維生素與唇腭裂發(fā)生相關(guān)性的研究進(jìn)展

夏溦瑤 賈仲林

1.口腔疾病防治全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔醫(yī)學(xué)中心 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院 成都 610041；

2.口腔疾病防治全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔醫(yī)學(xué)中心 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院唇腭裂外科 成都 610041

唇腭裂是口腔頜面部最常見的先天性畸形之一，發(fā)病率為1‰~2‰[1]，分為非綜合征型唇腭裂（nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate，NSCL/P）和綜合征型唇腭裂。NSCL/P的發(fā)病機(jī)制與遺傳因素和環(huán)境因素均有關(guān)。維生素作為環(huán)境因素之一，與NSCL/P的發(fā)生密切相關(guān)[2-7]，胎兒面部發(fā)育時(shí)間為妊娠期3~8周，腭部發(fā)育則主要集中于8~12周。在孕前3個(gè)月至孕前期3個(gè)月，各族維生素的合理補(bǔ)充尤為重要。

維生素A（vitamin A，VitA）影響腭胚突間充質(zhì)（embryonic palatal mesenchymal，EPM）細(xì)胞的增殖分化，參與腭形成的調(diào)控[8-9]。維生素B族中，維生素B1（vitamin B1，VitB1）、維生素B6（vitamin B6， VitB6）、 維生素B9（vitamin B9，VitB9）可在暴露于致畸物時(shí)發(fā)揮保護(hù)作用；VitB9影響顱面骨與軟骨的發(fā)育，影響口面裂（oral-facial cleft，OFC）的發(fā)生。維生素C（vitamin C，VitC）可預(yù)防亞硝酸鹽等的唇腭裂致畸作用[10]；同時(shí)VitC作為抗氧化劑，可清除自由基，影響甲基化水平[11]。此外，新生兒唇腭裂發(fā)病率與季節(jié)存在一定的相關(guān)性，考慮到光照等因素，維生素D（vitamin D，VitD）水平與唇腭裂的發(fā)生也可能存在聯(lián)系[12]。本文就各族維生素與唇腭裂發(fā)生的關(guān)系及機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為孕期合理補(bǔ)充維生素，預(yù)防和減少唇腭裂的發(fā)生提供依據(jù)。

1 維生素A族與唇腭裂

維生素A族是一類脂溶性維生素，在胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要的作用。Alade等[3]的一項(xiàng)Meta分析顯示：妊娠期補(bǔ)充VitA可以顯著降低NSCL/P的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)（P=0.03），但是并沒(méi)有顯著降低非綜合征型腭裂（nonsyndromic cleft palate only，NSCPO）的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)（P=0.1）。而Johansen等[13]對(duì)挪威人群的研究表明：補(bǔ)充VitA對(duì)NSCPO有預(yù)防作用。此外，VitA對(duì)唇腭裂的發(fā)生存在“雙刃劍”的作用。研究[8,14]表明：VitA過(guò)量或不足均會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物和人類的先天畸形如唇腭裂，而適量補(bǔ)充VitA可以預(yù)防唇腭裂。維生素A族及代謝產(chǎn)物中與唇腭裂相關(guān)者包括13-順式視黃酸（13-cis-retinoic acids，13-cis-RA） 和全反式視黃酸（all-trans retinoic acid，ATRA）等，而ATRA的唇腭裂致畸能力比13-cis-RA強(qiáng)4~8倍[15]。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF）-β相關(guān)信號(hào)通路與維生素A族的唇腭裂致畸作用密切相關(guān)[16]。在軟骨發(fā)育過(guò)程中，TGF-β/Samd 信號(hào)促進(jìn)軟骨細(xì)胞的增殖和終末分化。Zhang等[9]研究表明：ATRA可以抑制MEPM細(xì)胞生長(zhǎng)，并呈時(shí)間和劑量依賴性。同時(shí)過(guò)量視黃酸會(huì)造成腭突生長(zhǎng)遲緩從而形成腭裂，在此過(guò)程中ATRA可能上調(diào)Smad7表達(dá)，并降低Smad2磷酸化水平來(lái)抑制EPM細(xì)胞生長(zhǎng)。ATRA還可以調(diào)控TGF-β3啟動(dòng)子的去甲基化，在E14抑制EPM細(xì)胞的增殖[16]。此外，TGF-β信號(hào)也參與到葉酸降低ATRA誘導(dǎo)腭裂發(fā)生的過(guò)程中[17]。

