Association of Sedentary Behavior and Physical Activity with Calcaneal Bone Mineral Density among College Students

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2022.0635

Abstract

Abstract:

Background

The association of sedentary behavior and physical activity with bone mineral density (BMD) in Chinese population has been rarely studied in China, and also seldom studied in Asian populations (mainly limited in young children) by foreign countries. Considering there are great discrepancies between foreign populations and Chinese populations in genetics, dietary habits and other aspects, it is necessary to carry out relevant research in China.

Objective

To assess the association of sedentary behavior and physical activity with calcaneal BMD in college students, offering a reference for understanding the bone health status of college students, and for preventing osteoporosis in middle-aged and old people.

Methods

By use of stratified cluster sampling, 781 college students aged 19-25 years (including 518 females and 263 males) of different grades were selected from a medical university in Guangzhou from January 2021 to March 2022. Demographic and anthropometric characteristics (including sex, age, height, weight, fat mass index and fat free mass index) and lifestyle information (including daily sedentary time, time spent on physical activity in one week, frequency of dairy products, carbonated drinks and tea consumption, calcium supplement, smoking status, alcohol use status) were collected. Calcaneal BMD was measured, and compared across college students by physique and lifestyle. Multiple linear regression and binary Logistic regression were used to investigate the association of sedentary behaviors and physical activity with calcaneal BMD.

Results

The prevalence of normal and abnormal calcaneal BMD in all students was 50.3% and 49.7%, respectively. The prevalence of abnormal calcaneal BMD in female college students (59.4%) is higher than that in male college students (30.4%) (χ²=58.849, P<0.001). The prevalence of abnormal calcaneal BMD varied by daily sedentary time and time spent on physical activity in one week in female students (χ²=6.670, 6.559, P<0.05). After controlling for potential confounders, multiple linear regression analysis and test for trend showed that in female students, the T-score value of calcaneal BMD increased with the decrease of daily sedentary time (β=-0.17), and there was an obvious negative linear trend between them (P_trend=0.011). And the T-score value of calcaneal BMD increased with the increase of time spent on physical activity in one week (β=0.15), and there was an obvious positive linear trend between them (P_trend=0.004). Further analysis based on binary Logistic regression models showed that in female students, sedentary time <4 hours per day was associated with lower risk of abnormal calcaneal BMD compared with sedentary time >8 hours per day〔OR=0.17, 95%CI (0.04, 0.68), P<0.05〕, and 90-150 minutes of physical activity in one week was associated with lower risk of abnormal calcaneal BMD compared with less than 90 minutes of physical activity in one week〔OR=0.66, 95%CI (0.44, 1.00), P<0.05〕.

Conclusion

The prevalence of abnormal calcaneal BMD in female college students is higher than that in male college students. Both sedentary behavior and physical activity are associated with calcaneal BMD in female college students, no correlation found among male college students. Daily duration of sedentary behavior <4 hours and 90-150 minutes of physical activity in one week are associated with lower risk of abnormal calcaneal BMD. Furthermore, the shorter time spent on daily sedentary behaviors, the lower the risk of abnormal BMD.

Key words: Bone density, Calcaneus, Osteoporosis, Sedentary behavior, Physical activity, College students, Root cause analysis, Tests for trend

摘要：

背景

目前国内鲜有文章探讨久坐行为及运动水平对人群骨密度（BMD）的影响。外文文献中针对亚裔人群的相关研究目前较少，且研究对象主要为低龄儿童。鉴于国外人群在遗传、饮食习惯等多方面与我国人群存在较大差别，有必要开展相关研究。

目的

分析大学生久坐行为及运动水平对跟骨BMD的影响，为了解大学生的骨骼健康状况和预防中老年骨质疏松症的发生提供参考依据。

方法

采用分层整群抽样设计，于2021年1月至2022年3月选取南方医科大学不同年级大学生781名为研究对象，其中女生518名、男生263名，年龄为19~25岁。收集大学生一般资料和体格检查资料（性别、年龄、身高、体质量、脂肪体质量指数和去脂体质量指数）及生活方式信息（日坐姿时长，周运动时长，乳制品、碳酸饮料、茶水的摄入频率，钙剂补充情况，吸烟情况，饮酒情况），并测定跟骨BMD，然后对不同体格和生活方式的大学生的跟骨BMD进行比较。采用多元线性回归分析探讨大学生久坐行为、运动水平与跟骨BMD的关系；采用二分类Logistic回归分析探讨大学生久坐行为、运动水平对跟骨BMD的影响。

