妊娠期糖尿病母亲所产新生儿脐带血皮质醇水平变化及其对子代健康的影响

朱雅洁，林 慧，陈 茜，赵奕然，刘欣梅，黄荷凤

上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院妇产科，上海胚胎源性疾病重点实验室，上海200030

近年来随着人群的肥胖率不断攀升以及久坐的生活方式大为流行，育龄期女性的妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）发病率呈上升趋势。GDM 被定义为在妊娠期被首次诊断的糖耐量异常，该异常可增加母亲及新生儿的围产期与远期并发症的风险。2013 年我国GDM 的发病率高达17.5%，是孕期最常见的并发症之一［1-2］。研究发现，由GDM 母亲分娩的新生儿不仅会出现低血糖、大于胎龄儿、肩难产、呼吸窘迫综合征［3］等一系列并发症，还更容易在其婴幼儿期及以后发生肥胖［4］、糖耐量异常、2型糖尿病［5］、特应性皮炎及过敏性疾病［6］、孤独症谱系障碍［7］等多种疾病；其中，子代远期疾病可能由母亲妊娠期及围产期的多种宫内暴露引起，即为胎儿起源的成人疾病（fetal origins of adult disease，FOAD）。FOAD这一概念首先由Barker［8］在20世纪90年代提出，指胎儿在子宫内的成长环境异常而导致其发生稳定、可持续一生的表型改变的过程。本研究通过分析母亲GDM 对新生儿脐带血皮质醇的影响，以及围产期高皮质醇暴露对子代学龄前期发育和健康状况的影响，探索GDM子代远期疾病风险的发生机制。

1 对象与方法

1.1 研究对象及分组

选择2015 年1 月—2016 年12 月于上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院经剖宫产足月、单胎分娩的产妇及其新生儿各170 例，其中GDM 组产妇及其分娩的新生儿均为66 例，孕期正常糖耐量（normal glucose tolerance，NGT）组产妇及新生儿均为104例。

依据国际糖尿病与妊娠研究组（International Association of Diabetes and Pregnancy Study Groups，IADPSG） 2010 年发布的《妊娠高血糖诊断和分类建议》［9］，制定本研究GDM 组的纳入标准：①首次产检，5.1 mmol/L≤空腹血糖水平＜7.0 mmol/L。②首次产检空腹血糖水平＜5.1 mmol/L，在妊娠24～28 周采用75 g 口服葡萄糖耐量试验（oral glucose tolerance test，OGTT）进行筛查，出现5.1 mmol/L≤空腹血糖水平＜7.0 mmol/L，或服糖后1 h 血糖水平≥10.0 mmol/L，或服糖后2 h 血糖水平≥8.5 mmol/L。满足以上2 点中任意1 点即可。NGT 组的纳入标准：首次产检空腹血糖水平＜5.1 mmol/L 且24～28 周75 g OGTT 筛查各时间点血糖值均低于上述界值。GDM组及NGT 组的排除标准：①妊娠期显性糖尿病，即首次产检出现下列任一血糖情况，包括空腹血糖水平≥7.0 mmol/L、任意点血糖水平≥11.1 mmol/L、糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）占比≥6.5%；或妊娠24～28 周75 g OGTT 筛查空腹血糖水平≥7.0 mmol/L。②合并其他妊娠期并发症。③孕前期体质量指数（body mass index，BMI）＞24.9 kg/m2。

所有研究程序经由上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院人体实验委员会批准，在脐带血收集前向所有受试新生儿母亲告知本研究的目的及性质，并签署了知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 母亲及新生儿资料收集 通过电子病历系统分别获取2组母亲及新生儿的临床资料。母亲的临床资料：①基本资料，包括孕期年龄、学历、孕前体质量、产前体质量、身高、孕次、产次、孕期体质量增长（产前体质量与孕前体质量之差）、孕/产前BMI。②75 g OGTT检测指标，孕期24～28周行75 g OGTT试验，测定空腹血糖水平及服用含75 g 葡萄糖水后1、2 h 血糖水平。新生儿的临床资料：胎龄、出生体质量、出生身长、性别等基本信息。

