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青年科學(xué)工作者論壇2008年第1期
《衛生研究》--2008年第一期 腸炎沙門(mén)菌多位點(diǎn)序列分型技術(shù)的研究
論著(zhù)
腸炎沙門(mén)菌多位點(diǎn)序列分型技術(shù)的研究
李燕俊 計融 王玉平 江濤 崔生輝 劉秀梅[1]
中國疾病預防控制中心營(yíng)養與食品安全所，北京 100021
摘要：目的 為研究腸炎沙門(mén)菌菌株間的分子特征，建立了分子流行病學(xué)研究方法-多位點(diǎn)基因序列分型技術(shù)（MLST），并對食品中的腸炎沙門(mén)菌分離株進(jìn)行分型研究。方法 選擇腸炎沙門(mén)菌的6個(gè)管家基因thrA、purE、sucA、aroC、hemD、dnaN及一個(gè)特異性的DNA標記SdfΙ作為目標基因。對上述基因分別進(jìn)行PCR擴增及產(chǎn)物測序，用sequencer2.0軟件對測序結果進(jìn)行分析、比對核苷酸的差異。同時(shí)，將腸炎沙門(mén)菌株與GenBank中鼠傷寒沙門(mén)菌LT2相應的基因序列進(jìn)行比較。結果 在腸炎沙門(mén)菌標準菌株50041和18株食品分離株之間，6個(gè)基因PCR產(chǎn)物范圍內的近60000個(gè)核苷酸序列完全相同，未觀(guān)察到同一血清型內的基因突變。而與LT2相比，基因產(chǎn)物發(fā)生了1到6個(gè)點(diǎn)突變。在對SdfΙ的核苷酸序列比較研究中發(fā)現，腸炎沙門(mén)菌標準菌株與食品中分離株SdfΙ的核苷酸序列與GenBank中該序列的堿基對比，發(fā)生了C182T的點(diǎn)突變。即MLST技術(shù)揭示了在同一血清型內各菌株管家基因堿基序列的高度保守。結論 MLST方法適用于不同血清型沙門(mén)菌株間的分型研究，而不適于同一血清型的菌株分型。
關(guān)鍵詞：腸炎沙門(mén)菌 管家基因 序列分析 鼠傷寒沙門(mén)菌LT2
中圖分類(lèi)號： 文獻標識碼：A
Molecular analysis of Salmonella enteritidis by multilocus sequence typing system
LI Yanjun, JI Rong, WANG Yuping, JIANG Tao, et al.
Institute of Nutrition and Food Safety, China CDC, Beijing 100021, China
Abstract: Objective To characterize different Salmonella enterica Enteritidis isolates through multilocus sequence typing (MLST) system, a molecular epidemiologic analysis method was established. Methods Internal fragments of six housekeeping genes, thrA, pure, sucA, aroC, hemD and dnaN and a unique gene of S. Enteritidis were amplified and sequenced to develop the MLST method. Eighteen S. Enteritidis food isolates with unique PFGE patterns were studied and the data were analyzed by the Sequener 4.0 software. The genetic relationship of the isolates was estimated, and the DNA sequence diversity was also studied between S. Enteritidis and S. Typhimurium LT2. Results We found a poor DNA sequence diversity among S. Enteritidis 50041 and 18 S. Enteritidis isolates in all six housekeeping genes. The number of variable sites per gene ranged from 1 to 6 nucleotides between S. Typhimurium LT2 and S. Enteritidis. Furthermore, S. Enteritidis 50041 and 18 S. Enteritidis isolates contained a mutation at C182T in SdfΙ compared to the sequence in the GenBank. Our study showed that the MLST had poor discrimination power among S. Enteritidis isolates. Conclusion The MLST techniques should only be used to differentiate Salmonella isolates with different serotypes, it could not study the molecular epidemiological relationship of the isolates with the same serotype.
