孕期葉酸過量補充對子代影響的研究進展

陳萬杰綜述，儲丹丹，陳 曄，顧錦華審校

0 引 言

從上世紀90年代開始，美國、加拿大等多個國家和地區(qū)開始實行強制性在谷物添加葉酸(folic acid,FA)的公共措施，以減少神經(jīng)管缺陷(neural tube defects, NTD)發(fā)生；我國從2009年開始啟動了一項全國性的公共衛(wèi)生項目，建議計劃懷孕的婦女從孕前3個月到孕12 周，每天服用0.4 mg FA片劑[1]。隨著孕期保健意識增強，含F(xiàn)A的各類保健品和補充劑的攝入不斷強化，部分人群的血清和紅細胞葉酸水平明顯升高；過量攝入FA可能導(dǎo)致血流中未代謝的葉酸(unmetabolized folic acid,UMFA)增加[2]。目前，葉酸過量的界定值并未確定。美國醫(yī)學(xué)研究所和歐洲食品安全局建議，F(xiàn)A的攝入上限(upper intake level,UL)為1000 μg，超過UL可能導(dǎo)致或加劇與維生素B12缺乏相關(guān)的神經(jīng)損害[3]。FA補充對后代發(fā)生過敏、哮喘，癌癥和行為異常等影響的研究結(jié)果存在爭議；但從劑量或暴露持續(xù)時間的角度，人們越來越擔(dān)心過量補充FA的影響，有必要對圍生期FA的臨界攝入劑量和暴露時間等進行進一步研究。

1 圍生期婦女葉酸補充的作用

1.1 補充葉酸對神經(jīng)管畸形的預(yù)防作用圍生期補充葉酸的主要作用是預(yù)防和減少NTD，其有效性已經(jīng)在大量前瞻性和回顧性研究的證據(jù)中得到支持。一項中美合作預(yù)防NTD的項目組在1993年至1996年間進行了一項前瞻性的研究顯示，相對于未服葉酸的對照人群，北方省份的NTD風(fēng)險降低了79%，南方省份降低了16%[4]。該項目后續(xù)的亞組分析發(fā)現(xiàn)，葉酸的預(yù)防效果在性別上存在差異，其中女性胎兒的NTD的下降幅度(7.6‰)明顯高于男性(和2.8‰)[5]。葉酸補充可以顯著降低NTD的再發(fā)風(fēng)險，在美國，有NTD背景的孕婦復(fù)發(fā)率約為3%， 而再次妊娠時使用更高劑量的葉酸(4 mg/d)可減低85%至100%的復(fù)發(fā)風(fēng)險[6]。然而，目前葉酸預(yù)防NTD的機制尚不清楚，引發(fā)NTD風(fēng)險的葉酸特定代謝途徑還不明確，這限制了精確評估NTD風(fēng)險，并采取針對性對策的能力。

