肌肉强化活动的生理特异性：与美国成年人中关节炎和心血管疾病患病率的相关性比较分析（NHIS 2024）

《Preventive Medicine Reports》：Physiological specificity of muscle-strengthening activity: a comparative analysis of associations with arthritis and cardiovascular disease prevalence in U.S. adults (NHIS 2024)

　　丹尼斯·安赫耶尔（Dennis Anheyer）| 托马斯·奥斯特曼（Thomas Ostermann）| 霍尔格·克拉默（Holger Cramer）
德国蒂宾根大学医院全科医学与跨专业护理研究所

**摘要**
**目的**
身体活动指南推荐进行有氧运动（APA）和肌肉强化运动（MSA）以预防慢性疾病。MSA有益于肌肉骨骼健康，而APA则有助于心血管健康，但流行病学研究很少将MSA的特定关联性与APA的关联区分开来。我们研究了MSA与关节炎的关系是否比与心血管疾病（CVD）的关系更紧密。

**方法**
我们分析了2024年全国健康访谈调查（National Health Interview Survey）中31,238名非机构化的美国成年人，采用了横断面设计。结果基于医生自报的关节炎和CVD诊断。我们分别为关节炎和CVD建立了加权逻辑回归模型，并调整了APA、年龄、性别、种族/民族、体质指数（BMI）和吸烟等因素。

**结果**
每周增加一天的MSA与较低的关节炎患病率相关（调整后的比值比[OR]为0.92，95%置信区间[CI]为0.88–0.96）。未观察到CVD与MSA之间的显著关联（OR为0.98，95% CI为0.92–1.04）。正式比较显示，MSA与关节炎的关联显著强于与CVD的关联（P = 0.027）。

**结论**
尽管调整了APA和其他主要混杂因素，MSA仍与较低的关节炎患病率相关，但与CVD无关。这些发现与MSA对肌肉骨骼系统的益处大于对心血管系统的益处相一致。促进MSA与有氧运动相结合可能有助于维持成年人的关节健康和功能活动能力。

**引言**
缺乏运动仍然是导致非传染性疾病（NCDs）全球发病率上升的主要可改变风险因素（Lee等人，2012；Guthold等人，2020）。世界卫生组织（2023）估计，超过14亿成年人未达到推荐的体力活动水平，每年导致约500万人过早死亡（世界卫生组织，2022）。为应对这一挑战，包括美国卫生与公共服务部在内的主要卫生机构强烈倡导遵守《美国人身体活动指南》（Piercy等人，2018）。
有氧运动（APA）和肌肉强化运动（MSA）都被推荐：APA能提高心肺功能并预防高血压和冠心病等疾病（Ashton等人，2020），而MSA可以保持骨骼肌质量和骨密度，对老年性肌肉减少症和关节炎等与年龄相关的疾病有积极作用（Haynes等人，2020；Lo等人，2024；Cheng等人，2022）。最近的荟萃分析强调，不仅MSA的频率，而且将其定期融入日常生活对于持续的健康效应至关重要（Jochem等人，2019；Cho等人，2023）。
然而，尽管有明确的健康益处以及越来越多的证据支持MSA，大多数大规模流行病学研究的方法论方法仍缺乏生理特异性；也就是说，很少有直接统计比较APA和MSA对不同慢性疾病终点的保护效果（Momma等人，2022；Stamatakis等人，2018）。例如，2024年的《全球疾病负担》报告强调了MSA的全球普遍性，但没有探讨其对不同器官系统的具体影响差异（Xu等人，2022）。这种忽视限制了科学知识转化为实践的应用，因为针对疾病的具体建议尚未得到充分发展。在此背景下，本研究旨在通过使用具有代表性的复杂调查数据，直接比较MSA与关节炎/关节问题及CVD在美国家成年人中的独立关联，从而提高公共卫生建议的准确性，并优化针对不同风险特征和疾病机制的预防策略（Tsao等人，2023；Xu和Wu，2021）。

**方法**
**2.1 研究设计和数据来源**
本研究采用横断面设计，使用了2024年国家健康访谈调查（NHIS）的公开数据。NHIS是由美国国家卫生统计中心（NCHS）进行的年度、全国性的非机构化平民人口调查。该调查采用了复杂的多阶段概率抽样设计，需要使用抽样权重（WTFA_A）和设计变量（PPSU和PPSU）进行所有统计估计，以考虑无应答和复杂方差。

