青少年维生素与矿物质摄入与睡眠健康结局：基于ASA-24膳食回顾、DLMO与体动记录仪的横断面探索

《Frontiers in Nutrition》：In search of vitamin sleep: cross-sectional analysis of vitamin and mineral intake and sleep health outcomes in adolescents

　　

目的：许多美国青少年未能达到营养指南，并常受睡眠不足困扰。研究人员检查了青少年微量营养素摄入与睡眠的关系。研究人员假设，较高的叶酸（folic acid）、钾、钙、镁、维生素D、维生素K和铁摄入与更早的时型（chronotype）、较低的日间嗜睡（daytime sleepiness）、更早的DLMO（dim light melatonin onset，暗光褪黑素起始）时间及较少的昼夜节律错位（circadian misalignment）相关。研究人员还探索了睡眠健康结局与钠、锌、铜、硒、维生素C、烟酸、维生素B₂、维生素B₆、叶酸盐（folate）、视黄醇（retinol）、维生素B₁、维生素B₂、维生素B₁₂、维生素A RAE（retinol activity equivalents，视黄醇活性当量）、维生素E、α-胡萝卜素（alpha carotene）、β-胡萝卜素（beta carotene）、番茄红素（lycopene）、隐黄质（cryptoxanthin）及叶黄素+玉米黄质（Lutein + zeaxanthin）摄入之间的关系。
方法：在两个研究范式中，80名参与者（14–18岁）在2–3个随机日（工作日和周末）完成ASA-24（Automated Self-Administered 24-hour Dietary Assessment Tool，自动自填式24小时膳食评估工具）膳食回顾、DLMO方案、睡眠健康问卷、每日睡眠日记和体动记录仪（actigraphy）监测。研究人员使用按受试者嵌套的逐步混合效应模型（step-wise mixed effects models），探索了同日微量营养素摄入与同夜睡眠之间的关联，以及所有回顾日间的平均关系。
结果：没有微量营养素在所有模型中均显著与改善睡眠健康相关。钾（b's = ?0.03至0.004，p's < 0.05）和视黄醇（b's = ?0.20至0.01，p's < 0.05）与正向睡眠结局的关联最一致。锌（b's = ?0.54至3.51，p's < 0.10）和维生素B₁₂（b's = ?0.96t至7.22，p's < 0.05）与负向睡眠结局的关联最一致。
结论：这些发现突出了微量营养素摄入与青少年睡眠健康之间的潜在关系。这可为确立因果关系的进一步研究以及制定基于膳食的睡眠健康干预提供信息。

研究背景：根据国家健康与营养调查，14–18岁青少年中不足2%达到推荐蔬菜摄入，81%未达到推荐水果摄入，仅2.9%达到全谷物要求，超过90%的一岁以上美国人群超过精制碳水化合物限制。青少年因空热量摄入较高，可能尤其易发生微量营养素缺乏。与此同时，青少年睡眠健康下降，近70%未获得该年龄推荐的8–10 h睡眠，超过40%报告每晚睡眠少于7 h。青春期昼夜节律延迟、日程独立性增加、早校时间、屏幕使用等均可能参与。成人研究提示叶酸、钾、钙、镁、维生素D、维生素K、铁及抗氧化剂等与睡眠质量、效率、中点、时长、失眠、不安腿综合征（restless legs syndrome, RLS）和睡眠呼吸暂停等相关，但既往研究多限于成人、单次膳食评估和单一自报睡眠指标。青少年中广泛微量营养素摄入与多维度睡眠健康的关系尚缺乏研究。因此，研究人员对两项青少年研究数据进行二次分析，考察微量营养素摄入是否与同夜体动记录仪测量的睡眠起始、睡眠中点、总睡眠时长、睡眠效率和入睡后觉醒（wake after sleep onset, WASO）相关，并探索2–3 d平均摄入与平均睡眠及特质样睡眠健康（时型、日间嗜睡、DLMO时间、昼夜节律错位）的关系。研究结论为：没有微量营养素在所有模型中显著与改善睡眠健康相关；钾和视黄醇与正向睡眠结局最一致，锌和维生素B₁₂与负向睡眠结局最一致。该研究提示微量营养素摄入与青少年睡眠健康多个维度存在潜在关系，可为因果研究和基于膳食的睡眠干预提供线索。

