metabolism-weight表型的过渡模式:一个纵向研究在中国使用多态马尔可夫模型

介绍

肥胖定义为身体质量指数(BMI)是一个充分展现出许多疾病的起因,如代谢综合征(大都会),心血管疾病(心血管病),2型糖尿病(T2DM)病人体内和某些类型的癌症(1- - - - - -5),因此有助于降低预期寿命和沉重的社会和经济负担。然而,肥胖个体表现出异构的代谢表型,这通常涉及cardio-metabolic风险因素。因此,新陈代谢健康型肥胖(姆欧)提出了定义这样一个肥胖表型没有高血压,血脂异常或低胰岛素敏感性(6,7)。姆欧看似有利的与肥胖相关的慢性疾病而新陈代谢健康的肥胖(MUO),但目前,姆欧通常被认为是相对不稳定的表型和随着时间的推移可能会恶化成MUO (8- - - - - -10);值得注意的是,这种恶化可以增加2型糖尿病和心血管疾病的风险(10- - - - - -12)。

此外,还有新陈代谢健康型肥胖(擅长)和新陈代谢健康超重(MUOW)表型,这可能增加心血管疾病的风险比那些体重正常新陈代谢健康型(MHNW)表型(13- - - - - -15)。此外,体重正常的人表现出异构代谢表型,和数量的不健康的代谢,称为新陈代谢正常体重不健康(MUNW) (15,16)。MUNW患者经常出现异常体脂肪分布和与肥胖相关的并发症(例如,hypertriglyceridaemia和胰岛素抵抗)或更高的2型糖尿病和心血管疾病的风险比那些MHNW (13,14)。

事实上,由于体重或体重增加,个人可能会经历不同的体重状态之间的转换在一段时间内,涉及到正常体重,超重和肥胖(17)。同样,个人在一定体重也可能经历改善代谢剖面,以及代谢恶化或维护一个人的初始状态。因此,重量和/或代谢状态的变化是一个动态的过程。然而,我们所知,大多数以前的研究只集中在单一姆欧之间的过渡和MUO (8- - - - - -12)。因为这些研究忽略了其他可能的这些metabolism-weight表型之间的转换,同时定义了体重和代谢状态,他们没有完全揭示metabolism-weight表型之间的转换的本质。到目前为止,很少有研究关注所有可能的这些表型之间的转换(14,18)。只有卡巴特等人研究表型的变化作为一个随机过程通过马尔可夫链分析,但这项研究仅限于绝经后女性(18)。

多态马尔可夫模型是一个有用的工具来描述一个过程中,个人移动通过一系列的连续时间状态(19)。该模型可以克服传统方法的缺陷,如逻辑回归和Cox模型,只考虑单一的纵向数据的结果。总体而言,该模型能够充分考虑所有可能的状态或结果,以及时间和所有可能的状态之间的转换的影响因素研究中,从而更详细地描述疾病的变化过程,发现重要预测因子在某些过渡,过渡的概率估计的强度和在一个特定的人口。此外,该模型不需要相同的时间间隔两个连续观测不同个体之间,允许双向可逆状态之间的转换(即。、变质或改进)和不精确的时间之间的变化状态。

综上所述,我们使用多态马尔可夫模型来探索可能的规则之间的过渡metabolism-weight表型在年健康体检人群。与此同时,某些因素的影响转换进行了分析。有必要澄清这些表型之间的过渡的性质和确定哪些表型更容易运输和影响的因素作为一个整体的过渡。随后,它可以针对防止个人发展到一个更严重的表型,从而减少不良结果在一定程度上的风险。

材料和方法

研究设计和主题

这是一个回顾纵向队列研究评估数据从2010年1月至2017年12月卫生检查的中心隶属于大连医科大学第二医院。

每个主题的首次体检数据被定义为基线数据。最初,10751受试者包括基于以下标准:(1)BMI≥18.5公斤/米²;(2)在基线20至60岁;(3)无糖尿病史、心血管病、脑血管病、病毒性肝炎、肝硬化、自身免疫性肝病、肾病或风湿性疾病的基线;(4)没有缺失数据相关的研究,包括代谢组件、丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、尿酸(UA)和血清肌酐(SCr)基线;和(5)接受了至少两个健康检查。接下来,636名受试者体重指数为< 18.5公斤/米²和373人被诊断出患有上述疾病的随访中被排除在外。最后,9742名受试者被包含在我们的研究中。数据收集的方法在本研究报告详细之前(17,20.)。