Key words: Salmonella enteritidis, house keeping gene, multilocus sequence typing, Salmonella Typhi LT2
細菌的變異及進(jìn)化均來(lái)源于遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸（DNA）分子的核苷酸序列發(fā)生的改變，因此細菌的各種分子分型方法大多建立在基因組DNA序列差異的基礎上，并且用不同的手段反映這種差異，如PFGE、RAPD、RFLP等。這些方法最終多采用電泳帶型圖譜來(lái)作為分型的依據，但比較圖譜存在識別困難以及各個(gè)不同的研究之間難以互相比對的局限性[1]，因而研究者漸漸將目光轉向了DNA序列本身的差異。從理論上來(lái)說(shuō)，要判斷兩個(gè)細菌的DNA是否完全一致，最極致的就是進(jìn)行全序列測定，但從成本及技術(shù)上存在較大難度。鑒于細菌的進(jìn)化呈網(wǎng)狀結構，僅僅通過(guò)部分基因的序列測定所作出的基因樹(shù)仍很難正確反映不同菌株之間的基因相關(guān)性[2]。1998年問(wèn)世的多位點(diǎn)基因序列分型技術(shù)(multilocus sequence typing，MLST)，提出了選用多個(gè)管家基因進(jìn)行序列分析比較的方法，在實(shí)驗過(guò)程的可操作性及實(shí)驗結果的可靠性之間取得了寶貴的平衡[3]，由于該方法的結果明確，具有良好的實(shí)驗室間的可比性[4]，因此已被廣泛應用于細菌的分型研究中，并且在某些菌株方面具有良好的分辨能力[5]。
1材料與方法
1.1材料
1.1.1菌株 腸炎沙門(mén)菌標準菌株50041(購自中國醫學(xué)科學(xué)院藥品生物制品檢定所)以及食品污染物監測網(wǎng)從食品中分離的18株腸炎沙門(mén)菌。
表1 腸炎沙門(mén)氏菌分離株的食品來(lái)源
Table 1 food species of S. enteritidis strains
|
來(lái)源
|
菌株數
|
菌株編號
|
|
牛肉
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4
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S157、S158、S159、S161
|
|
鴨肉
|
1
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S39
|
|
豬肉
|
1
|
S65
|
|
羊肉
|
3
|
S75、S155、S156
|
|
熟肉
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1
|
S171
|
|
蔬菜
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1
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S182
|
|
雞肉
|
3
|
S134、S162、S163
|
|
其它
|
4
|
S95、S99、S135、S190
|
1.1.2試劑 營(yíng)養瓊脂、營(yíng)養肉湯LB，購于陸橋公司；DNA提取試劑盒、去DNA酶/RNA酶去離子水，購于北京天為時(shí)代科技有限公司；Pfu DNA Polymerase，購于美國Fermentas公司、脫氧核糖核苷酸(dNTP)，購于美國Promega公司；DNA分子量Maker DL2,000，購于寶生物工程（大連）有限公司、電泳級瓊脂糖、緩沖液，購于美國Promega公司、EB，中國CDC病毒病預防控制所惠贈；Tris，購于華美生物工程公司、乙二胺四乙酸(EDTA)，購于北京化學(xué)試劑公司、其它無(wú)機及有機化學(xué)試劑，購于廣東?汕頭市西隴化工廠(chǎng)。
1.1.1. 1.1.3主要實(shí)驗儀器 PTC-200PCR儀，美國MJRESEARCH公司、power300電泳儀，美國B(niǎo)io-Rad公司；SW22型水浴搖床，德國Julabo公司、5415D型臺式高速離心機，德國Eppendorf公司；凝膠成像系統，法國VL公司。
1.2. 1.2方法
1.2.1聚合酶鏈反應（PCR）基因的選擇 選擇腸炎沙門(mén)菌的6個(gè)管家基因thrA，purE，sucA，aroC，hemD，dnaN以及腸炎沙門(mén)菌的1個(gè)特異性DNA標記SdfΙ（AF370707）作為本研究的目標基因。
表2 目標基因的選擇及其分布
Table 2 selection of the housekeeping genes of S. enteritidis
|
基因
|
位置
|
基因號
|
產(chǎn)物
|
|
thrA
|
337..2799
|
1251520
|
Aspartokinase I / homoserine dehydrogenase I
|
|
purE
|
597116..597625
|
1252054
|
phosphoribosylaminoimidazole carboxylase
|
|
sucA
|
801745..804546
|
1252256