**2.2 研究人群和变量操作化**
研究重点关注两种不同的慢性疾病，作为二元变量（是/否）作为因变量：
1. **关节炎/关节问题（肌肉骨骼结果）**：定义为对问题的正面自报：“医生或其他健康专业人士是否曾告诉您患有关节炎？”（NHIS变量名称：ARTHEV_A）
2. **心血管疾病（CVD）患病率**：定义为对冠心病（NHIS变量名称：CHDEV_A）或中风（NHIS变量名称：STREV_A）诊断的正面自报
**2.3 自报的体力活动**：基于自报的休闲时间活动进行评估：
- **肌肉强化运动（MSA）**：作为连续变量，表示参与者每周进行肌肉强化锻炼的天数（NHIS变量名称：STRFREQW_A）
- **有氧运动**：作为连续变量，表示每周中等强度有氧运动的总分钟数（NHIS变量：MODMIN_a和VIGMIN_A）

**2.4 协变量**
所有模型均调整了年龄（连续变量）、性别、种族/民族、体质指数（BMI）（分类变量）和当前吸烟状态。

**2.5 统计分析**
在R语言中使用survey包中的svyglm()函数进行了两个独立的多元逻辑回归模型，以纳入设计变量和最终抽样权重。
- **模型A（肌肉骨骼特异性）**：该模型评估了肌肉强化运动（MSA）与关节炎/关节问题发生几率之间的关联。模型还包括有氧运动作为控制变量，以及所有人口统计和生活方式协变量。
- **模型B（心血管比较）**：该模型评估了MSA与CVD患病率之间的关联。该模型包括与模型A相同的独立变量和控制变量，以确保直接可比性。
- 核心假设是测试MSA的保护作用是否特定于肌肉骨骼结果，通过直接比较模型A和模型B得出的估计比值比（ORs）来检验。两个对数几率系数之间的差异使用调查包输出的Wald Z检验进行正式测试。统计上显著的差异（P < 0.05）表明效果特异性得到统计支持。

**2.6 敏感性分析**
为确保主要结果的稳健性，进行了两项关键的敏感性分析：
1）**分类暴露**：将MSA重新分类为二元变量（符合指南：≥2天/周 vs 不符合指南：<2天/周）
2）**结果细化**：将CVD严格定义为仅包括冠心病（排除高血压），以检测潜在的混杂因素。

**2.7 功效考虑**
鉴于NHIS 2024的样本量较大（31,238个完整案例），预期该研究有足够的统计功效来检测所研究结果的小到中等效应。

**2.8 伦理合规性披露**
本研究基于2024年国家健康访谈调查的公开、去标识化数据的二次分析。根据使用匿名公共数据集的研究机构要求，无需单独的伦理批准或正式豁免，因为没有访问或分析直接可识别的个人参与者数据。

**2.9 统计软件**
所有统计分析均使用R统计计算软件（4.4.1版）进行。选择R是因为其专用包（特别是survey包（Lumley，2004）能够准确处理NHIS的复杂抽样设计（包括分层、聚类和加权）。使用这些先进方法对于获得无偏的点估计和正确的标准误差至关重要，从而确保结果对目标人群的代表性。

**3. 结果**
**3.1 样本特征和疾病患病率**
研究队列中诊断出的关节炎整体加权患病率为21.29%（标准误SE 0.30），而之前的CVD诊断患病率为7.18%（SE 0.17）。
整个队列的平均年龄为48.40岁（标准差SD 18.71），51.32%为女性。大多数参与者是非西班牙裔白人（62.49%）。接近三分之一的参与者属于病态肥胖类别（33.37%）。

**3.2 按关节炎状态比较**
按关节炎状态分层的人口统计和健康特征见表1。除体力活动指标外，几乎所有变量都存在显著差异（P < 0.01）。
- **年龄和性别**：患关节炎的参与者显著更年长（平均年龄63.53岁，标准差SD 14.59岁），而非关节炎患者平均年龄为44.28岁（标准差SD 17.56岁）。关节炎组的女性比例也更高（57.74%），而非关节炎组为49.58%。