1.2.2 新生儿脐带血获取及检测 于胎盘娩出后即刻收集新生儿脐带血5 mL，迅速将其注入含乙二胺四乙酸抗凝剂的采血管中，保存至-4 ℃冰箱并于24 h 内处理。随后，将脐带血于600×g 离心10 min 获得500 μL 血浆，置于冻存管中并保存于-80 ℃冰箱，待所有新生儿脐带血血浆收集、处理结束后进行统一测量。采用放射免疫法检测2 组新生儿脐带血的皮质醇及促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）水平，检测试剂购自北京北方生物技术研究所有限公司。

1.2.3 电话随访 于2020 年1 月对子代发育及其健康状况进行电话随访，随访内容：①子代的身高及体质量。依据世界卫生组织2006 年发布的儿童生长标准，即5 岁以下儿童身高别体重Z 评分［weight for height（length）Z score，WHZ/WLZ］≥3 个标准差为肥胖［10］。②糖代谢情况，有无空腹血糖升高、糖耐量受损以及糖尿病相关住院经历等［11］。③过敏性疾病情况，有无特应性皮炎，对常见食物（如蛋清、牛奶、花生、大豆、虾、小麦和核桃）和空气过敏原（蟑螂、猫、狗）有无过敏反应［6］。④孤独症谱系障碍情况，有无社会交往及沟通障碍、限制或重复性动作［7］。

1.3 统计学分析

所有数据均使用SPSS 25.0 软件进行分析。定量资料以x±s表示，定性资料以频数（百分比）表示。采用独立样本t 检验分析GDM 组与NGT 组新生儿脐带血皮质醇的水平变化；新生儿脐带血皮质醇的相关性分析中，符合正态分布的2 个独立样本采用Pearson 线性相关分析，不符合正态分布的2 个独立样本采用Spearman 秩分析，并对具有相关性的自变量和因变量做简单线性回归。采用多元线性回归模型分析新生儿脐带血皮质醇水平及其体质量的影响因素。采用Pearson χ2检验比较不同皮质醇水平对学龄前期儿童健康状况的影响。采用二元Logistic 回归模型分析子代学龄前期肥胖的影响因素。P＜0.05 表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 母亲及新生儿的临床资料比较

对2 组母亲及其新生儿的基本资料进行比较，结果（表1）显示：与NGT 组相比，GDM 组母亲的年龄、孕前BMI 较高（P=0.008，P=0.009），孕期体质量增长幅度较小（P=0.003）；而2组新生儿的各指标间差异均无统计学意义。对母亲75 g OGTT 的检测指标进行比较，结果（表2）显示GDM 组母亲在空腹、服糖后1 h及2 h的血糖水平均高于NGT组（均P=0.000）。

表1 2组母亲及其新生儿的基本资料比较Tab 1 Comparison of basic data of mothers and their neonates between the two groups

2.2 2组新生儿脐带血皮质醇及ACTH水平的比较

与NGT组相比，GDM 组新生儿脐带血的皮质醇水平较高（P=0.011），ACTH 水平较低（P=0.026），如图1所示。

表2 2组母亲75 g OGTT检测指标比较Tab 2 Comparison of maternal 75 g OGTT indexes between the two groups

图1 2组新生儿脐带血皮质醇（A）及ACTH（B）水平比较Fig 1 Comparison of cortisol（A）and ACTH（B）levels in neonatal umbilical cord blood between the two groups

2.3 新生儿脐带血皮质醇的相关分析及简单线性回归

从表1结果发现，母亲的年龄、孕前BMI、孕期体质量增长及75 g OGTT 各项指标的组间差异具有统计学意义；同时，考虑到母亲产前BMI、新生儿的胎龄及体质量均可反映围产期的内分泌水平，且在二胎政策开放下母亲孕、产次普遍增加。因此，我们尝试性采用相关分析就上述指标与新生儿脐带血皮质醇水平之间的关联进行分析，初步判定脐带血皮质醇的影响因素。结果（表3）显示，新生儿脐带血皮质醇水平与母亲的孕次（r=0.183，P=0.021）、75 g OGTT服糖后1 h（r=0.168，P=0.034）和2 h（r=0.168，P=0.033）的血糖水平均呈正相关。

