孕期鋅缺乏及對妊娠結(jié)局的影響

李運龍，李 蕊，張玉萍，王 瑞，劉燕萍

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院 臨床營養(yǎng)科，北京 100730

鋅是人體中一種分布廣泛的必需微量元素,其作為金屬硫蛋白及多種代謝酶的輔酶,在生殖、發(fā)育、免疫、代謝中起重要作用[1]。然而鋅缺乏(zinc deficiency,ZD)是在各種微量元素中最常見的,全球有17.3%的人口存在鋅缺乏問題[2]。妊娠期間胎盤及其附屬物的形成和胎兒的生長發(fā)育均需要鋅的參與,故孕婦由于對鋅的生理需求增加而面臨更高的鋅缺乏風(fēng)險。孕期鋅缺乏與不良妊娠結(jié)局之間的關(guān)聯(lián)已經(jīng)被廣泛研究,目前亟需一種特異、靈敏、便于采集和檢測的生物標(biāo)志物用于臨床評價鋅的營養(yǎng)狀況,本文就鋅缺乏與不良妊娠結(jié)局及潛在的鋅生物標(biāo)志物予以綜述,為未來研究提供思路。

1 鋅缺乏概述

人體中約含有2～ 3 g的鋅,其在體內(nèi)的存在形式主要有兩種,一種是與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合,維持蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性;另一種是通過金屬硫蛋白(metallothineins,MTS)或細(xì)胞器存在于細(xì)胞質(zhì)中,其參與哺乳動物生殖發(fā)育的全過程[3]。鋅在細(xì)胞內(nèi)外轉(zhuǎn)運需要通過鋅轉(zhuǎn)運體進行, SLC30轉(zhuǎn)運體家族(如ZnTs)將鋅從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外或細(xì)胞器內(nèi),而SLC39a轉(zhuǎn)運體家族(如ZIPs)控制其從細(xì)胞外或細(xì)胞器內(nèi)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)中,二者相互拮抗又相互協(xié)調(diào),共同調(diào)節(jié)細(xì)胞的鋅平衡[4]。

鋅從母體到胎兒的運輸過程取決于母體血液中的鋅濃度,母體缺鋅會導(dǎo)致鋅向胎盤的轉(zhuǎn)運減少。此外,孕期由于血液稀釋和白蛋白水平下降,血清鋅濃度也會降低,因此為滿足胎兒對鋅的額外需求,必須通過增加攝入量來滿足[5]。

然而,全球約有82%的孕婦存在鋅攝入不足問題[6]。伊朗第二次全國微量營養(yǎng)素調(diào)查結(jié)果顯示,孕婦鋅缺乏率達(dá)28%,高于15～23個月的兒童(19.1%)及未孕女性(13.3%)[7]。2015年中國成人慢性病營養(yǎng)監(jiān)測報告顯示中國孕婦鋅狀況良好(中位數(shù)為858.9 μg/L)[8],而另一項隊列研究顯示孕婦血清鋅的中位數(shù)濃度僅為560.93 μg/L,鋅缺乏率高達(dá)26.7%[9]。此外,還有一些來自國內(nèi)的單中心隊列研究顯示孕早期鋅缺乏率最高,約11.26%～16.97%[10-12],提示目前國內(nèi)孕婦鋅的營養(yǎng)狀況不容樂觀。

2 鋅缺乏與不良妊娠結(jié)局

近年來,大量流行病學(xué)研究顯示鋅缺乏與自發(fā)性早產(chǎn)(spontaneous preterm birth,sPTB)、復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(recurrent abortion,RA)、低出生體重(low birth weight,LBW)、小于胎齡兒(small-for-gestational-age infant,SGA)、子癇前期(preeclampsia,PE)、妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)等不良妊娠結(jié)局有關(guān)。

2.1 自發(fā)性早產(chǎn)(sPTB)

