内脏脂肪代谢评分（METS-VF）与成人腰椎骨密度的非线性关联：基于NHANES的横断面研究

《Scientific Reports》：Association of metabolic score for visceral fat (METS-VF) with lumbar spine bone mineral density in US adults

本研究针对肥胖与骨质疏松的复杂关联，通过新型内脏脂肪代谢评分（METS-VF）探讨其与腰椎骨密度（LS BMD）的关系。基于美国NHANES大数据，研究人员发现METS-VF与LS BMD呈显著负相关，且存在非线性阈值效应（拐点5.47），尤其在非糖尿病人群中关联更强。该研究为代谢性肥胖对骨健康的负面影响提供了新证据，提示临床需关注内脏脂肪代谢异常人群的骨质疏松风险。

　　

骨质疏松作为一种以骨量减少和骨微结构破坏为特征的全身性骨骼疾病，已成为全球性的健康挑战，其致残率和死亡率居高不下。传统观点认为肥胖可能通过机械负荷对骨骼产生保护作用，但近年研究发现，尤其是内脏脂肪堆积和代谢异常型肥胖，可能通过慢性炎症、胰岛素抵抗等机制对骨代谢产生负面影响。然而，肥胖与骨密度（Bone Mineral Density, BMD）之间的具体关联机制尚不明确，且传统体重指数（Body Mass Index, BMI）在区分脂肪分布和代谢状态方面存在局限。

为解决这一问题，研究人员引入了一种新型肥胖评估指标——内脏脂肪代谢评分（Metabolic Score for Visceral Fat, METS-VF），该指标综合了性别、腰围、胰岛素抵抗指数等多个参数，能更精准地反映内脏脂肪代谢水平。本研究利用美国国家健康与营养调查（National Health and Nutrition Examination Survey, NHANES）2011-2018年的数据，开展了一项横断面研究，旨在深入探讨METS-VF与腰椎骨密度（Lumbar Spine Bone Mineral Density, LS BMD）之间的关联。研究最终纳入5005名20岁以上的成年人，通过多重线性回归、限制性立方样条（Restricted Cubic Splines, RCS）曲线分析及阈值效应分析等方法，揭示了二者之间的复杂关系。

研究发现，在调整了年龄、性别、种族、教育水平、婚姻状况、贫困收入比（Poverty-to-Income Ratio, PIR）、吸烟饮酒状态、糖尿病和高血压等多种混杂因素后，METS-VF水平与LS BMD呈显著负相关。进一步的非线性分析表明，这种关联并非简单的直线关系，而是存在一个明显的拐点（METS-VF=5.47）。当METS-VF低于5.47时，其与LS BMD无显著关联；而当METS-VF超过该阈值后，每增加1个单位，LS BMD会显著下降0.09 g/cm²。亚组分析显示，糖尿病状态显著影响这一关联（交互作用P<0.05），在非糖尿病人群中负相关更为明显。敏感性分析发现，METS-VF与股骨颈BMD和全股骨BMD呈正相关，凸显了不同骨骼部位对代谢因素反应的差异性。该研究论文已发表于《Scientific Reports》期刊。

主要技术方法

本研究基于美国国家健康与营养调查（NHANES）2011-2018周期的大规模人群数据，采用横断面设计。腰椎骨密度（LS BMD）通过双能X线吸收测定法（Dual-Energy X-ray Absorptiometry, DXA）测量，确保了数据的准确性。内脏脂肪代谢评分（METS-VF）的计算整合了腰围身高比（Waist-to-Height Ratio, WHtR）、年龄、性别以及代谢评分-胰岛素抵抗指数（METS-IR）。统计分析采用了复杂的抽样权重以代表美国总体人口，运用多重线性回归模型（包括未调整、轻度调整和完全调整模型）探究关联，并通过限制性立方样条（RCS）分析非线性关系和阈值效应，利用对数似然比检验确定拐点。此外，还进行了亚组分析和交互作用检验以评估结果的稳健性，并使用R软件和Empower软件进行数据处理。

研究结果

基线特征

研究共纳入5005名参与者，加权平均年龄为39.57±11.71岁，其中53.11%为男性。腰椎BMD平均值为1.03±0.15 g/cm²。与低METS-VF四分位数组相比，高METS-VF四分位数组（Q4）的参与者更多为男性、非西班牙裔白人、拥有高中及以上学历、已婚或与伴侣同居，且BMI大于30、患有高血压和糖尿病的比例更高。