Wnt信號(hào)通路也與唇腭裂有關(guān)[18]，Wnt信號(hào)下調(diào)是視黃酸誘導(dǎo)腭裂的原因。Hu等[19]通過(guò)檢測(cè)腭突組織的Wnt信號(hào)通路蛋白，發(fā)現(xiàn)視黃酸處理組在E13.5和E14.5時(shí)Gsk-3表達(dá)下降，同時(shí)Wnt信號(hào)通路下游分子如β-連環(huán)蛋白、Lef-1和c-Jun等表達(dá)均受到抑制。Krutzen等[20]研究表明：ATRA顯著抑制Wnt標(biāo)志基因AXⅠN2的表達(dá)從而下調(diào)Wnt信號(hào)，阻止EPM細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，導(dǎo)致唇腭裂的發(fā)生，尤其是黏膜下腭裂。

骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）可以誘導(dǎo)成骨或成脂的發(fā)生，進(jìn)而影響腭的形成。Chen等[21]發(fā)現(xiàn)：EPM細(xì)胞在成骨培養(yǎng)基中，成骨分化早期Smad5 mRNAs表達(dá)增強(qiáng)；而在加入ATRA后，Smad mRNA表達(dá)水平下降。同時(shí)ATRA還通過(guò)上調(diào)BMPR-ⅠA表達(dá)，并下調(diào)BMPR-ⅠB表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)BMP-Smad通路，從而誘導(dǎo)EPM細(xì)胞的成脂分化，抑制其成骨分化。Guo等[22]也證實(shí)：ATRA處理的MC-3T3-E1細(xì)胞中，BMP7 mRNA和蛋白水平下降，抑制EPM細(xì)胞的增殖。

ATRA 還可以與上皮生長(zhǎng)因子（epithelium growth factor，EGF）作用于腭突中縫上皮（medialedge epithelium，MEE）細(xì)胞，從而影響腭的發(fā)育。ATRA可以抑制周皮和基底MEE細(xì)胞的凋亡[23]。研究[24]證實(shí)：ATRA處理組胎鼠的MEE細(xì)胞可持續(xù)表達(dá)EGF，從而抑制MEE細(xì)胞的凋亡并促進(jìn)其增殖。

總之，維生素A族與TGF-β、Wnt等多個(gè)信號(hào)通路發(fā)生相互作用[25]，影響EPM細(xì)胞的增殖分化和腭突的生長(zhǎng)。而由于維生素A族對(duì)唇腭裂發(fā)生的“雙刃劍”作用，所以孕期補(bǔ)充VitA需注重劑量?！吨袊?guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量》推薦孕婦每天VitA攝入量為700 μg視黃醇活性當(dāng)量（retinol activity equivalent，RAE）。

2 維生素B族與唇腭裂

復(fù)合維生素B的應(yīng)用能夠降低唇腭裂的發(fā)生率。不同維生素B與唇腭裂發(fā)生的致畸或保護(hù)作用不同，其中與唇腭裂相關(guān)的B族維生素包括VitB1、VitB6、VitB9和維生素B12（vitamin B12，VitB12）等。

2.1 VitB1與唇腭裂

VitB1又稱硫胺素，是一種水溶性維生素，在細(xì)胞代謝和能量生成中發(fā)揮重要的作用。研究[4]表明：胎鼠唇腭裂的發(fā)生與孕鼠羊水中低濃度VitB1存在相關(guān)性。Scheller等[26]研究發(fā)現(xiàn)：A/WySn-CL/P小鼠胎盤上存在硫胺素轉(zhuǎn)運(yùn)體2（thiamin transporter-2，ThTr2）剪接突變體，通過(guò)胎盤屏障的轉(zhuǎn)運(yùn)功能的喪失，使得羊水中的VitB1濃度降低，從而導(dǎo)致唇腭裂的發(fā)生。這說(shuō)明孕期大量補(bǔ)充VitB1可能也無(wú)法預(yù)防胎鼠基因突變所致VitB1攝取異常導(dǎo)致的唇腭裂的發(fā)生。同時(shí)VitB1具有很強(qiáng)的抗致畸作用，補(bǔ)充VitB1能夠降低暴露于環(huán)磷酰胺和地塞米松后腭裂的發(fā)生率，特別是暴露于環(huán)磷酰胺的雄鼠腭裂率可明顯降低（由62.4% 降至40.4%，P<0.001）[27]。值得注意的是，暴露于致畸劑前補(bǔ)充VitB1才能夠起到有效的保護(hù)作用，而暴露后補(bǔ)充則效果不明顯。