一項病例對照研究[13]發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)孕婦的血清鋅水平顯著低于足月分娩孕婦(44.97 μg/dLvs.52.63 μg/dL),國內(nèi)的研究也發(fā)現(xiàn)了血清鋅水平增加會降低早產(chǎn)的發(fā)生率(r=-0.492)[14]。Ren等[15]基于北京出生隊列進行的一項巢式病例對照研究發(fā)現(xiàn),sPTB組頭發(fā)中的鋅含量顯著低于對照組(199.0 μg/gvs.246.4 μg/g),且較高發(fā)鋅水平可以顯著降低sPTB的發(fā)生風(fēng)險(OR=0.23,95%CI:0.07～0.72)。

2.2 復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(RA)

Ren等[16]發(fā)現(xiàn)RA的孕婦血清鋅水平明顯低于對照組(SMD=-3.44,95%CI:-5.01～-1.87)。此外,一項基于接受試管嬰兒孕婦隊列的巢式病例對照研究[17]發(fā)現(xiàn),流產(chǎn)組孕婦的血清鋅水平低于對照組(952.00 μg/Lvs.1 131.48 μg/L),同樣的結(jié)論在自然受孕的孕婦隊列中也被得出[18]?；趯︿\缺乏與流產(chǎn)之間關(guān)聯(lián)性的研究,有學(xué)者提出通過孕早期血清鋅水平預(yù)測未來流產(chǎn)發(fā)生,當(dāng)截斷值設(shè)置為54.7 μg/dL時預(yù)測準(zhǔn)確性較好(靈敏度:91%,特異度:65%)[19]。

2.3 低出生體重(LBW)與小于胎齡兒(SGA)

Wang等[20]在一項納入3 187名孕婦的隊列研究中發(fā)現(xiàn),血清鋅水平低(<56 μg/dL)時,低體重兒和小于胎齡兒發(fā)生率分別增加241%和93%,該研究還發(fā)現(xiàn)SGA發(fā)生可能與母體血清C反應(yīng)蛋白、TNF-α及IL-8等炎性因子升高有關(guān)。此外,也有研究提示低臍帶血鋅水平與低胎齡和低出生體重有關(guān),且會增加小于胎齡兒的發(fā)生率[21]。

2.4 子癇前期(PE)

最近一項納入51篇研究的meta分析顯示,PE孕婦的血清鋅水平低于健康孕婦(SMD=-1.00,95%CI:-1.29～-0.70)[22]。Uddin等[23]的研究發(fā)現(xiàn)PE孕婦的血清鋅水平顯著低于健康孕婦(0.34 mg/Lvs.0.52 mg/L),Kurlak等[24]則發(fā)現(xiàn)PE孕婦的血清鋅和尿鋅水平均低于健康孕婦。此外,Raghu等[25]發(fā)現(xiàn)PE孕婦的胎盤鋅濃度降低,且與ERp44基因表達(dá)呈負(fù)相關(guān),提示鋅缺乏可能導(dǎo)致ERp44/ERAP1復(fù)合物異常,從而增加PE的發(fā)生風(fēng)險。

2.5 妊娠期糖尿病(GDM)

一項巢式病例對照研究顯示,GDM組的血漿鋅水平低于對照組(1.12 mg/Lvs.1.57 mg/L),且較高的血漿鋅水平會顯著降低GDM的發(fā)生風(fēng)險(OR=0.55,95%CI:0.43～0.71)[26]。Mesdaghinia等[27]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)30 mg/d鋅補充10周的孕婦,其血清鋅水平顯著高于未補充鋅的孕婦,且補鋅可以顯著降低孕婦血清胰島素水平(β=-1.33 μIU/mL,95%CI:-2.00～-0.67)和胰島素抵抗(β=-0.30,95%CI:-0.44～-0.15),并增加胰島素敏感性(β=0.008,95%CI:0.003～0.01)。