1.2葉酸對其他妊娠結(jié)局的改善作用除了預(yù)防NTD，補充葉酸還可能改善其他妊娠結(jié)局，但現(xiàn)有證據(jù)不足以支持這方面的明確獲益。2015年Cochrane的一篇系統(tǒng)評價顯示，葉酸補充與早產(chǎn)、唇腭裂、先天性心血管畸形等風(fēng)險降低無顯著相關(guān)[7]。而加拿大婦產(chǎn)醫(yī)師協(xié)會的指南認為，某些先天性缺陷如心臟缺陷、唇腭裂、泌尿道缺陷和肢體縮短缺陷可能為葉酸敏感性先天畸形，在葉酸強化后這些先天性缺陷的發(fā)病率出現(xiàn)了下降[8]。北美洲、歐洲、亞洲的多項研究提示葉酸補充與降低先天性心臟畸形(congenital heart defects,CHD)存在關(guān)聯(lián)[9-11]，目前發(fā)現(xiàn)的潛在機制可能與葉酸代謝酶基因，亞甲基四氫葉酸還原酶MTHFR C677T多態(tài)性有關(guān)[12]；另外一種葉酸代謝酶甲硫氨酸還原酶基因的突變會通過遺傳方式導(dǎo)致子代CHD風(fēng)險的增加[13]。一項薈萃分析顯示，葉酸補充可能與子代唇腭裂風(fēng)險降低相關(guān)，但因證據(jù)偏倚較高和混雜因素使結(jié)論可信度降低[14]。最新的一項研究對挪威全國醫(yī)療出生登記處1999年至2013年的所有產(chǎn)婦數(shù)據(jù)進行了回歸分析，結(jié)果顯示葉酸補充與腹壁缺陷、生殖道缺陷以及肢體缺陷的風(fēng)險降低相關(guān)[15]；但以往的一些研究顯示這種關(guān)聯(lián)性并不明確[16-18]。至今為止，尚未發(fā)現(xiàn)葉酸補充在唐氏綜合征、睪丸未降以及幽門狹窄方面的預(yù)防作用[18]。由于相關(guān)研究質(zhì)量較低且樣本量不足，證據(jù)可信度較低，美國婦產(chǎn)科醫(yī)師協(xié)會不建議增加包含葉酸的膳食和營養(yǎng)補充來預(yù)防胎兒生長受限[19]。2016年Cochrane的系統(tǒng)評價發(fā)現(xiàn)，補充葉酸對預(yù)防自然流產(chǎn)沒有明顯收益[20]。對于這類高危人群，目前仍建議補充0.4 mg/d的葉酸。

2 葉酸過量補充的現(xiàn)狀

2.1 葉酸補充的現(xiàn)狀《2017年食品強化計劃》報告，已經(jīng)有75個國家實施了強制性在一種或多種谷物加入葉酸，作為強化補充的措施，但我國及許多歐洲國家仍未實行。美國的食物強化可額外增加138 μg/d的葉酸攝入，從20世紀90年代末開始普及強化飲食的10年后，一般人群血清和紅細胞(red blood cell,RBC)葉酸濃度分別增加了2.5倍和1.5倍[21]。在加拿大，一項隊列研究(n=1533)顯示有87%的婦女葉酸總攝入量大于1.0 mg/d[22]；另外有調(diào)查顯示，在妊娠12～16周以及36周時，平均RBC葉酸濃度大于2300 nmol/L[23](相當(dāng)于葉酸攝入量2.3 mg/d)。

2.2體內(nèi)代謝過程中過量葉酸的產(chǎn)生天然葉酸和人工合成的葉酸進入體內(nèi)后都將被代謝為5-甲基四氫葉酸發(fā)揮生物活性。與天然葉酸不同，合成葉酸必須先通過DHFR還原為四氫葉酸，然后通過亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)將四氫葉酸甲基化為5-甲基四氫葉酸[24]。但與其他哺乳動物不同，人類DHFR活性很低，且個體差異較大[25]。研究顯示在劑量超過200～400 μg時，葉酸的吸收和生物代謝能力就可到達飽和[26]。這種代謝過程的局限性導(dǎo)致不能代謝高劑量的葉酸，從而導(dǎo)致循環(huán)中出現(xiàn)未代謝的葉酸。Pfeiffer等[27]發(fā)現(xiàn)，在強制性谷物添加葉酸后，幾乎所有美國兒童和成人的血清樣本中都檢測到UMFA。Bailey等[25]研究顯示每日超過1 mg的葉酸可使血清中UMFA明顯增加，并且增加的UMFA可使肝中DHFR活性受到抑制，進一步減弱葉酸代謝和清除能力。