关键技术方法：该研究为2022–2023年两项社区青少年研究的二次分析，样本来源于一般社区招募，共85名青少年，80名完成至少一次ASA-24膳食回顾并纳入分析，年龄14–18岁，平均15.5岁。排除磁共振成像不兼容、减重手术、进食障碍、严重食物过敏、BMI百分位>95及影响饮食药物者。方法包括：ASA-24在2–3个随机日（含工作日和周末）进行24 h膳食回顾；Actiwatch 2体动记录仪在家佩戴7–20 d并配合睡眠日记；睡眠健康问卷（MEQ时型问卷、ESS-CHAD儿童青少年Epworth嗜睡量表）；6 h DLMO唾液褪黑素采样；采用按受试者嵌套的逐步混合效应模型和线性回归，按性别分析，并进行错误发现率校正。

研究结果：
参与者：85名青少年被招募，57%自报出生分配为女性，87%为非西班牙裔欧洲白人，平均年龄15.5岁（SD = 1.24）。80名完成至少一次ASA-24回顾并纳入分析；53%完成3次膳食回顾，40%完成2次。除维生素B₁₂和维生素D外，所有微量营养素摄入水平均存在性别差异；除维生素C外，女性更多达到多种微量营养素每日推荐。钠、铜、硒、维生素C、烟酸、维生素B₆、维生素K和维生素B₁₂的男女平均摄入超过青少年推荐每日摄入范围；男性平均锌、铁和叶酸盐摄入超过推荐范围；其他平均摄入低于各性别推荐范围。

当日摄入量与夜间睡眠模型：
睡眠效率：男性中，钾摄入增加与同夜睡眠效率增加相关；硒和硫胺素摄入增加与睡眠效率降低相关。女性中，视黄醇、叶黄素+玉米黄质和钾摄入增加与同夜睡眠效率增加相关；镁、维生素C和维生素B₁₂摄入增加与睡眠效率降低相关。
睡眠中点：男性中，钙、维生素B₁₂和维生素A RAE摄入增加与同夜睡眠中点延迟相关；视黄醇摄入增加与睡眠中点提前相关。女性中，维生素K摄入增加与睡眠中点延迟相关；叶黄素+玉米黄质摄入增加与睡眠中点提前相关。
睡眠起始：男性中，锌和维生素A RAE摄入增加与同夜入睡时间延迟相关；视黄醇摄入增加与入睡时间提前相关。女性中，维生素A RAE摄入增加与入睡时间延迟相关；维生素K摄入增加与入睡时间延迟相关；钾和叶黄素+玉米黄质摄入增加与入睡时间提前相关。
入睡后觉醒（WASO）：男性中，硒、叶酸、硫胺素、维生素B₁₂、维生素E、番茄红素、β-隐黄质和叶黄素+玉米黄质摄入增加与同夜WASO增加相关；铜、烟酸、叶酸盐、维生素K和维生素D摄入增加与WASO降低相关。女性中，钙和维生素B₆摄入增加与同夜WASO增加相关；钠和视黄醇摄入增加与WASO降低相关。
睡眠时长：男性中，维生素B₆摄入增加与同夜睡眠时长减少相关。女性中，钠摄入增加与同夜睡眠时长减少相关。

平均摄入量与平均睡眠模型：
平均睡眠效率：男性中，平均锌摄入趋势与平均睡眠效率降低相关。女性中，平均铜摄入趋势与睡眠效率降低相关，核黄素趋势与睡眠效率增加相关。
平均睡眠中点：男性中未发现显著关联。女性中，平均维生素C和番茄红素摄入增加与平均睡眠中点延迟相关；钠、维生素E、β-隐黄质和叶黄素+玉米黄质摄入增加或趋势与平均睡眠中点提前相关。
昼夜节律错位指数：男性中，核黄素平均摄入趋势与较大相位角相关，维生素A RAE趋势与较小相位角相关。女性中，维生素K平均摄入与较小相位角相关。
平均入睡后觉醒：男性或女性中均未发现平均微量营养素摄入与平均WASO的显著关联。
平均睡眠时长：男性中未发现显著关联。女性中，维生素K平均摄入与平均睡眠时长增加相关；叶酸趋势与平均睡眠时长减少相关。
暗光褪黑素起始时间：男性中未发现显著关联。女性中，维生素C和维生素K平均摄入趋势与较晚DLMO时间相关；叶黄素+玉米黄质摄入增加与较早DLMO时间相关。
时型：男性中未发现显著关联。女性中，锌摄入趋势与较低MEQ评分（更偏夜晚型）相关。
日间嗜睡：男性中，锌平均摄入趋势与日间嗜睡增加相关。女性中，锌趋势与日间嗜睡增加相关；钙和β-隐黄质摄入增加与日间嗜睡降低相关。