**表1. 2024年美国全国健康访谈调查中按关节炎和心血管疾病状态分层的成年人的人口统计特征**
| 变量 | 总数（平均值/百分比）（标准差） | 关节炎（是/否）（标准差） | CVD是（标准差） | CVD否（标准差） | P值（关节炎） | CVD是（标准差） | CVD否（标准差） | P值（CVD） |
|-----------|---------------|--------------|-----------------|-----------------|---------|-------------|-----------------|-----------|
| 年龄，平均（岁） | 48.40（18.71） | 63.53（14.59） | 44.28（17.56） | <0.01 | 67.74（13.76） | 46.85（18.19） | <0.01 |
| 性别，% | 51.32（49.98） | 57.74（49.40） | 49.58（50.00） | <0.01 | 41.47（49.27） | 52.10（49.96） | <0.01 |
| 女性 | 51.32（49.98） | 57.74（49.40） | 49.58（50.00） | <0.01 | 41.47（49.27） | 52.10（49.96） | <0.01 |
| 男性 | 48.68（49.98） | 42.26（49.40） | 50.42（50.00） | <0.01 | 58.53（49.27） | 47.90（49.96） | <0.01 |
| 种族/民族，% | 非西班牙裔白人 | 18.33（38.69） | 9.84（29.79） | 20.66（40.49） | <0.01 | 10.47（30.62） | 18.97（39.21） | <0.01 |
| 非西班牙裔AIAN | 0.66（8.09） | 0.77（8.74） | 0.63（7.90） | <0.01 | 0.73（8.52） | 0.65（8.05） | <0.01 |
| 非西班牙裔亚洲人 | 6.43（24.52） | 3.70（18.88） | 7.16（25.78） | <0.01 | 4.29（20.26） | 6.59（24.81） | <0.01 |
| 非西班牙裔黑人 | 12.10（32.61） | 11.84（32.31） | 12.17（32.70） | <0.01 | 12.71（33.31） | 12.06（32.57） | <0.01 |
| 非西班牙裔白人 | 62.49（48.42） | 73.85（43.95） | 59.38（49.11） | <0.01 | 71.80（45.00） | 61.72（48.61） | <0.01 |
| BMI类别，% | 病态肥胖 | 33.37（47.15） | 42.41（49.42） | 30.92（46.22） | <0.01 | 37.56（48.43） | 33.03（47.03） | <0.01 |
| 肥胖 | 33.57（47.22） | 32.27（46.75） | 33.94（47.35） | <0.01 | 34.32（47.48） | 33.52（47.21） | <0.01 |
| 超重 | 31.29（46.37） | 23.89（42.64） | 33.28（47.12） | <0.01 | 26.26（44.00） | 31.69（46.53） | <0.01 |
| 低体重/正常 | 1.77（13.18） | 1.43（11.89） | 1.86（13.51） | <0.01 | 1.87（13.54） | 1.76（13.14） | <0.01 |
| 吸烟状态，% | 现在吸烟 | 9.94（29.91） | 13.02（33.65） | 9.11（28.78） | <0.01 | 12.55（33.13） | 9.73（29.64） | <0.01 |
| 过去吸烟 | 22.42（41.71） | 34.64（47.58） | 19.11（39.32） | <0.01 | 39.47（48.88） | 21.08（40.79） | <0.01 |
| 从未吸烟 | 67.64（46.78） | 52.34（49.95） | 71.78（45.01） | <0.01 | 47.98（49.96） | 69.19（46.17） | <0.01 |

**3.3 按心血管疾病（CVD）状态比较**
在比较有无CVD的个体时，所有人口统计和健康特征都存在显著差异（所有分类变量P < 0.001）。
- **年龄和性别**：CVD组平均年龄显著更高（67.74岁，标准差SD 13.76岁），而非CVD组为46.85岁（标准差SD 18.19岁）。与关节炎组相比，CVD组的男性比例更高（58.53%），女性比例更低（41.47%）。
- **种族/民族和BMI**：CVD组中非西班牙裔白人的比例更高（71.80%），病态肥胖的比例也更高（37.56%）。
- **吸烟状态**：CVD组中过去吸烟者的比例最高（39.47%）。

**3.4 肌肉强化运动与健康结果之间的关联**
在调整了体力活动、年龄、性别、BMI和吸烟后的调查加权逻辑回归模型中，肌肉强化运动（MSA）的频率越高，患关节炎的可能性显著降低（模型A：每增加一天每周，OR = 0.92；95% CI 0.88–0.96）。相比之下，MSA频率与CVD患病率无显著关联（模型B：OR = 0.98；95% CI 0.92–1.04）。比较两个模型中MSA系数的Wald检验表明存在统计显著差异（Z = 2.21；p = 0.03），支持肌肉骨骼结果的疾病特异性保护作用。
在使用推荐指南阈值（≥2天/周）的分类敏感性分析中，MSA参与对关节炎仍有保护作用（OR = 0.81；95% CI 0.73–0.89），但对CVD无关联（缩写：CI – 置信区间；CVD – 心血管疾病；MSA – 肌肉强化活动；OR – 比值比；SE – 标准误差。总体而言，这些结果表明，肌肉强化活动与降低关节炎风险有显著关联，这种关联独立于有氧运动和人口统计因素，而心血管疾病的患病率则未观察到相应的关联。