3 過量葉酸對子代的影響

3.1 過量葉酸與自閉癥自閉癥譜系障礙(autism spectrum disorder, ASD)是神經(jīng)發(fā)育障礙中最普遍的一種，我國兒童的患病率約為1.18‰，且近年來呈逐漸上升趨勢。既往研究表明，葉酸作為一碳單位的載體參與基因甲基化過程，適量的葉酸可誘導(dǎo)胚胎神經(jīng)干細胞增殖，促進其向神經(jīng)元分化，并可增強γ-氨基丁酸(A型)β1受體的表達，促進胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育[28]。多項系統(tǒng)評價也顯示，孕期補充葉酸可降低子代ASD的患病率。然而也有不一致的觀點，西班牙的一項研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期攝入高劑量的葉酸(≥5 mg/d)，其子代精神運動發(fā)育遲緩的風(fēng)險增加[29]。Shorter等[30]回顧了近年來的文獻后發(fā)現(xiàn)，隨著葉酸飲食的強化，自閉癥的發(fā)病風(fēng)險也相對增加(從2000年的1/250增加到2013年的1/68)。波士頓醫(yī)學(xué)中心的研究發(fā)現(xiàn)，圍生期葉酸補充劑量與子代ASD發(fā)生呈“U形”關(guān)系，即在低劑量和高劑量的葉酸補充后，子代ASD發(fā)病率出現(xiàn)升高，而中等劑量的葉酸則降低了ASD的發(fā)生[31]。Egorova等[32]在最近的研究中發(fā)現(xiàn)ASD病例組中更多的母體血液中檢測到UMFA，推測可能由于ASD患者普遍存在葉酸抗體FRα，該抗體可阻止葉酸轉(zhuǎn)運通過血腦屏障，是而造成細胞中葉酸不足而血液中葉酸水平很高的原因。我們前期的研究發(fā)現(xiàn)，孕期補充過量葉酸改變了子代大腦中ASD相關(guān)基因的表達，并誘發(fā)了類ASD行為增加[33]。作者分析，葉酸以劑量敏感的方式影響DNA甲基化，但過高劑量的葉酸可能抑制DNA甲基化，需要進一步研究來明確其成因。總之，過量或未代謝的葉酸對基因遺傳和神經(jīng)元發(fā)育具有負面影響，對于孕期過多補充葉酸應(yīng)十分謹慎。

3.2過量葉酸與子代代謝異常印度的一項研究表明，孕期婦女?dāng)z入高劑量葉酸后，較高的紅細胞葉酸濃度與后代兒童較高的脂肪量和胰島素抵抗增加相關(guān)，葉酸過量導(dǎo)致子代肥胖和2型糖尿病的增加[34]，楊雪等通過動物研究發(fā)現(xiàn)[35]，高劑量葉酸通過誘導(dǎo)后代甘油三酯脂酶和脂蛋白脂酶DNA的甲基化水平升高，引起肝甘油三酯脂酶和脂肪脂蛋白脂酶活性降低。Kintaka等[36]研究發(fā)現(xiàn)，給予高劑量葉酸的大鼠后代在口服葡萄糖耐量試驗時血糖升高，其胰島素抵抗與胰島β細胞質(zhì)量減少，胰島素分泌降低，以及過量葉酸降低子代肝對葡萄糖的利用率有關(guān)。影響可能由于高劑量葉酸降低參與胰島素分泌β細胞成熟的基因的表達，例如胰島素表達和轉(zhuǎn)錄啟動子因子Pdx-1和Ins。