讨论部分总结：该研究评估青少年日间微量营养素摄入与同夜睡眠结局的关系，并探索平均摄入与平均或特质样睡眠健康的关系。与初始假设相反，没有任何微量营养素在所有模型中均显著改善睡眠健康。钾和视黄醇在多个模型中与正向睡眠健康最一致。较高的每日钾摄入与男女同夜睡眠效率增加相关，也与女性同夜入睡时间提前相关，这与成人钾缺乏饮食中钾补充改善睡眠效率和睡眠巩固的研究一致；结果在日到夜模型中比平均模型更稳健，提示睡眠可能对钾摄入的逐日变化敏感。视黄醇在女性效率、男性中点和入睡、女性WASO等模型中与正向睡眠相关，但未在性别或睡眠域间清晰重复，且均见于日到夜模型；维生素A RAE与男性较晚中点及男女较晚入睡相关，提示不同维生素A形式可能存在差异。维生素D仅在一个模型中与改善睡眠相关，即降低男性同夜WASO；但超过半数参与者未达到维生素D推荐膳食摄入。叶黄素+玉米黄质结果混合，男性模型为负向，女性模型为正向，女性同夜和平均睡眠中点更早。维生素K结果亦混合，女性每日维生素K摄入增加与同夜觉醒减少相关，平均维生素K摄入增加与平均睡眠时长增加相关，与成人维生素K缺乏与睡眠时长减少的发现一致，但该样本男女平均摄入均超过推荐，可能影响观察。锌是最一致与负向睡眠健康相关的微量营养素，五个模型显示摄入增加与较差睡眠相关，方向在单日和多日睡眠域中一致。维生素B₁₂在三个模型中与较差睡眠相关，样本平均摄入超过推荐3–5倍，符合维生素B₁₂“警觉”效应、增加晚入睡和减少睡眠时长的研究。维生素C在三个模型中与较差睡眠相关，平均摄入约超过推荐120%，与部分成人临床人群研究相反。铁未观察到保护效应；镁与女性日到夜睡眠效率降低相关；钙与女性日间嗜睡降低、男性较晚中点、女性更多WASO相关；叶酸与男性同夜WASO增加和总体昼夜节律错位相关。讨论强调吸收和代谢、营养素相互作用、食物与补充剂来源差异均影响解释，需要个体化方法。局限包括横断面设计、自报膳食偏倚、多重比较增加I型错误风险、已采用错误发现率校正、报告p < 0.1趋势、样本以非西班牙裔欧洲白人为主，普遍性有限。优势包括ASA-24与AMPM标准化访谈回顾一致性较好、2–3 d回顾覆盖工作日和周末、包含26种微量营养素、多模态睡眠评估。

研究结论翻译：分享探索性分析的一个关键意图，是鼓励其他实验室利用其已经收集或计划收集的膳食回顾数据，继续检查青少年中研究不足的微量营养素与睡眠关系。研究人员的发现提示，微量营养素摄入与青少年睡眠健康的多个不同维度相关。结果支持膳食摄入与同夜睡眠之间的短期“日到夜”关联，同时指向多日摄入模式与多日及特质样睡眠结局之间可能存在不同关系。以青少年为重点的样本还显示了一些与现有成人文献显著不同的结果，强调了跨发育阶段进一步研究的重要性。需要进一步研究以更好理解长期摄入不足和过量的影响，并确定睡眠健康的最佳摄入范围。实验和纵向设计对澄清因果路径至关重要，可促进针对性循证干预的开发。研究人员的发现未识别出任何通过单独膳食摄入改善青少年睡眠的普适、一刀切方案。未来研究的干预很可能需要个体化，考虑个体摄入模式及相关即时或储存水平缺乏、摄入时间以及多种营养素之间的相互作用，以充分捕捉微量营养素通过已知和理论上的抗氧化（antioxidant）、副交感（parasympathetic）、神经传递（neurotransmission）或其他通路促进睡眠的潜力。