|
2-oxoglutarate dehydrogenase
|
|
aroC
|
2494541..2495626
|
1253906
|
chorismate synthase
|
|
hemD
|
4144312..4145052
|
1255463
|
uroporphyrinogen III synthase
|
|
dnaN
|
4042519..4043619
|
1255364
|
DNA polymerase III subunit beta
|
1.2.2PCR引物序列的選擇
表3 目標基因的PCR引物序列及其產(chǎn)物
Table 3 The primer pairs for the PCR amplification of internal fragments
|
基因
|
引物序列
|
產(chǎn)物長(cháng)度(bp)
|
|
thrA
|
F 5'-GTCACGGTGATCGATCCGGT-3'
R 5'-CACGATATTGATATTAGCCCG-3'
|
852
|
|
purE
|
F 5'-ATGTCTTCCCGCAATAATCC-3'
R 5'-TCATAGCGTCCCCCGCGGATC-3
|
510
|
|
sucA
|
F 5'-AGCACCGAAGAGAAACGCTG-3'
R 5'-GGTTGTTGATAACGATACGTAC-3'
|
643
|
|
aroC
|
F 5'-CCTGGCACCTCGCGCTATAC-3'
R 5'-CCACACACGGATCGTGGCG-3'
|
826
|
|
hemD
|
F 5'-GAAGCGTTAGTGAGCCGTCTGCG-3'
R 5'-ATCAGCGACCTTAATATCTTGCCA-3'
|
666
|
|
dnaN
|
F 5'-ATGAAATTTACCGTTGAACGTGA-3'
R 5'-AATTTCTCATTCGAGAGGATTGC-3'
|
833
|
|
SdfΙ
|
F 5’-TGTGTTTTATCTGATGCAAGAGG-3’
R 5’-CGTTCTTCTGGTACTTACGATGAC-3’
|
293
|
1.2.3PCR引物的合成 在上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成上述引物，按照各引物的分子量將引物稀釋為10μmol/L，4℃保存備用。
1.2.1. 1.2.4PCR模板的提取方法 按照DNA提取試劑盒說(shuō)明操作。
1.2.2. 1.2.5PCR反應體系的確立 經(jīng)過(guò)對PCR反應中模板濃度、最適引物量、鎂離子濃度、退火溫度、延伸時(shí)間、循環(huán)次數等進(jìn)行優(yōu)化選擇，并最終確立反應體系。
1.2.3. 1.2.6序列測定 由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行上述PCR產(chǎn)物的序列測定。
1.2.4. 1.2.7測序結果的比較 用sequencer2.0軟件對測序結果進(jìn)行分析，將各菌株相應基因的序列相互比對，找出其中的核苷酸差異，并將各菌株與GenBank中沙門(mén)菌其它血清型相應的基因序列進(jìn)行比較。對有差異的部分進(jìn)行重復驗證實(shí)驗，以確保結果的真實(shí)可靠。
1.2.5. 1.2.8方法的重現性研究 對同一模板進(jìn)行3次不同的PCR反應，對其反應產(chǎn)物分別進(jìn)行測序，并比較測序結果的一致性。對同一菌株進(jìn)行多次提取后不同的提取模板，進(jìn)行3次PCR反應，對其反應產(chǎn)物分別進(jìn)行測序，并比較測序結果的一致性。
2結果
2.1PCR反應體系
2.1.1thrA基因的PCR反應體系 模板1.25μl；上下游引物(10μMol/L)各1.25μl；dNTP 1μl；MgSO4(25mmol/L) 2.4μl；10×buffer 5μl；Pfu 0.5μl；水加至50μl。預變性：94℃、5min；變性：94℃、1min；退火：58℃、30s；延長(cháng)：72℃、1min；30個(gè)循環(huán)；再延長(cháng)：72℃、7min。
1.2.6. 2.1.2purE、sucA、aroC、hemD、dnaN基因的PCR反應體系 模板0.5μl；上下游引物(10μMol/L)各1.25μl；dNTP 1μl；MgSO4 (25mmol/L) 2.4μl；10×buffer 5μl；Pfu 0.5μl；水加至50μl。預變性：94℃、3min；變性：94℃、1min；退火：55℃、1min；延長(cháng)：72℃、2min；30個(gè)循環(huán)；變性：94℃、1min；退火：55℃、1min；再延長(cháng)：72℃、10min。
1.2.7. 2.1.3SdfΙ的PCR反應體系 模板3μl；上下游引物(10μmol/L)各2μl；dNTP 1μl；MgSO4 (25mmol/L) 4.5μl；10×buffer 5μl；Pfu 0.5μl；水加至50μl。預變性：94℃、5min；變性：94℃、1min；退火：58℃、30s；延長(cháng)：72℃、1min；30個(gè)循環(huán)；再延長(cháng)：72℃、7min。
2.2PCR反應結果