2.2 VitB6與唇腭裂

VitB6屬吡啶衍生物，生物活性形式為磷酸吡哆醛（pyridoxal phosphate，PLP），在多種細(xì)胞生理活動(dòng)中發(fā)揮重要輔助作用[28]。一項(xiàng)在菲律賓人群中的調(diào)查[29]研究表明：孕婦缺乏VitB6使唇腭裂發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加。但是另一項(xiàng)在猶他州的調(diào)查研究[30]表明：PLP水平與唇腭裂發(fā)生之間沒(méi)有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，這可能是由于遺傳和地域等其他因素造成的。VitB6拮抗劑具有唇腭裂致畸作用。咖啡因作為VitB6拮抗劑，可以干擾VitB6依賴性轉(zhuǎn)硫途徑，導(dǎo)致血漿同型半胱氨酸水平升高[31]。VitB6還可能干擾糖皮質(zhì)激素與腭間充質(zhì)細(xì)胞上的受體結(jié)合，從而減少可的松誘導(dǎo)的腭裂的發(fā)生率[32]。VitB6補(bǔ)充劑可以降低環(huán)磷酰胺和過(guò)量VitA誘導(dǎo)的唇腭裂發(fā)生率。目前VitB6缺乏增加唇腭裂患病風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制尚未完全明確。在葉酸代謝過(guò)程中，PLP是四氫葉酸和絲氨酸轉(zhuǎn)化為5,10-亞甲基四氫葉酸的重要輔助因子，因此VitB6缺乏可能通過(guò)葉酸代謝異常從而造成唇腭裂的發(fā)生。

2.3 VitB9與唇腭裂

VitB9又稱葉酸（folic acid，F(xiàn)A），對(duì)NSCL/P的保護(hù)作用在以往研究[5,33-34]中已得到證實(shí)，但需注重補(bǔ)充劑量。當(dāng)孕期葉酸補(bǔ)充過(guò)量時(shí)，血液中未代謝葉酸（unmetabolized folic acid，UMFA）水平增加，可能會(huì)增加后代患自閉癥、代謝異常等的風(fēng)險(xiǎn)[35-36]。《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量》推薦孕婦每天攝入葉酸量為600 μg膳食葉酸當(dāng)量（dietary folate equivalent，DFE）。研究[37]表明：5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶（methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR）基因和甲硫氨酸合成還原酶（methionine synthase reductase，MTRR）基因突變與NSCL/P有關(guān)。葉酸主要以四氫葉酸形式參與體內(nèi)多種代謝，當(dāng)葉酸及其代謝產(chǎn)物缺乏時(shí)，會(huì)造成核酸甲基化甚至堿基對(duì)的損傷。葉酸還會(huì)影響神經(jīng)管和神經(jīng)嵴等高增殖率細(xì)胞，進(jìn)而影響顱頜面骨和軟骨的發(fā)育[38]。

2.4 VitB12與唇腭裂

VitB12是妊娠早期必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與葉酸一樣都是單碳代謝中的重要輔助因子。研究[6]表明：唇腭裂患兒的母親存在低水平VitB12及低水平甲基丙二酸（methylmalonic acid，MMA）的可能性是對(duì)照組的6.5倍；與VitB12代謝有關(guān)基因的多態(tài)性也與唇腭裂存在相關(guān)性[33,39]。在腭的形成過(guò)程中，VitB12也能夠抵抗部分致畸劑的作用。VitB12缺乏的唇腭裂致畸機(jī)制尚未明確。當(dāng)VitB12缺乏時(shí)會(huì)影響DNA復(fù)制，導(dǎo)致基因組異常[40]。同時(shí)VitB12缺乏時(shí)，MMA水平升高，影響線粒體功能，從而導(dǎo)致炎癥因子水平升高，產(chǎn)生過(guò)量活性氧[41]，這一過(guò)程也可能參與唇腭裂形成。