定义

体重根据BMI类别分类是基于中国指南(21),和代谢状态,除了腹部肥胖,分类根据修订后的国家胆固醇教育计划成人治疗小组(NCEP ATP III)标准(22)。交叉分类的体重和代谢状态表1创建六个metabolism-weight表型(图1)。

考虑到准更年期和绝经期可能会导致一些代谢改变进入围绝经期女性,女性的平均年龄大约是45岁(23),两个年龄组定义如下:年轻组(≤45岁)、中年组(> 45岁)。高架ALT、AST、可控硅和UA定义根据他们为中国成年人通常引用值,如图所示表1。

统计分析

基本分析是由IBM SPSS 25.0统计(IBM . n:行情))。中位数和四分位数是用来描述变量和非正态分布。百分比是用来描述分类变量。

男男包R 4.0.2被用来构建连续多态马尔可夫模型。所示图1,6是相互排斥的,没有吸收状态,因为在健康受试者死亡率很低。值得注意的是,瞬时状态只允许从相邻的转换在连续时间马尔可夫模型中,这是假定个体在某种状态只能过渡到他或她的水平或垂直相邻国家在很短的时间内,如图所示图1。过渡强度(问_rs)国家之间和每个州的平均逗留时间是估计的,和问_rs(r≠s)可以用来代表瞬时从国家的风险r州年代在时间t。

此外,协变量的影响在特定的过渡强度被造型强度估计这些变量的函数类似于比例风险模型。

在我们的研究中,过渡的协变量的影响进行了评估,包括性别、年龄、ALT、AST、可控硅和UA。一个详细的解释模型已经在先前的研究报告(17,19)。Excel 365被用于制造线形图的预测概率从每个表型转换到其他表型超过6年。

完成敏感度分析来描述六个表型之间转换的模式,在四组基于性别和年龄组演示结果的鲁棒性。

结果

在基线每个表型的特征

共有9742名年龄在20年基线,包括4650(47.73%)的男性和5092名女性(52.27%),构成最终的分析数据集。平均随访时间为3.66(1.87 - -5.03)岁,和两个相邻检查之间的时间大约是1年。表2介绍了六个表型之间的基线特征。在基线,MHNW有4387人(45.03%),1761年擅长(18.08%),351年姆欧(3.60%),918年MUNW(9.42%), 1552年(15.93%)在MUO MUOW和773年(7.93%)。此外,研究人群总数的33.29%是新陈代谢不健康。总共有68.77%的肥胖个体新陈代谢不健康,和46.85%的超重的人新陈代谢不健康的,而只有15.10%的体重正常的人新陈代谢不健康。

观察到的过渡频率、强度和平均逗留时间估计过渡

显示的频率转换研究中观察到的表3。总的来说,大多数人在后续维护原来的表型。例如,80.20%的人在MUO MHNW和68.46%的保持原有的表型,而只有46.10%的姆欧呆在他们的前面的表型。此外,30.80%的人在姆欧MUO进展,MUOW擅长进展的20.41%,只有9.29%的人在MHNW MUNW进展。相比之下,37.80%的人在MUNW MHNW退化,23.21%的人在MUOW退化擅长,而且只有14.20%的人在MUO退化姆欧。

过渡强度估计的多态马尔可夫模型介绍补充表1。在所有可能的过渡,过渡强度从MUNW MHNW最高(0.64),其次是姆欧,MUO (0.56)。在图2,向下跃迁强度,即代谢恶化,逐步增加从左到右,从0.15 (MHNW→MUNW)到0.56(姆欧→MUO),而向上过渡强度,即代谢改善,逐步减少从左到右,从0.64 (MUNW→MHNW)到0.27 (MUO→姆欧)。这些结果说明BMI水平较低的个体更有可能体验到代谢改善,而BMI水平较高的个体更有可能体验到代谢恶化。关于水平过渡,大部分的转换对降低BMI显示过渡强度高于那些体重指数增加,除了MUNW和MUOW之间的过渡。