随后，对新生儿脐带血皮质醇水平与母亲的孕次、75 g OGTT 服糖后1 h 和2 h 血糖水平做简单线性回归分析，结果（图2）与相关性分析一致。

2.4 新生儿脐带血皮质醇的多元线性回归分析

对新生儿脐带血皮质醇水平行多元线性回归分析，考虑母亲孕期75 g OGTT空腹血糖水平、服糖后1 h及2 h血糖水平具有较强相关性，不宜纳入同一模型中，故而建立3 个多元线性回归模型，分别纳入75 g OGTT 空腹、服糖后1 h 及2 h 血糖水平。同理，母亲的孕次和产次相关性较强，亦不宜纳入同一模型中；考虑孕次在相关性分析中与新生儿脐带血皮质醇水平具有显著相关性，故仅将孕次纳入多元线性回归分析中。经校正混杂因素后结果（表4）显示，在模型1中，母亲孕次为新生儿脐带血皮质醇水平的独立影响因素（P=0.048）；在模型2中，母亲孕次与75 g OGTT服糖后1 h血糖水平为新生儿脐带血皮质醇水平的独立影响因素（P=0.048，P=0.016）；在模型3中，母亲孕次与75 g OGTT服糖后2 h血糖水平为新生儿脐带血皮质醇水平的独立影响因素（P=0.049，P=0.036）。

表3 新生儿脐带血皮质醇水平的相关性分析Tab 3 Correlation analysis of cortisol levels in neonatal umbilical cord blood

2.5 脐带血皮质醇对子代出生体质量及学龄前期发育及健康状况的影响

为进一步探究脐带血皮质醇与子代出生体质量及学龄前期发育及健康情况的关联，首先对子代出生体质量行多元线性回归分析；结果（表5）显示，母亲产前BMI 以及新生儿胎龄为子代出生体质量的独立影响因素（P=0.007，P=0.030），而与新生儿脐带血皮质醇水平不相关。

其次，对170 例子代进行随访发现，共失访38 例，随访了132例，其平均年龄为（4.52±0.58）岁，即处于学龄前期。按照新生儿脐带血皮质醇水平的中位数，将新生儿分为低皮质醇组和高皮质醇组，每组66 例。结果（表6）显示高皮质醇组子代的肥胖发生率高于低皮质醇组（P=0.009）。

最后，采用二元Logistic 回归分析评估子代在学龄前期肥胖的影响因素，结果（表7）显示在校正了混杂因素后，脐带血皮质醇水平≥192.00 ng/mL 是其学龄前期肥胖的独立危险因素（P=0.016）。

表4 新生儿脐带血皮质醇的多元线性回归分析Tab 4 Multiple linear regression analysis of neonatal umbilical cord blood cortisol level

表5 子代出生体质量的多元线性回归分析Tab 5 Multiple linear regression analysis of offspring birth weight

表6 新生儿学龄前期的发育及健康状况随访Tab 6 Follow-up study on the development and health status of neonates at preschool-period

表7 二元Logistic回归模型评估子代学龄前期肥胖的影响因素Tab 7 Binary Logistic regression analysis of the influencing factors of preschool-period obesity in offspring

3 讨论

本研究发现GDM 组新生儿脐带血皮质醇水平显著高于NGT 组，ACTH 显著低于NGT 组，以较大样本量在领域内首次揭示了GDM 与新生儿脐带血皮质醇、ACTH 水平间的关联，提示GDM 可能引起新生儿脐带血高皮质醇，而较高水平的皮质醇则可能通过下丘脑-垂体-肾上腺轴的负反馈调控功能降低ACTH 水平。分析新生儿脐带血皮质醇水平增高的原因，可能在于：①GDM 孕妇的皮质醇分泌增加，可通过胎盘11β-羟基类固醇脱氢酶2（11β-hydroxysteroid dehydrogenase type Ⅱ，11β-HSD2）屏障进入胎儿循环。②胎盘11β-HSD2的表达和活性降低，使大量活性皮质醇进入胎儿循环。③胎儿自身肾上腺分泌皮质醇增多。一直以来，人们认为皮质醇、性激素、胎盘催乳素等胰岛素拮抗激素是妊娠期发生胰岛素抵抗的主要原因，而GDM 孕妇的皮质醇水平可能更高［12］。研究［13］发现妊娠期胎儿侧皮质醇水平仅为母体的10%～20%，这是由于子宫滋养层细胞合成的11β-HSD2可将活性皮质醇转化为不具活性的11-脱氢皮质酮或17-羟-11-脱氢皮质酮，从而保护胎儿免于暴露在过多的皮质醇环境。另有研究［14］显示葡萄糖是11β-HSD2的抑制剂，向大鼠注射葡萄糖后发现其肾11β-HSD2 活性降低了20%～40%，继而推测GDM孕妇高血糖状态可能通过降低胎盘11β-HSD2活性使新生儿暴露于高皮质醇环境。同时，在妊娠中期胎儿肾上腺已具有自主分泌皮质醇的功能［15］。