1：marker；2、3：thrA產(chǎn)物；4：purE產(chǎn)物；5：marker；6：sucA產(chǎn)物；7：marker；8：aroC產(chǎn)物；9：marker；10、11：hemD產(chǎn)物；12：marker；13：dnaN產(chǎn)物；14：marker；15：SdfΙ產(chǎn)物
圖1 腸炎沙門(mén)菌PCR產(chǎn)物電泳結果
Figure 1 PCR products of Salmonella enteritidis
經(jīng)采用特異性引物，經(jīng)過(guò)特定的PCR反應體系擴增后，腸炎沙門(mén)菌的7個(gè)基因均能擴增出特異性的PCR產(chǎn)物，用于進(jìn)行序列測定，結果如圖1中所示。
2.3PCR反應產(chǎn)物序列測定結果
使用擴增引物作為測序引物，對PCR產(chǎn)物進(jìn)行擴增測序，對于<500bp的基因purE和SdfΙ，PCR擴增產(chǎn)物經(jīng)過(guò)一次測序即得到基因全部序列；而對于大于500bp的其它基因產(chǎn)物，需要分別從上、下游進(jìn)行2次序列測定，經(jīng)過(guò)特征序列分析，并將上下游序列整合后，才能得到該PCR產(chǎn)物的完整序列。由于測序誤差，各基因產(chǎn)物的首尾幾個(gè)堿基不計入序列測定結果中。
2.4核苷酸序列的比較研究結果
2.4.1腸炎沙門(mén)菌各菌株之間的基因序列比較結果 對腸炎沙門(mén)菌thrA、purE、sucA、aroC、hemD、dnaN6個(gè)管家基因的PCR產(chǎn)物核苷酸序列進(jìn)行比較研究，結果顯示，在腸炎沙門(mén)菌標準菌株和我國食品中分離的18株菌之間，在上述堿基范圍內的核苷酸序列完全相同。對腸炎沙門(mén)菌特異性基因標記序列SdfΙ的核苷酸序列進(jìn)行比較研究，結果顯示，在腸炎沙門(mén)菌的標準菌株50041株、食品中分離的18個(gè)菌株SdfΙ的核苷酸序列與GenBank中該序列的堿基對比，發(fā)生了C182T（注：此基因位點(diǎn)是從SdfΙ基因的第一個(gè)堿基計算，而不是從PCR產(chǎn)物的起點(diǎn)計算，因此突變的堿基位點(diǎn)與測序結果圖中所示意的不同，以下同）的點(diǎn)突變。
圖2 腸炎沙門(mén)菌SdfΙ PCR產(chǎn)物部分序列測定結果及堿基差異示意圖
Figure 2 The result for sequencing of SdfΙ PCR product and the DNA sequence diversity
2.4.2腸炎沙門(mén)菌與鼠傷寒沙門(mén)菌LT2之間的基因序列比較結果 腸炎沙門(mén)菌6個(gè)管家基因thrA、purE、sucA、aroC、hemD、dnaN的PCR產(chǎn)物核苷酸序列與鼠傷寒沙門(mén)菌LT2的相應序列相比，堿基差異數如表4。
表4 PCR產(chǎn)物核苷酸序列比較
Table 4 The difference of the PCR amplification between S. enteritidis and S. Typhi LT2
|
基因
|
比較范圍
(bp)
|
堿基差異
|
|
thrA
|
601~1101
|
2
|
|
purE
|
52~450
|
2
|
|
sucA
|
602~1103
|
1
|
|
aroC
|
301~802
|
4
|
|
hemD
|
142~573
|
6
|
|
dnaN
|
151~652
|
5
|
3討論
MLST方法是基于DNA水平的分型方法，多選擇6~7個(gè)基因進(jìn)行序列分析[6]。對于同一基因而言，必須使用同一對引物在所有的菌株中擴增出PCR產(chǎn)物以供測序分析，因此在MLST中必須采用高度保守的管家基因(house keeping gene)或廣泛存在的毒力基因。同時(shí)考慮到結果的可比性，在相同的菌株間，不同的研究最好采用相同的基因，以供彼此對比研究。目前已有報道的沙門(mén)菌MLST方法，僅采用4個(gè)基因進(jìn)行比較[1]，本研究采用了6個(gè)管家基因，均為國際權威網(wǎng)站www.mlst.net中沙門(mén)菌屬推薦采用的基因，與國際上同領(lǐng)域的研究具有良好的可比性。
傳統的PCR反應多采用Taq DNA聚合酶進(jìn)行擴增反應，但由于Taq DNA聚合酶缺乏校正功能，在PCR過(guò)程中核苷酸摻入的錯誤率較高，因此在MLST這種以基因的核苷酸序列分析比較為目標的PCR反應中，應用Taq DNA聚合酶進(jìn)行擴增反應顯然會(huì )造成結果的偏差。因此，本研究采用了高保真的Pfu DNA聚合酶進(jìn)行PCR擴增反應，該酶具有3’→5’的外切酶活性，可以在擴增過(guò)程中進(jìn)行自我校正，因而可以保證核苷酸摻入的正確程度，確保了實(shí)驗結果的可靠性。在測序過(guò)程中，由于種種原因，也會(huì )造成DNA核苷酸序列的錯誤。比如核苷酸的錯誤缺失或插入、以及對測序圖譜結果中峰型不明顯的核苷酸的誤判等等。因此在菌株之間核苷酸比對之前，必須用相應基因的標準核苷酸序列對測序結果進(jìn)行清理校正。本研究中所用的腸炎沙門(mén)菌，其相關(guān)的基因序列方面的研究資料較少，在GENbank中未查找到該菌的核苷酸序列，考慮到管家基因在種屬間的相對保守性，因此我們在研究中選用了GENbank中已發(fā)布的全長(cháng)為4857432bp的鼠傷寒沙門(mén)菌LT2( NC_003197 )作為所選基因的序列參考，對標準菌株及其它自食品中分離的菌株基因序列進(jìn)行清理后，排除了測序工作中的錯誤，再進(jìn)行比對研究，保證了結果的真實(shí)可靠。