最伟大的逗留时间出现在MHNW状态(3.84年),其次是MUO状态(2.34年),和最短的逗留时间出现在姆欧状态(1.16年;表4),这表明MHNW状态是相对稳定的,而姆欧是最不稳定的国家,最容易发生变化。

为每个表型过渡概率超过6年预测

预测概率6年来从每一个状态转换到另一个州了图3。与强度所示的过渡图2和补充表1,它只代表了相邻国家之间的过渡可能在很短的时间内,转换概率的可能性从某一状态改变到其他国家在一段时间内。

在图3在MHNW 51.80%的,24.00%的人在擅长,11.05%的人在姆欧,那些MUNW的11.72%,22.20%的人在MUO MUOW和28.20%的没有过渡和留在他们的初始状态超过6年。最高的跃迁概率都观察MUNW MHNW(0.49),其次是擅长,MHNW (0.32);然而,转移概率最低的是观察MHNW姆欧6年后(0.02)。

个体的概率在基线MHNW过渡到新陈代谢异常状态6年后只有0.29。具体来说,过渡的概率从MHNW MUOW为0.13,MHNW MUNW为0.12,MHNW MUO为0.04。个人擅长在基线更有可能保持新陈代谢健康状态概率为0.61,而过渡到任何新陈代谢异常状态的概率超过6年只有0.39。个体在姆欧基线有一个五千零五十的机会保持新陈代谢健康状态或进步6年后新陈代谢异常的状态。个体在MUNW基线更有可能倒退到新陈代谢健康状态的概率0.70后6年。个体在MUOW基线更有可能倒退到新陈代谢健康状态的概率0.59后6年。个体在MUO基线显示一个概率0.47 6年后回归到新陈代谢健康的状态。

协变量的影响上转换

图4简洁地显示显著的影响因素与从一个相邻的表型转换到另一个补充表2详细显示这些结果。

在图4水平,当个人维护他们的代谢状态,女性比男性更有可能体验的改善他们的体重状态(擅长→MHNW, HR = 2.27, 95% CI: 1.90 ~ 2.71;姆欧→擅长,HR = 1.84, 95% CI: 1.32 ~ 2.56;MUOW→MUNW, HR = 1.84, 95% CI: 1.40 ~ 2.43),而女性不太可能进步与他们的体重(MHNW→擅长,HR = 0.63, 95% CI: 0.55 ~ 0.73)。从纵向的角度来看,当个人保持体重,女性比男性更有可能体验到的改善他们的代谢状态(MUNW→MHNW, HR = 1.19, 95% CI: 1.02 ~ 1.40;MUOW→擅长,HR = 1.17, 95% CI: 1.00 ~ 1.37),而女性不太可能恶化的代谢状态(MHNW→MUNW, HR = 0.68, 95% CI: 0.58 ~ 0.79;擅长→MUOW, HR = 0.77, 95% CI: 0.66 ~ 0.90)。

水平,当个体保持它们的代谢状态,中年的人不太可能比年轻的个人体验的改善他们的体重状态,他们不太可能进步与他们的体重。从垂直的角度来看,当一个人维护自己的体重状态,中年的人比年轻的人更有可能恶化异常代谢状态,而他们不太可能改善他们的代谢状态。

一般来说,当一个人维护他们的代谢状态,那些ALT升高,AST或UA水平更有可能进步水平更糟糕的体重比正常水平,而且他们也不太可能改善他们的体重。从垂直的角度来看,当一个人维护自己的体重状态,那些ALT升高,AST或UA水平更有可能恶化异常代谢状态比正常水平,而且他们也不太可能改善他们的代谢状态(补充表2)。

模型评价和敏感性分析

每个表型的观察和预期的百分比是绘制与时间(图5)。图5显示了两条曲线的观察和预计百分比倾向于一致,表明一个好的模型的拟合优度。

估计过渡强度提供了每个子群补充表3,提出了不同的表型的平均逗留时间补充表4。总的来说,四子组都提出相同的过渡模式六表型整个人口。例如,个人在任何组BMI较低水平更有可能体验到代谢改善,而BMI水平较高的个体更有可能体验到代谢恶化。关于水平过渡,个人一定的代谢状态,是否正常或异常,更有可能体验的改善体重状态;也就是说,他们更倾向于降低BMI的方向发展。四子组,最大的逗留时间几乎所有出现在MHNW状态,其次是MUO状态,和最短的出现在姆欧州。