4. 讨论
本研究使用了2024年全国健康访谈调查（NHIS）的全国代表性数据，来探讨肌肉强化活动（MSA）与两种主要慢性疾病——关节炎和心血管疾病（CVD）之间的关系，同时严格考虑了复杂的抽样设计。所有模型都调整了年龄、性别、BMI、吸烟状况、种族/民族以及总的有氧体力活动等因素。分析的主要发现是，MSA与关节炎的患病率之间存在显著且独立的保护作用，而与CVD的关联则不显著。每周增加一天的MSA，患关节炎的风险降低8%（调整后的比值比=0.92，p<0.01）。相比之下，MSA与CVD的关联在统计学上不显著（调整后的比值比=0.98，p=0.54）。通过Wald检验比较这两种效应的大小，发现它们之间存在统计学上的显著差异（p=0.03），这表明MSA的保护作用主要针对肌肉骨骼健康，而非心血管健康。

肌肉强化活动（MSA）对肌肉骨骼健康的好处已经得到充分证实（Lim等人，2024年；Vincent和Vincent，2012年；Zeng等人，2021年）。针对骨关节炎患者的随机试验和荟萃分析表明，定期进行抗阻训练可以减轻疼痛、改善关节功能、增强肌肉力量和身体表现，从而有助于限制与关节炎相关的功能下降（Lim等人，2024年；Vincent和Vincent，2012年）。提出的机制包括增强关节周围肌肉的力量和关节稳定性、减少局部炎症以及对软骨和软骨下骨代谢的有益影响（Zeng等人，2021年）。然而，关于MSA在预防关节炎方面的群体证据仍然相对有限。在此背景下，本研究的结果为MSA作为一种潜在的保护因素提供了流行病学支持，这与观察数据一致，即在调整其他生活方式因素后，有力量训练史的人患膝痛和影像学膝骨关节炎的风险较低（Lo等人，2024年）。

相比之下，关于心血管疾病（CVD）预防的流行病学研究显示，MSA的效果差异较大。抗阻训练干预措施一致性地改善了心血管代谢风险指标，包括降低静息血压、提高胰岛素敏感性以及改善血脂和炎症状况（Cornelissen等人，2011年；Costa等人，2019年；Li等人，2021年）。然而，最近一项基于队列研究的荟萃分析表明，MSA与临床CVD事件或死亡率的关联较为温和，通常呈现J型剂量-反应关系，并且强烈依赖于训练量和同时进行的有氧运动；有些队列数据显示，单独使用MSA并不能带来额外益处（Momma等人，2022年）。与此模式一致的是，我们的研究并未检测到MSA频率与CVD患病率之间存在统计学上的显著关联。这种缺乏关联可能反映了动脉粥样硬化疾病的长期潜伏期，以及需要持续的、大量的抗阻训练才能将心血管代谢的改善转化为可检测的CVD患病率差异（Momma等人，2022年；Cornelissen等人，2011年；Costa等人，2019年；Li等人，2021年）。

更广泛地说，这些发现应在这样的背景下解读：已有证据表明肌肉力量与心血管结果（特别是心力衰竭）有关，即使低频率的抗阻运动也可能与降低全因死亡率和CVD死亡率相关（Carbone等人，2020年；Laukkanen等人，2021年；Liu等人，2019年）。同时，较高的有氧健康水平与肌肉骨骼疾病患者的较低死亡率相关，而跑步与降低髋关节和膝关节关节炎的风险以及降低心血管和全因死亡率有关（Williams，2013年；Lavie等人，2015年）。总体而言，这些文献表明，不同的身体活动领域，包括肌肉强化和有氧运动，可能通过部分不同但互补的途径促进肌肉骨骼和心血管健康。