在多篇文獻中，均報道了MLST方法的高分辨水平，并據此進(jìn)行了流行菌株間親緣關(guān)系的判定[1,3~5,7]。但本研究中發(fā)現，在單一血清型腸炎沙門(mén)菌內，菌株6個(gè)管家基因的PCR產(chǎn)物序列均無(wú)差異，即未觀(guān)察到位于血清型內部的基因突變。但在不同的血清型之間，我們對比了鼠傷寒沙門(mén)菌LT2與腸炎沙門(mén)菌54100之間近3000個(gè)核苷酸的基因序列，確實(shí)存在一些堿基差異。在NOLLER等對出血性大腸桿菌O157:H7的研究中，也發(fā)現了在7個(gè)管家基因的311000多個(gè)堿基中，沒(méi)有一個(gè)變異存在[8]。考慮到管家基因的高度保守性，因此我們又選用了一個(gè)腸炎沙門(mén)菌的特異性標記SdfΙ，對其基因的變異規律進(jìn)行研究，預期在同一血清型的不同菌株中，該序列可以有稍微多一點(diǎn)的基因變異情況發(fā)生，結果僅發(fā)現了一個(gè)C182T的點(diǎn)突變。研究結果提示，沙門(mén)菌同一血清型內部，各菌株之間的管家基因堿基序列高度保守，MLST方法適用于不同血清型之間，而不適用于同一血清型內菌株的分型研究。
參考文獻
1KOTETISHVILI M, STINE O C, KREGER A, et al. Multilocus sequence typing for characterization of clinical and environmental Salmonella strains[J]. J Clin Microbiol, 2002, 40(5): 1626-1635.
2STINE O C, SOZHAMANNAN S, GOU Q, et al. Phylogeny of Vibrio cholerae based on recA sequence[J]. Infect Immun, 2000, 68: 7180-7185.
3MAIDEN M C J, BYGRAVES J A, FEIL E, et al. Multilocus sequence typing: a portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms[J]. Proc Natl Acad Sci, 1998, 95: 3140-3145.
4KATETISHVILI M, STINE O C, CHEN Y, et al. Mutilocus sequence typing has better discriminatory ability for typing Vibrio cholerae than does pulsed-field electrophoresis and provides a measure of phylogenetic relatedness[J]. J Clin Microbiol, 2003, 41(5): 2191-2196.
5HELGASON E, TOURASSE N J, MEIDAL R, et al. Multilocus sequence typing scheme for bacteria of the Bacillus cereus group[J]. Appl Environ Microbiol, 2004, 70(1): 191-201.
6KARAOLIS D K, LAN R, REEVES P R. The sixth and seventh cholera pandemics are due to independent clones separately derived from environmental, nontoxigenic, non-O1 Vibrio cholera[J]. J Bacteriol, 1995, 177: 3191-3198.
7SAILS A D, SWAMINATHAN B, FIELDS P I. Utility of multilocus sequence typing as an epidemiological tool for investigation of outbreaks of gastroenteritis caused by Campylobacter jejuni [J]. J Clin Microbiol, 2003, 41(10): 4733-4739.
8 NOLLER A C, MCELLISTREM M C, STINE O C, et al. Multilocus sequence typing reveals a lack of diversity among Escherichia coli O157: H7 isolates that are distinct by pulsed-field gel electrophoresis [J]. J Clin Microbiol, 2003, 41(2): 675-679.
