Sleep Duration,SD)与昼夜节律密切相关。昼夜节律在调节眼部生理方面起着关键作用,可能影响近视的发生和发展。已有研究表明,减少睡眠会干扰夜间眼部生理过程,增加近视发病风险,而充足的睡眠有助于维持眼压和眼轴长度的周期性变化。白天的身体活动,尤其是户外活动,通过接触自然光支持健康的昼夜节律模式。相反,夜间的久坐活动会干扰昼夜节律功能。因此,强调充足睡眠、定期户外活动和减少夜间屏幕使用的策略,可能有助于降低近视风险。然而,之前的研究在分析 PA、SB 和 SD 与近视的关系时存在不足,缺乏对特定每日限制量的研究,也没有进行连续剂量 - 反应荟萃分析。
研究方法
本研究的研究方案已在 PROSPERO 国际系统评价登记处前瞻性注册。该综述遵循 MOOSE 指南进行观察性研究的荟萃分析,遵循 PRISMA 指南进行系统评价和荟萃分析。
研究人员系统检索了 PubMed、EMBASE、Cochrane Library 和 Web of Science 四个电子数据库,检索时间从每个数据库的建立至 2024 年 11 月 19 日。检索词包括 “myopia”“exercise”“sedentary behavior” 和 “sleep”。
研究的纳入标准为:年龄在 5 - 19 岁的儿童和青少年;将 PA、SB 和 SD 作为暴露因素,并对每日或每周总时间进行主观或客观量化;有明确的近视定义,通过眼科医生或验光师进行散瞳或非散瞳验光测量,以近视发病率或患病率作为结果指标;前瞻性研究、横断面研究、队列研究;报告了 OR 值和 95% CI,或提供了足够的数据来计算这些值;英文研究。排除标准包括:参与者年龄小于 5 岁或大于 19 岁,患有眼部疾病或之前接受过近视治疗;未提供每日 / 每周身体活动、久坐行为、睡眠时间等详细信息;近视标准不明确或为自我报告的近视;数据类型无法转换为 OR 值和 95% CI;摘要、实验研究、动物研究、系统评价或非英文研究。
由两名独立研究人员使用 EndNote 软件根据纳入和排除标准对标题和摘要进行筛选,在比较筛选结果并澄清差异后获取全文,随后独立审查全文并通过深入讨论解决分歧。
数据提取由两名 reviewers 独立进行,提取的变量包括研究背景、人群特征、研究设计、暴露因素、结果以及暴露因素与结果测量之间的关联。
使用 Joanna Briggs Institute(JBI)的横断面和队列研究批判性评价清单评估纳入研究的方法学质量和偏倚风险。对于横断面研究,JBI 工具包含八个项目,评估研究对象、疾病状况、影响因素、混杂因素和数据分析等方面;对于队列研究,JBI 工具包含 11 个项目,重点关注研究设计、混杂因素的控制和结果指标的测量。每个项目被评为 “是”“否”“不清楚” 或 “不适用”。为了提供更客观和细致的质量评估,还使用 ROBINS - I 工具进行定量偏倚风险评估。
本研究关注的暴露因素为 PA、SB 和 SD。PA 被定义为任何由骨骼肌产生、需要能量消耗的身体运动,在本研究中是指每日总的身体活动时长。SB 被定义为任何清醒状态下,坐着、躺着或斜倚时能量消耗为 1.5 代谢当量(METs)或更低的行为,本研究中 SB 包括近距离工作(Near Work,NW)和屏幕时间(Screen Time,ST)。NW 指每天花在阅读、学习等近距离活动上的总时间,ST 指每天花在电子屏幕前(如看电视、使用电脑等)的总时间。SD 被定义为 24 小时内的总睡眠时间。
所有纳入研究均使用时间跨度来评估暴露因素(PA、SB 和 SD)与结果指标(近视发病率或患病率)之间的关联。通过计算区间上下限的中点来估计平均时间,对于最高水平的开放式区间,假设其长度与相邻区间相等进行估计;对于最低水平的开放式区间,假设下限为 0。
