基于全国健康与营养调查（NHANES）和孟德尔随机化研究，探讨步行速度与骨关节炎风险之间的关联

《Public Health》：The association between walking speeds and osteoarthritis risk based on the National Health and Nutrition Examination Survey and Mendelian randomization study

本研究利用NHANES全国代表性数据，结合孟德尔随机化分析，探讨步行速度与骨关节炎（OA）风险的关系。结果显示，OA患者平均步行速度（0.9 m/s）显著低于非OA人群（1.0 m/s），肥胖和慢速均与OA相关（OR分别为1.85和0.23）。孟德尔随机化支持快走对OA风险有保护作用，提示快走可作为预防OA的可调节行为指标，为公共卫生和临床策略提供依据。

　　

王云涛|耿颖|魏燕|王琳娜|庄珍珍|何大坤

复旦大学金山医院全科医学系，上海，201508，中国

摘要

目的

利用具有全国代表性的数据以及孟德尔随机化分析方法，研究步行速度与骨关节炎（OA）风险之间的关联，并推断潜在的因果关系。

研究设计

本研究采用横断面研究与双样本孟德尔随机化分析相结合的方法。

方法

数据来源于国家健康与营养调查（NHANES），包括步行速度、OA状况及协变量等信息。通过逻辑回归模型评估步行速度与OA之间的关联。利用全基因组关联研究（GWAS）的汇总统计结果，采用双样本孟德尔随机化（MR）方法探讨潜在的因果关系。为确保结果的稳健性，进行了敏感性分析，包括异质性和多效性检验。

结果

共有2027名参与者纳入研究。OA患者的平均步行速度较非OA患者慢（0.9米/秒 vs 1.0米/秒）。肥胖与OA显著相关（OR 1.85，95% CI：1.46–2.33，p < 0.001），而较低的步行速度也与OA有很强的相关性（OR 0.23，95% CI：0.16–0.33，p < 0.001）。孟德尔随机化分析支持较高步行速度对OA风险具有保护作用。

结论

较快的步行速度与较低的骨关节炎风险相关，孟德尔随机化分析结果提示可能存在因果关系。步行速度可作为可改变的行为标志物，用于OA的预防，并为未来的公共卫生和临床策略提供参考。

引言

骨关节炎（OA）是一种常见的慢性关节疾病，其特征是关节软骨退化、软骨下骨改变以及滑膜炎症，导致疼痛、僵硬和关节功能受损。¹作为全球主要的致残原因之一，OA给个人和医疗系统带来了巨大负担。^{2, 3, 4}2020年，全球骨关节炎的发病率约为5.95亿例，占全球人口的7.6%。这一数字自1990年以来翻了一番多，增长了132%。⁵预测显示，到2050年，各种形式的骨关节炎发病率将大幅上升，预计增长幅度可达95%。⁵这一趋势主要由人口结构变化驱动，包括人口老龄化及总体人口增长。⁷尽管OA的病因学尚未完全阐明，但已有研究表明其发病机制涉及多种因素。滑膜层的慢性低度炎症起核心作用，先天性和适应性免疫系统均会引发炎症和关节组织破坏。^{8, 9}此外，神经炎症和中枢敏化^{10, 11}也被认为是关节疼痛慢性化的关键因素。¹²疾病早期线粒体功能的紊乱会触发一系列细胞应激反应，进一步加剧软骨退化和炎症。¹³这些关于OA复杂多因素病理生理学的认识强调了代谢、机械和炎症途径之间的相互作用。在OA发病机制中，体力活动水平受到了广泛关注。^{14, 15}特别是步行速度，作为一种可改变的体力活动指标，可能影响OA风险。将步行速度与OA风险联系起来的机制非常复杂，可能涉及生物力学力量、关节负荷、炎症和代谢因素之间的动态相互作用。^{16, 17}然而，现有研究在探索步行速度与OA风险关联时受到方法学限制，如样本量小、横断面设计以及未能充分调整潜在混杂变量等。

为克服这些限制，本研究利用国家健康与营养调查（NHANES）的数据来探讨步行速度与OA风险之间的关系。¹⁸NHANES是由国家卫生统计中心开展的大规模、具有全国代表性的调查，提供了包含美国人群多样人口统计和临床特征的丰富流行病学数据。通过利用这一综合数据集，我们旨在阐明不同年龄组、性别和种族/族裔背景下的步行速度与OA风险之间的关联。此外，为了克服观察性研究的局限性并确定因果关系，我们将采用孟德尔随机化（MR）分析。

孟德尔随机化分析是一种工具变量方法，利用遗传变异作为可改变暴露因素的代理指标，以推断与感兴趣结果的因果关系。¹⁹通过利用减数分裂过程中遗传变异的随机分配，孟德尔随机化分析能够提供稳健的因果效应估计，同时最小化混杂效应和反向因果关系的偏差。²⁰在本研究中，我们将利用与步行速度相关的遗传工具进行MR分析，以评估其对OA风险的潜在因果影响。通过整合NHANES数据与MR分析，本研究旨在深入理解步行速度在OA发病机制中的作用，为可改变因素提供见解，并为OA的预防和管理提供指导。

研究人群

NHANES是一项横断面研究，采用多阶段概率抽样方法，旨在从具有代表性的美国人群中收集健康和营养数据。¹⁸该研究获得了国家卫生统计中心（NCHS）伦理委员会的批准，包括结构化的家庭访谈、体格检查和实验室评估。本研究使用了2001–2002年的NHANES数据。

患有和未患OA的参与者的 demographic 和临床特征

在2027名NHANES参与者中，患有骨关节炎（OA）的参与者（n = 848）与未患OA的参与者（n = 1179）之间存在显著差异。OA患者的平均年龄较高（68.3岁 vs 65.2岁，p < 0.001），女性比例也较高（57.5% vs 44.4%，p < 0.001）。婚姻状况方面，OA组中丧偶、离婚或分居的比例更高（38.3% vs 30.1%，p < 0.001）。教育水平方面，OA组的受教育程度较低的比例也较高。

讨论

本研究证实了步行速度与骨关节炎（OA）风险之间的负相关关系，表明较快的步行速度有助于降低OA的风险。通过将国家健康与营养调查的数据与孟德尔随机化分析相结合，我们提供了有力证据，表明增加步行速度可能是一种有效的干预措施，有助于降低OA风险。

我们的发现与先前的研究结果一致，强调了

致谢

我们感谢国家卫生统计中心和MRC综合流行病学单位提供NHANES和GWAS数据集，这些数据对本研究至关重要。同时感谢NHANES研究的参与者为研究做出的宝贵贡献。我们也感谢Free Statistics团队在数据分析和可视化方面提供的技术支持与宝贵工具。

贡献

王云涛构思并设计了本研究，负责数据收集与分析工作。