本研究对新生儿脐带血皮质醇水平行多元线性回归分析，分别纳入3 个模型：在3 个模型中，母亲孕次均为新生儿脐带血皮质醇水平的独立影响因素；在模型2与模型3中，母亲75 g OGTT服糖后1 h及2 h血糖水平分别为新生儿脐带血皮质醇水平的独立影响因素。继而提示，由于伴随着我国二胎政策的开放，育龄期女性的孕次、产次均普遍增多，其孕次增加或将导致新生儿脐带血皮质醇水平升高；同时，对于孕期75 g OGTT 结果异常的GDM 孕妇，尤其是血糖水平较高者，其胎儿在围产期更易受到皮质醇暴露的不良影响。因此，该上述3种影响因素或将为预测新生儿脐带血皮质醇水平提供有力手段。本研究尚存在一定的局限性，即未对孕妇GDM 的控制程度进行后续随访，难以知晓血糖控制良好的GDM 母亲所产新生儿的脐带血皮质醇水平是否会出现下降，后续我们将对此做进一步研究。

已有文献［3-7］报道，GDM 子代的多种疾病的远期风险较高。为进一步探究围产期皮质醇暴露与GDM 子代易患病之间的关系，本研究通过建立多元线性回归模型评估新生儿体质量及其学龄前期疾病的影响因素。新生儿体质量的多元线性回归分析显示，母亲产前BMI 以及新生儿胎龄是其独立影响因素，与脐带血皮质醇水平不相关。通过对子代健康状况进行随访后发现，高皮质醇组子代在学龄前期的肥胖发生率显著高于低皮质醇组。随后，对其肥胖影响因素行二元Logistic 回归分析发现，校正混杂因素后，脐带血皮质醇水平≥192.00 ng/mL 是子代学龄前期肥胖的独立危险因素。在多种哺乳动物模型中已证实，母亲产前使用多剂量合成糖皮质激素，可导致其子代体质量、腰臀围、肱三头肌皮褶厚度显著增加［16-17］。究其原因，可能是由于围产期暴露于糖皮质激素的子代肝脏、胰腺、脂肪等代谢活跃的组织中11β-HSD1 活性异常增强所致。与11β-HSD2 的作用相反，11β-HSD1 可将惰性皮质酮转化为有活性的皮质醇，且可在肝脏、脂肪等组织中活跃表达，从而升高皮质醇浓度、降低胰岛素敏感性。在肥胖人群的肝脏、脂肪组织中，11β-HSD1 活性可选择性增加，从而引发其肥胖及代谢综合征表型［18］。GDM 子代远期肥胖为FOAD，结合本研究结果我们发现围产期的高皮质醇水平或是一个重要的宫内暴露因素，其可增加子代学龄前期肥胖的发病率，作用机制可能与子代体内11β-HSD1 活性的改变有关。未来，我们可在动物模型中尝试检测GDM 子代肝脏、脂肪等组织中11β-HSD1活性变化，进而验证此种猜测。

综上，本研究发现GDM 组母亲所产新生儿相较于NGT 组的脐带血皮质醇水平明显升高，ACTH 水平明显降低；建立了新生儿脐带血皮质醇多元线性回归模型，为预测新生儿脐带血皮质醇水平提供了有力手段；对脐带血皮质醇水平与子代出生质量、学龄前期的发育与健康状况的关系进行探索发现，脐带血高皮质醇水平可引起子代学龄前期肥胖，这可能是GDM 子代易发生肥胖的作用机制；同时，本研究还分析了GDM、围产期皮质醇暴露、子代肥胖之间的关联，从而为GDM 的临床干预、科学研究提供了新方向。