收稿日期：2007-04-11
1通訊作者：劉秀梅，女，研究員，博士生導師，E-mail：xmliu01@yahoo.com.cn
論著(zhù)
中國南北城鄉人群工作時(shí)體力活動(dòng)現狀及其10年間變化情況
謝高強 趙連成[1] 周北凡 李瑩 武陽(yáng)豐2
中國醫學(xué)科學(xué)院阜外心血管病醫院心血管病研究所 衛生部心血管病防治研究中心防治網(wǎng)絡(luò )部，北京
摘要：目的 描述中國南北城鄉人群工作時(shí)間體力活動(dòng)現狀及過(guò)去10年的變化趨勢。方法 整群隨機抽取北京城市、北京農村、廣州城市和廣州農村4組人群3304人，采用標準化問(wèn)卷、收集工作時(shí)間體力活動(dòng)及10年間變化資料，計算每個(gè)人日常工作時(shí)間單位體重的能量消耗 (kJ/kg)。結果 中國南北城鄉人群工作時(shí)間體力活動(dòng)處于較低水平，極輕和輕體力工作者占總人數的59.4%，工作時(shí)間體力活動(dòng)強度呈現男性高于女性、南方高于北方、農村高于城市的特點(diǎn)。與10年前相比，工作時(shí)間體力活動(dòng)強度降低、不變和增加者分別為48.8%、38.0%和13.2%，降低者比例呈現農村高于城市、男性高于女性、隨年齡增加而增加、隨文化水平降低而增加的特征。結論 中國南北城鄉人群工作時(shí)間體力活動(dòng)較低及過(guò)去10年降低的趨勢提示我國需要增加公共健康投資，包括制定策略和公眾教育。
關(guān)鍵詞：體力活動(dòng) 工作時(shí)間 中國
中圖分類(lèi)號： 文獻標識碼：A
Working time physical activity status and its changes over a ten-year period in four Chinese populations
XIE Gaoqiang, ZHAO Liancheng, ZHOU Beifan, LI Ying, et al.
Department of Epidemiology, Cardiovascular Institute and Fuwai Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, The National Center for Cardiovascular Disease Control and Research, China;
Abstract: Objective To describe the current status of physical activity at work and its changes in the past ten years in Chinese populations. Methods we randomly selected 3304 participants in clusters (villages, residential households, or working organizations) from 4 approximately equally sized sub-samples, an urban and a rural district in Beijing and an urban and a rural district in Guangzhou. Physical activities at work and its changes in the past ten years were collected by a standard questionnaire. We calculated the energy expenditures per kilogram body weight (unit: kJ/kg) in one normal working day for each individual. Results The physical activity levels are relatively low and the rate of very mild and mild physical activity is 59.4% in these four Chinese populations. Intensity of physical activity at work is greater in men than in women, in southern than in northern, and in rural than in urban in China. As a whole, 48.8%, 38.0%, and 13.2% of our study participants reported that their working time physical activity had decreased, unchanged, and increased respectively over the ten years period before the survey. The rates of decreasing were greater in rural than urban, greater in men than women, greater in older people, greater in those with lower educational attainment. Conclusion Lower physical activity at work and its declining trends in these Chinese populations require increased public health investments, including strategic planning and public education.