讨论

纵向研究的一群每年进行健康检查,6 metabolism-weight表型之间的转换的模式是全面描述。根据观察到的过渡频率,跃迁强度估计和预测过渡概率6年来,肥胖和超重个体代谢健康状况更有可能体验到代谢恶化比正常体重的人。另一方面,它更难以回归新陈代谢健康状态从新陈代谢不健康状态与体重正常的人相比,肥胖和超重的人。这一发现与之前的研究是相一致的。哈默尔et al。(9)发现,16.6%的人在MUNW MHNW进展,26.2%的人擅长进展MUOW,和44.5%的姆欧MUO超过8年的后续发展基于英国老龄化纵向研究。卡巴特et al。(18)也显示这些功能转换的一群绝经后的女性。体重和代谢状态交互,异质性的风险异常代谢状态个体不同的体重状态(24)。发展从正常体重超重和肥胖,SBP菲律宾,腰围和胰岛素抵抗逐渐增加,而高密度脂蛋白胆固醇显示一个向下的趋势,这说明代谢恶化的趋势(15)。因此,相应的措施,比如饮食干预和体育锻炼,应采取及时维护正常和稳定的体重,防止各种代谢紊乱的发生,进一步防止相关慢性疾病(25,26)。

姆欧表现型的患病率(3.60%)在我们的基线研究是低于其他表型,和30.80%的人在姆欧进展MUO ~ 1年。跃迁强度从姆欧MUO(0.56)中第二高14可能的转换,和它的平均逗留时间最短(1.16年)。此外,个体与姆欧基线有一个五千零五十的机会保持新陈代谢健康状态或发展到新陈代谢异常状态后6年。所有这些结果强烈表明,姆欧是一种不稳定的和瞬态,有一种强烈的可能性,个体的新陈代谢姆欧将变得不健康。这些发现符合其他类似研究(8,9,11,27- - - - - -29日)。最近,歌曲等。11)报道,39.53%的参与者与初始姆欧转化为MUO在平均10.1年的随访,在中国,和转换从新陈代谢健康不健康的肥胖的人可能会增加患糖尿病的几率比那些有一个稳定的代谢健康状态。贝尔et al。(28)和Eshtiaghi et al。(29日)都表示姆欧发展的自然代谢恶化,和那些姆欧未来代谢紊乱的风险。然而,这些研究描述姆欧的变化随着时间的推移只基于观测频率,和我们的研究量化相邻的可能性基于多态马尔可夫转换模型;因此,我们的研究结果综合显示可能的六个表型之间的转换规则。

此外,我们的研究结果表明,MHNW MUO两种相对稳定的状态,与姆欧。换句话说,MUO是一个不利的状态,和个人MUO不太可能改善代谢和体重比姆欧。此外,姆欧MUO容易进步。因此,预防战略实施也被批准为个人与姆欧和措施,如减肥和治疗干预措施,应采取及时防止MUO的发展。

与其他研究,我们的研究测试了一些因素的影响,在多重变量分析的转变。首先,男性更有可能比女性体重和代谢状况恶化,和女性更有可能提高比男性体重或代谢状态。许多研究发现,大都会的发病率男性高于女性;因此,被认为是男性比女性更容易罹患多种代谢异常。唐et al。(17)发现,男性更有可能成为超重和抗从比女性更糟糕的状态中恢复过来。穆萨et al。(30.)发现,男性比女性更有可能从新陈代谢正常新陈代谢异常状态,和性代谢健康的一个重要预测是基于英国的一项研究。这可能是由于遗传的差异,雌性激素,生活方式的行为,或对男性和女性之间的重量。