2.6 其他

近期少量研究提示孕期鋅缺乏會增加神經(jīng)管缺陷(neural tube defects,NTDs)和貧血的發(fā)生風(fēng)險。Lugo等[28]研究發(fā)現(xiàn)NTDs病例組孕婦血清鋅水平顯著低于對照組(10.30 μmol/Lvs.12.15 μmol/L)。目前證據(jù)表明血清鋅對血紅蛋白濃度的影響不依賴于鐵的狀態(tài),鋅缺乏是兒童貧血發(fā)生的獨立危險因素(OR=5.49,95%CI:1.95～15.46)[29]。Hennigar等[30]同樣發(fā)現(xiàn)血紅蛋白濃度與血清鋅濃度呈正相關(guān)(β =1.0),且女性貧血會增加鋅缺乏的發(fā)生風(fēng)險(OR=3.4,95%CI:1.7～6.9)。

3 鋅缺乏的評價方法及潛在的生物標(biāo)志物

目前評價孕期鋅水平的指標(biāo)主要包括血清/血漿鋅和膳食鋅攝入量,由于膳食鋅攝入量在臨床獲取困難且生物利用率受吸收率、生理狀態(tài)的影響,血漿/血清鋅可以反映鋅水平且可用于補鋅后的效果評價,發(fā)育所需營養(yǎng)的生物標(biāo)志物(biomarkers of nutrition for development,BOND)鋅專家組和國際鋅營養(yǎng)咨詢組(International Zinc Nutrition Consultative Group,IZiNCG)推薦用血漿或血清鋅濃度作為鋅營養(yǎng)狀況的評價指標(biāo)。IZiNCG建議鋅缺乏的診斷標(biāo)準(zhǔn)為孕早期血清鋅<56 μg/dL(8.56 μmol/L)、孕中期和孕晚期血清鋅<50 μg/dL(7.65 μmol/L)、哺乳期血清鋅< 70 μg/dL[31]。

然而,盡管體內(nèi)鋅存在嚴(yán)格的穩(wěn)態(tài)調(diào)控機制,Zrt/Irt相關(guān)蛋白(Zrt-/Irt-like proteins,ZIPs)和鋅轉(zhuǎn)運體(zinc transporters,ZnTs)兩類轉(zhuǎn)運體共同調(diào)節(jié)細(xì)胞的鋅平衡,研究顯示成人鋅攝入量每增加1倍,血清鋅濃度的差異僅為6%[32]。此外,血清鋅濃度受年齡、妊娠狀況、種族、采集時間、血清白蛋白及C反應(yīng)蛋白的影響[33]。因此,國內(nèi)外學(xué)者力求尋找一種特異、靈敏、便于臨床采集和檢測的生物標(biāo)志物。

3.1 鋅相關(guān)蛋白

近年來,MTs被認(rèn)為是反映鋅水平較為敏感和特異的生物標(biāo)志物。鋅通過金屬調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子1(metal-responsive transcription factor 1,MTF-1)調(diào)控MTs表達(dá),MTs表達(dá)與細(xì)胞外鋅水平呈正相關(guān),鋅缺乏時MTs會被降解從而釋放所結(jié)合的鋅。Cao等[34]的研究發(fā)現(xiàn)鋅缺乏會引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平增加,該作用可能由于MT-1和MT-2的表達(dá)被抑制。Hennigar等[35]研究發(fā)現(xiàn)人外周血單核細(xì)胞(peripheral blood monon-uclear cells,PBMCs)中的MT2A mRNA表達(dá)水平與膳食鋅攝入量呈正相關(guān)(r=0.306)。此外,Hennigar等[36]總結(jié)了MTs的表達(dá)與鋅水平的關(guān)系,當(dāng)每日鋅攝入小于5 mg時,白細(xì)胞MTs水平降低239%,而當(dāng)每日鋅攝入量在15～22 mg及50 mg時,其水平分別增加35%和267%,白細(xì)胞(T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、PBMCs)中的MTs是鋅缺乏的可靠和敏感的生物標(biāo)志物。鋅轉(zhuǎn)運體(ZnTs和ZIPs)也常被提及可以評估鋅水平變化,但鋅轉(zhuǎn)運體種類眾多且研究結(jié)論缺乏一致性,其暫時不能被作為評價鋅水平的有效指標(biāo)[36]。