METS-VF与LS BMD的关联

多元线性回归分析显示，METS-VF作为连续变量时，在完全调整模型中，其每增加1个单位，LS BMD下降0.02 g/cm²（P<0.0001）。当按METS-VF四分位数分组后，与Q1组相比，Q3组和Q4组的LS BMD分别显著降低0.03 g/cm²（P<0.0001），且存在显著的剂量反应趋势（趋势检验P<0.001）。

非线性分析与阈值效应

限制性立方样条（RCS）分析证实了METS-VF与LS BMD之间存在显著的非线性关联（非线性P<0.001）。阈值效应分析确定了拐点为5.47。在拐点左侧，METS-VF与LS BMD无显著关联（P=0.9012）；而在拐点右侧，METS-VF每增加1个单位，LS BMD下降0.09 g/cm²（β=-0.09, 95%CI: -0.11, -0.07, P<0.0001）。

亚组分析

亚组分析显示，糖尿病状态是影响METS-VF与LS BMD关联的重要因素（交互作用P=0.0155）。在非糖尿病人群中，METS-VF与LS BMD呈显著负相关（β=-0.02, P<0.0001），而在糖尿病人群中未观察到显著关联（β=0.03, P=0.1008）。

敏感性分析

敏感性分析探讨了METS-VF与其他骨骼部位BMD及脆性骨折的关系。结果显示，METS-VF与全股骨BMD和股骨颈BMD呈正相关。在完全调整模型中，METS-VF每增加1个单位，全股骨BMD增加0.12 g/cm²（P<0.0001），股骨颈BMD增加0.08 g/cm²（P<0.0001）。关于脆性骨折，未调整模型显示高METS-VF组骨折风险较高（OR=4.80, P=0.0003），但在调整混杂因素后，关联不再显著（OR=1.01, P=0.9871）。

结论与讨论

本研究首次在大规模人群中系统揭示了内脏脂肪代谢评分（METS-VF）与腰椎骨密度（LS BMD）之间存在显著的负相关和非线性阈值效应。当METS-VF超过5.47时，内脏脂肪代谢负荷对骨骼健康的负面影响变得尤为突出。这种现象可能源于低水平脂肪时机械负荷或脂肪源性雌激素的保护作用，与高水平脂肪时慢性炎症、胰岛素抵抗及内分泌紊乱对骨吸收的促进和对骨形成的抑制之间的平衡被打破。

讨论部分指出，肥胖状态下脂肪组织作为活跃的内分泌器官，分泌多种脂肪因子（如 leptin, adiponectin）和促炎因子（如 TNF-α, IL-6），通过复杂机制双向调控骨代谢。胰岛素抵抗会削弱胰岛素和胰岛素样生长因子-1（IGF-1）的成骨保护作用。此外，肥胖对性激素水平的影响（如脂肪组织中芳香化酶将雄激素转化为雌激素）在绝经后女性骨密度维持中扮演重要但复杂的角色。糖尿病人群中关联不显著，可能与长期高血糖导致的晚期糖基化终末产物（AGEs）沉积、氧化应激等直接骨损伤机制有关，这些因素可能掩盖了METS-VF的代谢影响。

研究的重要发现还包括不同骨骼部位（腰椎与股骨）对METS-VF的反应存在差异，这可能源于腰椎BMD更容易受到年龄相关性退行性变的影响，而股骨BMD则更受体重等机械负荷的刺激。

本研究的优势在于采用全国代表性数据库、精确的DXA测量、创新的METS-VF指标以及RCS非线性分析。局限性包括横断面设计无法推断因果关系、可能存在未测量的混杂因素、以及脆性骨折样本量较小导致统计效力不足。未来需要纵向研究进一步验证METS-VF对骨质疏松及骨折风险的预测价值。

综上所述，该研究为理解内脏脂肪代谢与骨骼健康的关系提供了新的重要证据，强调临床实践中应对高METS-VF水平个体，尤其是非糖尿病人群，进行早期骨质疏松风险评估和干预，为肥胖相关骨代谢疾病的防治策略提供了新思路。