3 VitC與唇腭裂

VitC是一種人體不可或缺但又無(wú)法自行合成的維生素，可與人體代謝產(chǎn)生的氧自由基結(jié)合發(fā)生還原反應(yīng)，清除有害的氧自由基從而起到保護(hù)細(xì)胞的作用；同時(shí)VitC也是單/雙加氧酶的重要輔助因子，可促進(jìn)藥物的生物轉(zhuǎn)化。研究[7]發(fā)現(xiàn)：OFC病例組孕婦VitC攝入量和正常對(duì)照組存在明顯差異（P=0.04）。目前VitC缺乏影響唇腭裂發(fā)生的具體機(jī)制并不明確，筆者根據(jù)VitC和唇腭裂的相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)和分析，可能的相關(guān)機(jī)制如下。

VitC可以減輕亞硝酸鹽對(duì)唇腭裂的影響。酰胺類、仲胺及叔胺類藥物在酸性環(huán)境中可以與亞硝酸鹽反應(yīng)形成致畸物質(zhì)——N-亞硝基化合物。在人群中可觀察到，孕期前3個(gè)月接觸可硝化藥物與心臟畸形、肢體畸形和唇腭裂等先天性畸形有關(guān)[42]。而VitC可以抑制內(nèi)源性N-亞硝基化合物的形成[43]。研究[10]表明：孕期前3個(gè)月暴露于酰胺類藥物，未補(bǔ)充VitC組（OR=1.78）發(fā)生唇腭裂的風(fēng)險(xiǎn)高于補(bǔ)充VitC組（OR=1.04）；暴露于仲胺類藥物的孕婦，每日膳食補(bǔ)充VitC超過(guò)85 mg組（OR=0.96）發(fā)生唇裂的風(fēng)險(xiǎn)高于每日膳食補(bǔ)充低于85 mg組（OR=1.39）。

VitC還可以逆轉(zhuǎn)孕婦吸煙對(duì)胎兒DNA甲基化水平的影響。研究[44-46]表明：孕婦吸煙與NSCL/P的發(fā)生密切相關(guān)。妊娠期孕婦吸煙會(huì)導(dǎo)致新生兒CpGs的DNA甲基化，其中包括與唇腭裂密切相關(guān)的致病基因[47-48]，如GRHL3、VAX1、TP63、BPM4基因等[49-51]。研究者[50]在母親孕期吸煙的新生兒BMP4基因中發(fā)現(xiàn)了6個(gè)有全基因組顯著性差異的CpGs，并且發(fā)現(xiàn)妊娠期吸煙造成新生兒CpGs的DNA甲基化可以具有持久性作用。還有研究[11]發(fā)現(xiàn)：VitC可以降低甚至逆轉(zhuǎn)甲基化水平，妊娠期補(bǔ)充VitC可以降低或逆轉(zhuǎn)吸煙相關(guān)的基因組和不同組織的高/低甲基化位點(diǎn)的變化。目前尚缺乏VitC降低妊娠期吸煙造成的唇腭裂相關(guān)基因DNA甲基化的相關(guān)研究和直接證據(jù)，同時(shí)妊娠期吸煙和VitC影響部分基因的甲基化水平的機(jī)制尚未完全明確。