3.2 鋅相關(guān)酶

脂肪酸去飽和酶1(fatty acid desaturases 1,FADS1)和脂肪酸去飽和酶2(fatty acid desaturases 2,FADS2)是一種鋅依賴性酶,其是將亞油酸(linoleic acid,LA)代謝為花生四烯酸所必需的?，F(xiàn)有研究表明油酸與二羥甲基γ-亞麻酸的比值(LA/DGLA)可以用來測量FADS活性[37],紅細(xì)胞LA/DGLA比值會在1～2周內(nèi)對膳食鋅攝入變化作出反應(yīng),可用來檢測早期鋅缺乏[38]。一項納入1 500名研究對象的橫斷面研究顯示,男性血清LA/DGLA比值與血清鋅水平呈負(fù)相關(guān),提出高鋅膳食和低多不飽和脂肪酸膳食會降低血清LA/DGLA比值[39]。Cheng等[40]提出用鋅狀態(tài)指數(shù)(zinc status index,ZSI)來評價人體鋅水平,該模型涵蓋LA/DGLA比值、鋅相關(guān)蛋白(ZnTs和ZIPs)的mRNA表達(dá)和腸道菌群譜三類指標(biāo)。然而,還需進一步的研究和膳食干預(yù)試驗來充分驗證LA/DGLA比值在預(yù)測鋅缺乏的特異度和靈敏度,以及評估鋅攝入量和FADS1/FADS2的相關(guān)關(guān)系。

4 鋅缺乏的治療措施

臨床治療孕期鋅缺乏的措施主要包括增加膳食攝入量和鋅劑。貝類等水產(chǎn)品中含有豐富的鋅且生物利用率較高,是優(yōu)質(zhì)膳食鋅來源。硫酸鋅、葡萄糖酸鋅、吡啶甲氨酸鋅等是臨床常用的鋅劑。然而,目前鋅缺乏孕婦進行補鋅的意義仍存在一定爭議。一項雙盲隨機對照試驗揭示了孕期補鋅對預(yù)防發(fā)育遲緩的作用,每日補鋅20 mg的孕婦血清鋅、臍帶血骨鈣素水平、新生兒身長均顯著高于安慰劑組(59.1 μg/dLvs.50 μg/dL,131.8 ng/mLvs.90.6 ng/mL, 49.3 cmvs.48.3 cm)[41]。此外,一項納入5項隨機對照試驗的meta分析同樣認(rèn)為,補鋅可以有效降低妊娠期糖尿病患者的空腹血糖、胰島素水平,緩解胰島素抵抗并增加胰島素敏感性[42]。然而,一項納入25項隨機對照試驗的系統(tǒng)評價指出補鋅對降低早產(chǎn)風(fēng)險的影響較小(RR=0.87,95%CI:0.74～1.03)[43]。因此,需要進一步進行鋅缺乏孕婦的隨機對照試驗,為鋅缺乏治療提供證據(jù)。

5 總結(jié)與展望

綜上所述,孕期鋅缺乏目前是一項十分嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生問題,大量流行病學(xué)證據(jù)顯示孕期鋅缺乏會增加sPTB、RA、LBW、SGA和GDM等不良妊娠結(jié)局的發(fā)生風(fēng)險,也有少量證據(jù)提示其和NTDs及妊娠期貧血的關(guān)聯(lián)。然而血漿/血清鋅水平受多種因素影響,并不能很好地反映孕婦鋅的營養(yǎng)狀況,目前缺乏更具有靈敏性和特異性的鋅水平評價指標(biāo)。白細(xì)胞(尤其是PBMCs)的金屬硫蛋白水平、LA/DGLA比值可能是能夠用于臨床診斷個體鋅缺乏和評價鋅的補充效果的生物標(biāo)志物,但仍需要進一步的研究確定。此外,關(guān)于鋅缺乏的鋅劑治療仍存在一定爭議,未來可能需要立足于多中心、大樣本的隊列研究或隨機對照試驗進行研究,以便更精準(zhǔn)、有效地進行圍產(chǎn)期營養(yǎng)指導(dǎo)。