Key words: physical activity, working time, Chinese
近幾十年來(lái)，尤其是改革開(kāi)放以來(lái)，隨著(zhù)中國工業(yè)自動(dòng)化和農業(yè)機械化的不斷發(fā)展和人民生活水平的明顯提高，工農業(yè)勞動(dòng)者工作時(shí)體力活動(dòng)強度大幅度下降；與此同時(shí)，出現了我國人群肥胖及相關(guān)疾病患病率快速增長(cháng)[1~3]。然而，中國至今缺乏有說(shuō)服力的人群體力活動(dòng)強度變化的相關(guān)資料。本研究利用“中美心肺流行病學(xué)合作研究”第4次調查資料[3~5]，對中國南北城鄉4組人群工作時(shí)體力活動(dòng)狀況進(jìn)行評價(jià)，并對過(guò)去10年間變化情況進(jìn)行回顧性評價(jià)。
1研究方法
1.1 調查對象
1998年，采用整群隨機抽樣方法，對北京首鋼工人、北京石景山農民、廣州船廠(chǎng)工人和廣州番禺農民4組人群進(jìn)行“中美心肺流行病學(xué)合作研究”第4次橫斷面調查[3-5]。共調查4203人，符合35~59歲年齡范圍者4163人，其中體力活動(dòng)問(wèn)卷合格有效者4047人，本文僅納入有工作者3304人。
1.2 工作時(shí)體力活動(dòng)調查方法
參照國內外相關(guān)體力活動(dòng)問(wèn)卷，結合中國人群實(shí)際情況，制定了一套標準化問(wèn)卷，與本文分析有關(guān)的問(wèn)卷條目包括：（1）請問(wèn)您的工作（或職業(yè)）在體力活動(dòng)強度上屬于或接近下列哪種類(lèi)型：無(wú)工作、極輕（靜坐型職業(yè)，工作中大部分時(shí)間里是坐著(zhù)的，如辦公室職業(yè)）、輕（站立型職業(yè)，工作中的大部分時(shí)間里是站立著(zhù)或在走動(dòng)，但工作的體力強度并不大，如售貨員、理發(fā)員、保安員等）、中（操作型職業(yè)，工作需要一定的體力來(lái)對付重的物體和使用工具，如管道工、電工、木工、使用農業(yè)機械等）、重（重體力職業(yè)，工作包括非常費力的體力活動(dòng)，如搬運工、礦工、磚廠(chǎng)工人、建筑工、田間手工勞動(dòng)、捕魚(yú)等）；（2）您現在通常的一天工作中，您平均坐著(zhù)的時(shí)間有多久？站著(zhù)或走動(dòng)的時(shí)間有多久？中等體力的操作活動(dòng)時(shí)間有多久？重體力操作活動(dòng)時(shí)間有多久？（3）您現在工作時(shí)體力活動(dòng)強度和10年前相比：減輕、不變、加重。
1.3 工作時(shí)能量消耗的估計
為了評價(jià)個(gè)體間體力活動(dòng)強度，因此僅計算單位體重（kg）的每天工作時(shí)能量消耗（單位：kJ/kg）。參照《中國成人超重和肥胖癥預防控制指南》所提供的各類(lèi)體力活動(dòng)能量消耗值，將工作時(shí)各類(lèi)活動(dòng)消耗能量相加得到工作時(shí)能量消耗估計值[6]。公式如下：
工作時(shí)能量消耗=坐的時(shí)間（h）×60（min）×0.105[kJ/（kg min）]+站或走的時(shí)間（h）×60（min）×0.218[kJ/（kg min）]+中等體力操作時(shí)間（h）×60（min）×0.314[kJ/（kg min）]+較重體力操作時(shí)間（h）×60（min）×0.452[kJ/（kg min）]。
1.4 質(zhì)量控制
所有調查員都經(jīng)過(guò)培訓考核合格后方能參加現場(chǎng)調查，在數據分析階段則剔除那些全天各類(lèi)活動(dòng)時(shí)間之和小于22h或超過(guò)26h者，共剔除116人。
2 結果
2.1 工作時(shí)體力活動(dòng)強度的定性評價(jià)
資料完整的調查對象共計3304人，平均年齡（45.4±6.6）歲，其中工作時(shí)體力活動(dòng)強度為極輕者高達35.5%,輕度者達23.9%，中度者29.8%，重度者僅占10.9%。總體而言，男性工作時(shí)體力活動(dòng)強度顯著(zhù)高于女性，南方顯著(zhù)高于北方，農村顯著(zhù)高于城市（P值均<0.01），見(jiàn)表1。
表1 1998年中國南北城鄉四組人群工作時(shí)體力活動(dòng)強度分布情況
Table 1 Distribution of degrees of physical activity in four Chinese populations in 1998
|
性別
|
人群
|
n
|
工作時(shí)體力活動(dòng)強度（%）
|
|||
|
極輕
|
輕
|
中
|
重
|
|||
|
男
|
北京首鋼
|
473
|
59.4
|
17.1
|
16.9
|
6.6
|
|
|
北京石景山
|
412
|
50.0
|
15.3
|
22.3
|
12.4
|
|
|
廣州船廠(chǎng)
|
526
|
24.5
|
33.8
|
35.6
|
6.1
|
|
|
廣州番禺
|
450
|
11.6
|
19.1
|
43.3
|
26.0
|
|
|
合計
|
1861
|
35.9
|
21.9
|
29.8
|
12.4
|
|
女
|
北京首鋼
|
362
|
65.7
|
16.3
|
17.4
|
.6
|
|
|
北京石景山
|
284
|
35.6
|
32.0
|
24.6
|
7.7
|
|
|
廣州船廠(chǎng)
|
357
|
44.0
|
38.7
|
16.2
|
1.1
|
|
|
廣州番禺
|
440
|
1.8
|
21.1
|
54.3
|
22.7
|
|
|
合計
|
1443
|
34.9
|
26.4
|
29.8
|
8.9
|
|
合計
|
北京首鋼
|
835
|
62.2
|
16.8
|
17.1
|
4.0