VitC可能減輕孕婦吸煙對(duì)胎盤血流的影響，緩解胎兒缺氧。胎盤血管上存在尼古丁乙酰膽堿受體，因此尼古丁能參與膽堿能調(diào)節(jié)從而影響胎盤血流[52]。當(dāng)胎盤血流量受到影響時(shí)，胎兒血供會(huì)隨之減少，造成胎兒缺氧。此外，煙草中的CO會(huì)減少胚胎的氧氣利用率，造成胎兒缺氧[53]。而缺氧會(huì)激活小類泛素化修飾途徑（small ubiquitinlike modifier，SUMO），可逆地修飾唇腭裂相關(guān)基因的表達(dá)產(chǎn)物，如MSX1編碼的轉(zhuǎn)錄因子等，影響胎兒頜面部發(fā)育[46]。Lo等[54]研究表明：VitC可以減輕吸煙對(duì)胎盤血流動(dòng)力學(xué)的不利影響，緩解尼古丁暴露導(dǎo)致的胎盤血管血流減少以及缺氧造成的胎盤組織學(xué)改變，但是機(jī)制尚未明確。該研究還發(fā)現(xiàn)：相比于單純尼古丁暴露組，暴露后補(bǔ)充VitC組羊水中的尼古丁含量反而升高，據(jù)此研究者認(rèn)為VitC可能不會(huì)提高母體尼古丁的代謝和清除，卻可能增加胎兒尼古丁的代謝和排泄，但還需要進(jìn)一步研究驗(yàn)證。雖然孕期VitC在一定程度上可以緩解尼古丁暴露帶來(lái)的對(duì)胎盤及胎兒的不利影響，但是戒煙仍是預(yù)防妊娠異常和胎兒先天性畸形的最佳選擇。

綜上，VitC可以減輕唇腭裂致畸物的影響，并影響胎兒甲基化水平。同時(shí)VitC還可改善吸煙孕婦胎盤血運(yùn)情況，減輕吸煙對(duì)胎兒血供的影響。因此，孕期應(yīng)注重VitC的補(bǔ)充，有利于降低胎兒OFC的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，目前推薦孕婦每天的VitC攝入量為100 mg。

4 VitD與唇腭裂

VitD是一種來(lái)源于膽固醇的復(fù)雜有機(jī)分子。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)VitD與唇腭裂的相關(guān)性研究相對(duì)較少。已有研究[55-56]發(fā)現(xiàn)：新生兒唇腭裂的發(fā)生率與季節(jié)有關(guān)，出生于冬季的新生兒唇腭裂發(fā)病率與夏季存在明顯差異。在此基礎(chǔ)上，Chung等[12]提出唇腭裂發(fā)生的季節(jié)性變化可能與陽(yáng)光照射量、VitD合成有關(guān)。卜秀芬等[57]研究發(fā)現(xiàn)：孕婦25-羥基維生素D水平與NSCL/P存在顯著相關(guān)性。邰怡等[58]發(fā)現(xiàn)：維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）發(fā)生遺傳變異與NSCL/P存在相關(guān)性，攜帶CA單體型的VDR基因是NSCL/P發(fā)病的遺傳因素，且NSCL/P組患兒的25-羥基維生素D低于對(duì)照組。

VitD影響唇腭裂發(fā)生的機(jī)制可能與鈣有關(guān)。Hong等[59]研究表明：補(bǔ)充鈣可以降低唇腭裂的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)（OR=0.27）。VitD可以調(diào)節(jié)鈣的吸收與代謝，在促進(jìn)鈣吸收、維持鈣平衡和骨礦化中起到重要作用[60]，因此VitD可能參與鈣等元素的吸收代謝進(jìn)而影響唇腭裂的發(fā)生。

5 VitE與唇腭裂

VitE是一種脂溶性維生素，具有抗氧化功能。天然VitE可分為生育酚和生育三烯酚，其中ɑ-生育酚活性最強(qiáng)。研究[7]表明：唇腭裂組和對(duì)照組孕期補(bǔ)充VitE的量存在顯著差異（P=0.04）。孕期推薦的VitE每天攝入量為700 mg α-生育酚當(dāng)量（α-tocopherol equivalent，α-TE）。但目前關(guān)于VitE與唇腭裂發(fā)生關(guān)系的臨床研究較少，具體機(jī)制也尚不明確，還需更多相關(guān)研究來(lái)探索。

綜上所述，各族維生素與唇腭裂的發(fā)生存在相關(guān)性，孕期注重各族維生素的補(bǔ)充對(duì)預(yù)防唇腭裂的發(fā)生具有非常重要的意義，尤其是對(duì)于高發(fā)病率、有家族史和致畸物暴露的人群，補(bǔ)充充足的維生素可以降低致病因素的積累，避免達(dá)到發(fā)病閾值。未來(lái)通過(guò)對(duì)唇腭裂分子遺傳背景進(jìn)行深入了解，可以綜合分析遺傳因素與維生素等環(huán)境因素對(duì)疾病發(fā)生的影響。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。