结果

781名大学生中，BMD正常率为50.3%（393/781），BMD异常率为49.7%（388/781）；其中女大学生BMD异常率（59.5%）高于男大学生BMD异常率（30.4%）（χ²=58.849，P<0.001）。女大学生不同日坐姿时长、周运动时长BMD异常率比较，差异有统计学意义（χ²=6.670、6.559，P<0.05）。在控制潜在混杂因素后，多元线性回归分析和趋势性检验结果显示，女大学生跟骨BMD（T值）随着每日保持坐姿时间的减少而增大，二者之间存在线性关系，且女大学生日坐姿时长与跟骨BMD呈负相关（β=-0.17，P_趋势=0.011）；女大学生的跟骨T值随着每周运动时长的增加而增大，二者之间存在线性关系，且女大学生周运动时长与跟骨BMD呈正相关（β=0.15，P_趋势=0.004）。在控制潜在混杂因素后，二分类Logistic回归分析结果显示，相对于日坐姿时长>8 h，日坐姿时长<4 h为女大学生发生跟骨BMD异常的保护因素〔OR=0.17，95%CI（0.04，0.68），P<0.05〕；相对于周运动时长<90 min，周运动时长90~150 min为女大学生发生跟骨BMD异常的保护因素〔OR=0.66，95%CI（0.44，1.00），P<0.05〕。

结论

女大学生跟骨BMD异常率高于男大学生，且久坐行为及运动水平与女大学生跟骨BMD相关，在男大学生中未发现相关性。女大学生日坐姿时长<4 h、周运动时长90~150 min可有效保护跟骨健康，且每日保持坐姿的时间越短越有利于预防BMD异常的发生。

关键词: 骨密度, 跟骨, 骨质疏松, 久坐行为, 运动水平, 大学生, 影响因素分析, 趋势性检验

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Figures/Tables 6

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指标	女大学生（n=518）				男大学生（n=263）
指标	BMD正常组（n=210）	BMD异常组（n=308）	Z（t）值	P值	BMD正常组（n=183）	BMD异常组（n=80）	Z（t）值	P值
年龄（±s，岁）	21.9±1.1	21.8±1.1	0.644^a	0.520	22.2±1.2	21.9±1.0	2.292^a	0.023
FMI〔M（P₂₅，P₇₅），kg/m²〕	5.0（4.2，5.8）	4.8（4.1，5.8）	-1.146	0.252	3.8（2.7，5.1）	3.7（2.5，5.4）	-0.166	0.868
FFMI〔M（P₂₅，P₇₅），kg/m²〕	15.2（14.3，16.1）	14.9（14.1，15.7）	-2.373	0.018	17.8（16.8，19.1）	17.9（16.3，19.4）	-0.454	0.650
T值〔M（P₂₅，P₇₅）〕	-0.4（-0.7，-0.1）	-1.6（-1.9，-1.3）	-19.354	<0.001	0.1（-0.5，1.0）	-1.5（-1.9，-1.2）	-12.905	<0.001

指标	女大学生（n=518）				男大学生（n=263）
指标	BMD正常组（n=210）	BMD异常组（n=308）	Z（t）值	P值	BMD正常组（n=183）	BMD异常组（n=80）	Z（t）值	P值
年龄（±s，岁）	21.9±1.1	21.8±1.1	0.644^a	0.520	22.2±1.2	21.9±1.0	2.292^a	0.023
FMI〔M（P₂₅，P₇₅），kg/m²〕	5.0（4.2，5.8）	4.8（4.1，5.8）	-1.146	0.252	3.8（2.7，5.1）	3.7（2.5，5.4）	-0.166	0.868
FFMI〔M（P₂₅，P₇₅），kg/m²〕	15.2（14.3，16.1）	14.9（14.1，15.7）	-2.373	0.018	17.8（16.8，19.1）	17.9（16.3，19.4）	-0.454	0.650
T值〔M（P₂₅，P₇₅）〕	-0.4（-0.7，-0.1）	-1.6（-1.9，-1.3）	-19.354	<0.001	0.1（-0.5，1.0）	-1.5（-1.9，-1.2）	-12.905	<0.001