将每个暴露因素分为高、中、低三个类别。对于有三个时间水平的研究,直接对应三个类别;对于有两个时间水平的研究,较低水平对应最低类别,较高水平与最高和中间类别进行比较后确定归属;对于超过三个时间水平的研究,最低水平对应最高类别,其余水平根据与最高和中间类别的相似性进行分类。计算每个时间类别的中位持续时间和四分位间距,以确保类别之间没有重叠。为了验证分类阈值的可靠性,使用基于权威公共卫生建议预先选择的指南截断点进行敏感性分析。
采用随机效应模型进行分类剂量 - 反应荟萃分析,比较最低类别与中间和最高类别,计算不同暴露因素类别与近视发病率或患病率之间的合并效应值,并生成森林图。使用I 2 统计量和T 2 估计评估研究异质性,通过漏斗图和 Egger 检验评估发表偏倚,对于存在显著发表偏倚的情况,应用 trim - and - fill 方法进行处理。此外,还进行了亚组分析和敏感性分析,并在必要时进行多元 meta 回归分析。
使用 Stata 中的 GLST 软件包进行连续剂量 - 反应荟萃分析,采用随机效应模型估计不同暴露因素与近视发病率或患病率之间的关联。利用具有三个预定义节点(位于第 25、50 和 75 百分位数)的受限立方样条评估潜在的线性和非线性剂量 - 反应关系,通过广义最小二乘回归估计个体研究中的剂量 - 反应关联。
研究结果
最初的检索共识别出 3062 篇文章,经过去除重复项、标题和摘要筛选以及全文审查后,最终纳入 45 项研究进行分析。其中 39 项为横断面研究,6 项为前瞻性队列研究,研究对象为 766,848 名 5 - 19 岁的儿童和青少年,研究发表于 2004 年至 2024 年。多数研究在中国进行,其他研究来自多个国家。研究中对 SB 和 PA 的评估多依赖自我报告问卷,近视的定义存在差异,部分研究采用散瞳验光测量。
在纳入的研究中,有 6 项队列研究和 20 项横断面研究报告了 PA 与儿童青少年近视发病率或患病率之间的分类关联。与最低 PA 类别相比,最高和中间 PA 类别均与近视发病率和患病率的显著降低相关。Egger 检验表明不存在显著的发表偏倚。应用 WHO 推荐的 PA 阈值进行分析,进一步支持了研究结果的稳健性。亚组分析发现,收入水平、研究类型、样本大小和近视定义等因素与 PA 和近视的关联存在显著交互作用。在连续剂量 - 反应荟萃分析中,纳入 7 项研究,结果显示 PA 与近视发病率或患病率之间存在显著的线性关联,每天每增加 1 小时的 PA,近视风险降低 12%。
4 项队列研究和 23 项横断面研究报告了 NW 与近视的分类关联。与最低 NW 类别相比,最高和中间 NW 类别均与近视发病率和患病率的显著增加相关。Egger 检验表明存在显著的发表偏倚,使用 trim - and - fill 方法处理后,结果仍无统计学意义且异质性较高。亚组分析发现,仅在最高 NW 类别中,近视定义存在显著交互作用。在连续剂量 - 反应荟萃分析中,纳入 7 项研究,发现 NW 与近视之间存在非线性关联,每天 1.5 小时和 2.5 小时的 NW 分别使近视风险增加 25% 和 29%,但每天 3.5 小时时,这种关联无统计学意义。
2 项队列研究和 21 项横断面研究报告了 ST 与近视的分类关联。与最低 ST 类别相比,最高和中间 ST 类别均与近视发病率和患病率的显著增加相关。Egger 检验表明存在显著发表偏倚,处理后结果仍无统计学意义且异质性较高。使用指南阈值进行敏感性分析,结果证实了分类方法的稳健性。亚组分析发现,国家收入水平与 ST 和近视的关联存在显著交互作用。在连续剂量 - 反应荟萃分析中,纳入 3 项研究,发现 ST 与近视之间存在高度显著的线性关联,每天每增加 1 小时的 ST,近视风险增加 31%。