其次,中年的人不太可能比年轻的个人经验转换他们的体重状态,无论发展或回归;,中年超重或肥胖的个体倾向于维护前体重状态,回归到一个正常体重的可能性较小。因此,保持正常体重早期对年轻人来说可能是更容易和更有效的中年人比保持正常体重。这些发现符合我们之前的研究(17)。此外,中年的人一般比年轻的人更有可能恶化异常代谢状态,而中年的人不太可能改善他们的代谢状态。穆萨et al。(30.50 - 60岁)报道,一个在基线增加的相对风险转变成一个新陈代谢不健康的状态。一些研究发现降低姆欧的患病率随着年龄的增加,独立的性(30.,31日)。因此,随着年龄的增长保持新陈代谢健康的可能性降低。集体,也许是因为代谢能力下降,老化,老年人代谢恶化的风险更大,倾向于发展代谢异常。因此,对老年人来说,必须有针对性的干预措施,如行为改变和临床治疗,以维持新陈代谢健康或改善代谢恶化。

第三,我们的研究发现,ALT和UA水平升高的重要预测因子过渡到一个不利的体重和代谢状态。许多研究表明,肝酶是高度敏感的在预测代谢紊乱(20.,32)。一项研究表明,血清ALT活性增加而增加BMI在考虑了年龄和性别(33)。此外,许多研究已经证明,UA水平升高与肥胖、胰岛素抵抗和大都会(34)。一项研究表明,UA水平与BMI呈正相关,在控制了混杂因素(35)。

然而,AST水平升高的影响在特定的转换并不是与上面的结果一致。AST水平升高增加了过渡的相对风险不利的代谢或体重,而AST水平升高的可能性也增加了复苏有利的代谢和体重状态。目前很难解释这些结果;因此,我们需要进一步的研究来验证这些结果当混淆是完全和样本量足够大。

本研究的几个优势值得评论。这是一个纵向研究,监测的测量在一个看似健康的肥胖和代谢组和应用动态统计模型,多态马尔可夫模型,所以我们的研究让我们完全和准确地量化的特征可能不同metabolism-weight表型之间的转换。我们所知,这是第一个研究探索的自然转换这些表型作为随机过程在一般人群中,不同于以往的研究只关注姆欧或检查特定的转换。此外,我们的研究结果有利于识别相对稳定或不稳定的表型和最可能的转换根据完整的基于多态马尔可夫转换模型;因此,我们的研究结果可以指导干预的计划和实施早期预防甚至治疗来维持健康。

在这项研究中仍有一定的局限性。首先,参与者只能从某些健康体检中心,大多数城市居民。小于45岁的基线由很大一部分人口(74.7%)的研究。这些点可能会限制我们的结果的概括。第二,只有31.12%的参与者接受了四个或更多的后续访问研究。模型的拟合优度可能减少由于后续周期短。最后,本研究没有收集足够的信息在药物使用、饮食习惯和其他生活方式因素由于体检数据的限制,所以这些因素的影响没有检查的转换。

结论

总之,个人更高的初始体重指数(尤其是超重和肥胖)更有可能发展为代谢异常和不太可能恢复到代谢健康比最初的BMI较低(正常体重)。这强调维护一个正常和稳定的BMI对代谢的健康是很重要的。此外,男性和中年组有更高的进展风险代谢异常和恢复新陈代谢健康的可能性低于女性和年轻组。这表明,应更多的关注男性和老年人防止发展为一种不健康的代谢状态。更重要的是,姆欧是最不稳定的表型和MUO容易转换,一个相对稳定的和不利的状态。因此,个人姆欧应给予更多的关注,并应采取措施及时帮助他们改善他们的体重,防止他们的代谢状况的恶化。最后,升高患者ALT, AST和UA水平的风险增加过渡到一种不健康的体重和代谢状态,所以我们应该警惕异常指标,及时采取措施,维持他们的正常水平,保持健康的体重和代谢状态。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。

道德声明

这些研究涉及人类受试者的伦理委员会审查和批准大连医科大学(伦理批准2020号006)。书面知情同意参与这项研究并不需要按照国家法律和制度需求。

作者的贡献

赫兹筛选、提取、分析数据,写了草稿。GS设计研究和修订后的手稿。XT, DH和GL审查结果,解释数据,回顾了手稿。所有作者阅读和批准最终的手稿。

确认

作者感谢所有的参与者和健康工人参加了健康体检中心体检的大连医科大学第二附属医院。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fpubh.2022.1026751/full补充材料

引用