|
|
|
北京石景山
|
696
|
44.1
|
22.1
|
23.3
|
10.5
|
|
|
廣州船廠(chǎng)
|
883
|
32.4
|
35.8
|
27.7
|
4.1
|
|
|
廣州番禺
|
890
|
6.7
|
20.1
|
48.8
|
24.4
|
|
|
合計
|
3304
|
35.5
|
23.9
|
29.8
|
10.9
|
2.2 工作時(shí)體力活動(dòng)強度的定量評價(jià)
使用工作中能量消耗來(lái)評價(jià)，得到類(lèi)似的結果，但有趣的是廣州番禺農民女性工作時(shí)能量消耗平均水平高于男性（表2），這可能與廣州番禺男性人群兩極分化更為嚴重有關(guān)系，因為男性極輕和重體力活動(dòng)強度者均顯著(zhù)多于女性（表1）。
表2 1998年中國南北城鄉4組人群工作時(shí)能量消耗估計值（經(jīng)年齡調整）
Table 2 Age-adjusted expenditure of energy in working time in four Chinese populations in 1998
|
性別
|
人群
|
工作時(shí)能量消耗估計值(kJ/kg)
|
|||
|
均數
|
標準差
|
最小值
|
最大值
|
||
|
男
|
北京首鋼工人
|
87.0
|
43.5
|
38.7
|
217.0
|
|
|
北京石景山農民
|
96.2
|
44.7
|
12.6
|
301.7
|
|
|
廣州船廠(chǎng)工人
|
102.8
|
43.6
|
32.0
|
217.0
|
|
|
廣州番禺農民
|
126.4
|
42.4
|
13.1
|
298.3
|
|
|
合計
|
103.3
|
43.1
|
12.6
|
301.7
|
|
女
|
北京首鋼工人
|
76.9
|
38.1
|
22.1
|
175.3
|
|
|
北京石景山農民
|
93.9
|
37.1
|
13.1
|
338.0
|
|
|
廣州船廠(chǎng)工人
|
82.8
|
37.8
|
38.3
|
217.0
|
|
|
廣州番禺農民
|
135.5
|
37.8
|
19.6
|
273.5
|
|
|
合計
|
97.7
|
41.8
|
13.1
|
338.0
|
|
合計
|
北京首鋼工人
|
82.4
|
40.5
|
22.1
|
217.0
|
|
|
北京石景山農民
|
94.8
|
42.2
|
12.6
|
338.0
|
|
|
廣州船廠(chǎng)工人
|
94.2
|
41.6
|
32.0
|
217.0
|
|
|
廣州番禺農民
|
130.7
|
41.8
|
13.1
|
298.3
|
|
|
合計
|
101.5
|
46.0
|
12.6
|
338.0
|
不同年齡組：調整性別和地區后，35~、40~、45~、50~、55~歲工作時(shí)能量消耗值分別為96.9、103.0、102.5、103.0和94.5kJ/kg。
不同文化程度組：調整年齡、性別和地區后，未上學(xué)者、小學(xué)、初中、高中、大專(zhuān)以上文化程度者工作時(shí)能量消耗分別為122.9、117.6、103.7、88.4和73.5kJ/kg（線(xiàn)性趨勢檢驗，P<0.001）。
不同職業(yè)組：在8類(lèi)所調查職業(yè)中，農林牧漁勞動(dòng)者能量消耗最大，然后依次為生產(chǎn)運輸工人和有關(guān)人員、商業(yè)工作人員、個(gè)體經(jīng)營(yíng)者、服務(wù)性工作人員、各類(lèi)管理人員、專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員、辦事人員，其工作時(shí)能量消耗依次為131.1、116.3、98.9、93.1、92.0、77.3、75.2和74.7kJ/kg。
2.3 工作時(shí)體力活動(dòng)強度定性評價(jià)與定量評價(jià)指標間的關(guān)系
工作時(shí)體力活動(dòng)強度為極輕、輕、中、重者能量消耗呈現依次增加趨勢，分別為67.1、88.7、124.3和179.4kJ/kg(趨勢檢驗P<0.001)，男女呈現相同趨勢，見(jiàn)表3。
表3 體力活動(dòng)強度定性評價(jià)與定量評價(jià)指標間的關(guān)系(1)
Table 3 Relationship between qualitative values and quantitative values of physical activity
|
性別
|
工作時(shí)間體力活動(dòng)強度
|
工作時(shí)間能量消耗估計值(kJ/kg)，調整年齡
|
|||
|
均數
|
標準差
|
最小值
|
最大值
|
||
|
男
|
極輕
|
69.6
|
28.0
|
12.6
|
155.0
|
|
|
輕
|
87.7
|
28.0
|
13.1
|
234.5
|
|
|
中
|
123.5
|
27.9
|
13.1
|
219.8
|
|
|
重
|
177.7
|
28.0
|
56.5
|
301.7
|
|
女
|
極輕
|
63.8
|
26.9
|
22.1
|
119.9
|
|
|
輕
|
89.8
|
26.8
|
13.1
|
182.2
|
|
|
中
|
125.5
|
26.9
|
28.3
|
226.1
|
|
|
重
|
182.6
|
26.8
|
77.9
|
338.0
|
|
合計
|
極輕
|
67.1
|
27.7
|
12.6
|
155.0
|
|
|
輕
|
88.7
|
27.5
|
13.1
|
234.5
|
|
|
中
|
124.3
|
27.6
|
13.1
|
226.1
|
|
|
重
|
179.4
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