15 项横断面研究报告了 SD 与近视的分类关联。与最低 SD 类别相比,最高和中间 SD 类别均与近视发病率或患病率的显著降低相关。Egger 检验表明最高 SD 类别存在显著发表偏倚,处理后结果无统计学意义且异质性较高。亚组分析未发现显著交互作用,使用 NSF 推荐的睡眠阈值进行敏感性分析,支持了分类方法的稳健性。在连续剂量 - 反应荟萃分析中,纳入 6 项研究,发现 SD 与近视之间存在非线性关联,但在所有剂量水平上,这种关联均未达到统计学意义。
研究讨论
本研究首次在 24 小时周期内探索 PA、ST、SD 与儿童青少年近视发病率或患病率之间的剂量 - 反应关系。研究发现,PA 和 ST 与近视存在显著的线性关联,NW 和 SD 与近视存在非线性关联。虽然较长的 SD 显示出降低近视风险的趋势,但这种关联在统计学上并不显著。
在分类剂量 - 反应荟萃分析中,较高水平的 PA 和 SD 显著降低近视风险,而较高水平的 ST 和 NW 显著增加近视风险。然而,本研究在探索 PA、SB 与近视风险的关联时发现了显著的异质性,这给结果的解释带来了挑战。尽管通过亚组分析、敏感性分析和多元 meta 回归来解决异质性问题,但研究方法的根本差异仍令人担忧研究结果的普遍性和稳健性。需要强调的是,观察到的剂量 - 反应关系是相关性的,并不意味着因果关系。
PA 与儿童青少年近视风险降低显著相关,但其预防近视的具体机制尚不清楚。有研究提出了几种潜在的生理机制,例如 PA 后视网膜血流量迅速增加,改善的血液循环可能导致脉络膜层扩张,有助于抑制眼球过度伸长;此外,适度的 PA 可有效降低眼压,减轻眼球壁的机械应力,从而降低眼轴伸长的风险,有助于预防近视。
本研究发现,延长的 SB(包括 NW 和 ST)与儿童青少年近视风险升高显著相关。这可能是由于在室内进行长时间的 NW 和屏幕观看会导致视野整体屈光状态发生显著变化,进而增加近视发展的可能性。研究还发现,近视与肥胖之间存在一定关系,适当管理儿童和青少年的日常活动,增加 PA,减少长时间的 SB,是预防近视的有效策略。
分类剂量 - 反应荟萃分析表明,较长的 SD 可能有助于降低儿童青少年近视发展的风险,但连续剂量 - 反应分析中未发现特定剂量水平达到统计学意义。这种差异可能源于连续分析中纳入研究数量有限,以及研究设计、人群特征和测量方法的差异。因此,需要进一步开展大规模、设计良好的研究来确认 SD 与近视风险之间的剂量 - 反应关系。已有研究表明,较短的 SD 与近视风险增加有关,可能是因为儿童和青少年 SD 减少与学业压力有关,这增加了夜间在人造光下进行 NW 的机会,抑制了褪黑素分泌,扰乱了昼夜节律,可能导致近视的发生和发展,但 SD 影响近视发展的具体机制仍不清楚。
研究优势与局限
本研究首次进行剂量 - 反应荟萃分析,评估 PA、SB、SD 与儿童青少年近视发病率或患病率之间的关联。采用分类和连续剂量 - 反应荟萃分析,严格的纳入标准,遵循相关指南进行研究,并且采用多种方法处理研究中的异质性问题。
然而,本研究也存在一些局限性。多数纳入研究未按性别分层,无法比较男性和女性之间的结果;个体层面的混杂因素数据不完整,无法评估其对近视风险的具体影响;多数研究依赖主观测量方法,可能引入回忆偏倚和活动量低估;由于研究数量有限,纳入了横断面和非散瞳研究,可能高估近视发病率,增加结果的异质性和不确定性;对 PA 进行分类时可能存在一定程度的错误分类;研究中存在较高的异质性,反映出研究设计、样本群体和测量技术的差异。
研究结论
本系统评价和荟萃分析表明,PA、ST 与近视发病率或患病率之间存在线性关联,NW 和 SD 与近视发病率或患病率之间存在非线性关联。增加 PA 与近视风险降低相关,而延长 ST 和 NW 与近视风险升高相关。然而,SD 与近视之间的关系仍不确定,需要进一步研究来明确。
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