MSA与关节炎之间选择性关联的发现与以下观点相符：即肌肉骨骼对抗阻训练的适应可能在横断面分析中比系统性的心血管变化更容易被检测到（Turner等人，2019年；Wang等人，2026年；Green等人，2017年）。随机试验和荟萃分析表明，抗阻训练可以在数周到数月内改善膝关节骨关节炎患者的疼痛、肌肉力量和身体功能，表明关节层面的神经肌肉和结构变化相对较快（Turner等人，2019年；Wang等人，2026年）。相比之下，关于血管适应的实验和转化研究显示，动脉壁的功能和结构变化及其对动脉粥样硬化疾病的影响往往需要更长的时间尺度（Green等人，2017年）。这种适应动态的差异可能导致MSA在关节炎方面的横断面信号比在心血管疾病方面更明显。

此外，已有心血管疾病的个体通常被建议改变他们的活动模式，可能会自我限制某些形式的锻炼，因此CVD患者的MSA水平较低可能会削弱或掩盖横断面分析中的任何保护作用（反向因果关系）。因此，观察到的疾病特异性模式初步支持MSA可能对关节和肌肉骨骼结果有特别显著影响的观点，这与其在症状性关节炎中的已知治疗作用相辅相成（Wang等人，2026年；Kolasinski等人，2020年；Osthoff等人，2018年）。这种解释与美国风湿病学会/关节炎基金会和EULAR的当前建议一致，它们认为结构化的锻炼（包括肌肉强化活动）是骨关节炎和炎性关节炎管理的核心非药物组成部分（Kolasinski等人，2020年；Osthoff等人，2018年）。

本研究的主要优势包括其全国代表性、较大的样本量和使用复杂的调查加权逻辑回归方法，确保了方差的准确估计。通过调整有氧运动，可以分离出MSA的特定作用。然而，作为一项横断面分析，无法推断因果关系。已有CVD或关节炎的个体可能由于医疗建议或症状限制而改变他们的身体活动，从而引入反向因果关系。此外，MSA和疾病诊断都是自我报告的，可能会导致测量误差或记忆偏差。尽管存在这些限制，但关节炎结果的内部一致性支持了其结果的稳健性。

从临床和公共卫生的角度来看，这些发现强调了MSA作为肌肉骨骼疾病预防和管理的重要组成部分。应广泛推广定期肌肉强化活动（每周≥2天），不仅因其对关节炎患者的已知功能益处，也作为预防关节炎发病的潜在主要措施。对于心血管疾病的预防，MSA应继续作为综合锻炼计划的一部分来鼓励，尽管有氧运动仍然是降低CVD风险的基石。未来的研究应采用纵向设计来确认这些关联的时间顺序，并探讨长期坚持MSA是否对肌肉骨骼和心血管代谢健康都有益处。通过加速度计等手段对体力活动进行客观测量有助于减少报告偏差。此外，评估炎症和代谢介质（如IL-6和鸢尾素等肌因子）的生物标志物研究可能有助于阐明MSA与不同健康效应之间的机制途径。

5. 结论
这项全国代表性的分析表明，肌肉强化活动与降低关节炎风险有关，而与美国成年人中的心血管疾病未见明确关联。总体而言，这些发现支持MSA具有更明显的肌肉骨骼相关性的观点，同时也与其更广泛的功能和治疗价值一致。因此，鼓励结合有氧运动进行MSA似乎是全面预防慢性疾病和促进健康老化的合理策略。

数据和材料的可用性
支持本研究发现的数据可从美国国家卫生统计中心（NCHS）2024年全国健康访谈调查（NHIS）的公共使用版本中获取。我们分析了NHIS 2024年成人样本的公共使用数据文件（附带代码簿和调查设计文档），这些文件可从CDC/NCHS的NHIS 2024年文档页面获取。本文中使用的分析数据集代表了重现结果所需的最小数据集，它是通过从NHIS 2024年公共使用文件中筛选符合条件的成人受访者并重新编码变量来创建的（如方法部分所述）；没有生成新的原始数据。

作者贡献
DA构思并设计了研究，进行了统计分析，起草了手稿并解释了数据。TO和HC参与了数据分析和解释，并对重要内容进行了严格修订和编辑。所有作者均批准了手稿的最终版本，并同意对工作的所有方面负责。

作者贡献声明
Dennis Anheyer：撰写——审阅和编辑；撰写——初稿；可视化；方法学；概念化。
Thomas Ostermann：撰写——审阅和编辑；方法学；概念化。
Holger Cramer：撰写——审阅和编辑；监督；方法学；概念化。

出版同意
不适用。

伦理批准和参与同意
不适用。

资助
该研究未获得任何公共、商业或非营利部门的特定资助。