3.3過量葉酸與子代過敏性疾病葉酸在重要生物學(xué)機制中的作用，支持了對胎兒免疫反應(yīng)的潛在影響在生物學(xué)上的合理性。葉酸代謝產(chǎn)生的四氫葉酸是合成S-腺苷甲硫氨酸中作為甲基供體，而S-腺苷甲硫氨酸是DNA甲基化的關(guān)鍵甲基來源。研究發(fā)現(xiàn)DNA甲基化與其它表觀遺傳機制一起，會影響T輔助細胞的發(fā)生和調(diào)節(jié)，并可能導(dǎo)致哮喘和過敏性疾病的易感性增加[37]。已有的研究集中在母體產(chǎn)前葉酸攝入量或葉酸水平與兒童呼吸道和特應(yīng)性疾病的發(fā)展的關(guān)系。Dunstan等[38]研究發(fā)現(xiàn)，妊娠晚期服用高劑量葉酸與嬰兒濕疹發(fā)生增加有關(guān)。目前的流行病學(xué)研究中葉酸與子代呼吸系統(tǒng)過敏性疾病關(guān)聯(lián)性并不一致，最近的系統(tǒng)評價認為，妊娠晚期補充高劑量葉酸可能會增加后代發(fā)生哮喘等過敏性疾病的風(fēng)險[39]。

3.4過量葉酸與子代腫瘤由于葉酸在合成快速分裂的細胞中用于DNA合成的核苷酸的作用；以及通過抑制葉酸化學(xué)治療藥物(甲氨蝶呤，培美曲塞和5-氟尿嘧啶等)已成功用于治療多種類型的腫瘤。因此有人擔(dān)心，通過增加核苷酸合成來促進細胞增殖，過量的葉酸可以增加腫瘤的發(fā)生并加快腫瘤生長[40]。Ly等[41]研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠和哺乳期間暴露于高水平的葉酸(5 mg/kg飲食)可能會增加大鼠后代乳腺腫瘤的風(fēng)險，這種作用可能部分由于改變DNA甲基化和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶活性介導(dǎo)。但需要注意的是，這種促進作用表現(xiàn)為增加后代對化學(xué)誘導(dǎo)的乳腺癌致癌作用的敏感性[41]；因為在使用相同高劑量的葉酸后，子代自發(fā)性乳腺癌發(fā)生率出現(xiàn)下降[42]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，孕期減少葉酸攝入可降低子代小鼠成髓細胞瘤的發(fā)病率[43]。人類資料中并未發(fā)現(xiàn)這種消極作用，反而發(fā)現(xiàn)葉酸補充可能減少子代腦癌、淋巴細胞白血病等發(fā)病率[44-45]。然而，這些研究并未很好的分析葉酸攝入量與兒童腫瘤之間的相關(guān)性。孕期過量攝入葉酸與子代腫瘤的關(guān)聯(lián)，需要更多的臨床研究來驗證。

3.5過量葉酸與子代癲癇葉酸及其相關(guān)化合物都是基于L-谷氨酸共軛的蝶酸結(jié)構(gòu)。而谷氨酸是大腦中主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，葉酸本身已被證明具有興奮作用[46]。由于早在孕期中期，海馬中就存在谷氨酸能突觸[47]；并且神經(jīng)元活性與突觸發(fā)育之間存在緊密聯(lián)系，因此在子代神經(jīng)元發(fā)育過程中，葉酸的持續(xù)存在可能會改變正常神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的平衡。Girotto等[48]的一項動物研究顯示，過量補充葉酸增加后代突觸傳遞的物質(zhì)密度，癲癇發(fā)作的閾值降低了42%。因此推斷，過量的葉酸可能增加子代癲癇發(fā)作的風(fēng)險。

4 結(jié) 語

葉酸對于正常的代謝，繁殖和發(fā)育過程是必不可少的，適當(dāng)補充葉酸可預(yù)防NTD，降低心臟缺陷、唇腭裂等先天性畸形發(fā)生。然而，長期過量攝入葉酸后，其吸收和代謝達到飽和而在體內(nèi)蓄積，由此可能增加子代肥胖、2型糖尿病、過敏性疾病、自閉癥、癲癇甚至腫瘤疾病的發(fā)生風(fēng)險。 因此，應(yīng)就葉酸攝入的合理時間和劑量，以及過量補充引起不良妊娠的機制等作進一步研究；對于特殊人群，可通過代謝基因檢查和血藥濃度監(jiān)測等手段，實現(xiàn)葉酸補充的精準化。