生活方式		女大学生（n=518）				男大学生（n=263）
生活方式		例数	BMD异常	χ²值	P值	例数	BMD异常	χ²值	P值
日坐姿时长				6.670^c	0.031			1.355	0.508
	<4 h	12	3（25.0）			17	7（41.2）
	4~8 h	254	148（58.3）^a			152	43（28.3）
	>8 h	252	157（62.3）^a			94	30（31.9）
周运动时长				6.559	0.038			1.250	0.535
	<90 min	301	193（64.1）			109	37（33.9）
	90~150 min	151	81（53.6）^b			100	29（29.0）
	>150 min	66	34（51.5）			54	14（25.9）
乳制品摄入				1.055	0.788			4.582	0.205
	每天都饮用	40	22（55.0）			22	5（22.7）
	4~6次/周	111	64（57.7）			48	20（41.7）
	1~3次/周	205	121（59.0）			94	24（25.5）
	从不或很少饮用	162	101（62.4）			99	31（31.3）
碳酸饮料摄入				1.513^c	0.759			1.663^c	0.654
	每天都饮用	1	0			4	2（50.0）
	4~6次/周	16	10（62.5）			10	2（20.0）
	1~3次/周	151	91（60.3）			107	35（32.7）
	从不或很少饮用	350	207（59.1）			152	41（28.9）
茶水摄入				6.831	0.077			0.697^c	0.892
	每天都饮用	19	13（68.4）			6	1（16.7）
	4~6次/周	18	6（33.3）			17	6（35.3）
	1~3次/周	153	97（63.4）			65	19（29.3）
	从不或很少饮用	328	192（58.5）			175	54（35.1）
钙剂补充				0.358	0.550			0.078	0.781
	是	40	22（55.0）			18	6（33.3）
	否	478	286（59.8）			245	74（30.2）
吸烟情况				3.405^c	0.202			1.687^c	0.409
	曾经吸烟	5	2（40.0）			16	7（43.8）
	现在吸烟	2	0			9	3（33.3）
	从不吸烟	511	306（59.9）			238	70（29.4）
饮酒情况				0.381	0.537			0.227	0.634
	现在饮酒	19	10（52.6）			23	8（34.8）
	从不或很少饮酒	499	298（59.7）			240	72（30.0）

生活方式		女大学生（n=518）				男大学生（n=263）
生活方式		例数	BMD异常	χ²值	P值	例数	BMD异常	χ²值	P值
日坐姿时长				6.670^c	0.031			1.355	0.508
	<4 h	12	3（25.0）			17	7（41.2）
	4~8 h	254	148（58.3）^a			152	43（28.3）
	>8 h	252	157（62.3）^a			94	30（31.9）
周运动时长				6.559	0.038			1.250	0.535
	<90 min	301	193（64.1）			109	37（33.9）
	90~150 min	151	81（53.6）^b			100	29（29.0）
	>150 min	66	34（51.5）			54	14（25.9）
乳制品摄入				1.055	0.788			4.582	0.205
	每天都饮用	40	22（55.0）			22	5（22.7）
	4~6次/周	111	64（57.7）			48	20（41.7）
	1~3次/周	205	121（59.0）			94	24（25.5）
	从不或很少饮用	162	101（62.4）			99	31（31.3）
碳酸饮料摄入				1.513^c	0.759			1.663^c	0.654
	每天都饮用	1	0			4	2（50.0）
	4~6次/周	16	10（62.5）			10	2（20.0）
	1~3次/周	151	91（60.3）			107	35（32.7）
	从不或很少饮用	350	207（59.1）			152	41（28.9）
茶水摄入				6.831	0.077			0.697^c	0.892
	每天都饮用	19	13（68.4）			6	1（16.7）
	4~6次/周	18	6（33.3）			17	6（35.3）
	1~3次/周	153	97（63.4）			65	19（29.3）
	从不或很少饮用	328	192（58.5）			175	54（35.1）
钙剂补充				0.358	0.550			0.078	0.781
	是	40	22（55.0）			18	6（33.3）
	否	478	286（59.8）			245	74（30.2）
吸烟情况				3.405^c	0.202			1.687^c	0.409
	曾经吸烟	5	2（40.0）			16	7（43.8）
	现在吸烟	2	0			9	3（33.3）
	从不吸烟	511	306（59.9）			238	70（29.4）
饮酒情况				0.381	0.537			0.227	0.634
	现在饮酒	19	10（52.6）			23	8（34.8）
	从不或很少饮酒	499	298（59.7）			240	72（30.0）

项目		女大学生（n=518）				男大学生（n=263）
项目		β（95%CI）	SE	t值	P值	β（95%CI）	SE	t值	P值
模型1
	日坐姿时长>8 h	—	—	—	—	—	—	—	—
	日坐姿时长4~8 h	0.15（0.01，0.29）	0.070	2.155	0.032	0.16（-0.16，0.48）	0.163	0.959	0.339
	日坐姿时长<4 h	0.57（0.11，1.03）	0.233	2.449	0.015	0.10（-0.54，0.75）	0.326	0.313	0.754
模型2
	日坐姿时长>8 h	—	—	—	—	—	—	—	—
	日坐姿时长4~8 h	0.15（0.01，0.29）	0.071	2.073	0.039	0.15（-0.16，0.47）	0.160	0.945	0.346
	日坐姿时长<4 h	0.57（0.11，1.03）	0.234	2.442	0.015	-0.02（-0.66，0.61）	0.321	-0.073	0.942
模型3
	日坐姿时长>8 h	—	—	—	—	—	—	—	—
	日坐姿时长4~8 h	0.13（-0.01，0.27）	0.071	1.804	0.072	0.23（-0.10，0.56）	0.168	1.392	0.165
	日坐姿时长<4 h	0.57（0.11，1.03）	0.235	2.427	0.013	0.06（-0.60，0.71）	0.331	0.166	0.868