孕期甲基供体营养质量指数的建立与评价

李妞妞 崔育梅 滕越 董珊 鹿璐 胡蕊 孙京 朱文丽 潘丽娜 蒋伟 曾小玲 梁滨

一碳单位指只含一个碳原子的有机基团，有关一碳单位生成和转移的代谢称为一碳单位代谢(one-carbon metabolism，OCM)，包括叶酸循环和蛋氨酸循环。一碳单位作为转甲基反应中甲基(-CH3)的直接供体[1]，参与DNA和组蛋白、脂类、蛋白质等的甲基化，从而起到调控基因表达(表观遗传修饰)、参与组织合成等功能[2]。尤其孕期，OCM不仅参与胎儿神经管分化，还与胎儿体格发育、妊娠过程及妊娠结局，乃至出生后母子健康密切相关。OCM代谢过程需要多种营养素的参与，其中蛋氨酸、叶酸、胆碱和甜菜碱是主要的甲基供体，维生素B2、B6、B12和锌等是主要的代谢辅助因子，统称为甲基供体相关营养素(methyl donor nutrients，MDN)[3]。这些营养素的膳食摄入状况对于机体OCM和母子健康具有重要的意义。

目前关于MDN单一营养素与健康结局的关系研究较多，尤其围孕期补充叶酸预防神经管畸形被广泛认可[4]，但叶酸对母子健康的影响并不仅限于胎儿神经系统分化，meta分析结果显示孕期叶酸补充与出生体重之间存在剂量-反应关系[5]，也有研究发现孕期叶酸高摄入与子代低出生身长、湿疹、儿童期呼吸系统疾病等高风险有关[6]，因此孕期叶酸状况对母子健康的影响结论并不一致。究其原因，可能和基于单一营养素而不是基于功能性代谢通路进行综合分析有关，单一营养素无法完全反映机体膳食和营养状况，且处于同一代谢通路的多种营养素之间可能通过相互作用影响人体健康。对特定人群进行整体或基于功能/代谢通路的膳食质量评价是当下营养学研究的趋势和热点。因此本研究首次建立了甲基供体营养质量指数，用于评价特定人群的甲基供体膳食质量，为进一步探讨甲基膳食质量与母子健康的关系提供方法学依据。

对象与方法

一、对象

选择北京、山东作为调查现场，依托当地的妇幼保健机构，遵循自愿原则募集孕妇(孕24～30周)作为研究对象。调查对象的纳入标准：(1)孕24～30周；(2)单胎妊娠；(3)无重大急慢性疾病史(不包含妊娠期高血压、妊娠期糖尿病等妊娠期常见疾病)。排除标准：(1)使用抗叶酸药物；(2)胎儿宫内发育异常。本项目获得北京大学生物医学伦理委员会批准(IRB00001052-19145)，所有的研究对象均需签署知情同意书。

二、调查方法

1.一般情况调查：自拟调查问卷，调查研究对象的社会人口学特征、妊娠情况等，包括：(1)孕妇一般情况及家庭社会人口学特征，包括年龄、文化程度、家庭成员数、家庭经济情况等；(2)妊娠情况，包括妊娠次数、分娩次数等；(3)孕期健康危险行为，包括吸烟、饮酒等；(4)妊娠相关营养素养，包括孕前叶酸补充时间、富含铁的食物等共6个问题，计分规则为单选题选对2分，错选0分，多选题全选对2分，漏选1分，错选0分，总分12分；(5)孕期营养健康教育情况等。

2. 膳食调查：采用3天24小时膳食记录法进行膳食调查，即对被调查者连续3 天(2个工作日和1个非工作日)各种正餐和加餐食物摄入情况进行调查(包括在外就餐)，利用薄荷软件收集膳食调查数据。

项目人员在膳食调查开始前发放食物秤，并且对孕妇进行培训，膳食记录过程中，每餐提醒孕妇进行膳食记录。此外，膳食调查质控员每天核查膳食调查数据，针对未记录或存在明显异常的，由项目人员提醒孕妇补充完善，从而提升膳食调查数据质量。

利用薄荷食物数据库(上海薄荷健康公司)，计算甲基供体相关营养素(叶酸、蛋白质、胆碱、甜菜碱、维生素B12、B6、B2、锌)的平均每日摄入量。薄荷食物数据库中的食物基础数据主要采用《中国食物成分表(标准版第6版第1册)》[7]和《中国食物成分表(标准版第6版第2册)》[8]等食物数据库，预包装食品数据整理自营养标签。

3. 血液一碳单位代谢相关指标检测：红细胞叶酸比血清叶酸更能反映机体较长期的叶酸状况，且目前已制定预防胎儿神经管畸形的红细胞叶酸不足判定标准[9]；同型半胱氨酸是OCM通路中的功能指标[10]；维生素B12是OCM重要的辅助因子，且孕期维生素B12缺乏较为常见[11]，因此本研究选择血清同型半胱氨酸(total homocyateine，tHcy)、红细胞叶酸和血清维生素B12作为评价OCM的关键指标。

由护士采集孕妇24～30周空腹静脉血(同膳食调查时间)，包括乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA)抗凝血2 mL和非抗凝血3 mL。EDTA全血采集后，立即放入4～8 ℃冰箱冷藏，用于红细胞叶酸检测(微粒子化学发光法)。非抗凝血离心提取上层血清，用于血清总同型半胱氨酸(酶循环法)、血清维生素B12检测(化学发光法)。

各指标异常的诊断依据分别为：红细胞叶酸不足为红细胞叶酸<400 ng/mL(以降低备孕人群胎儿神经管畸形风险为目标[9])，高同型半胱氨酸血症为血清高同型半胱氨酸血症≥10 μmol/L[10]，血清维生素B12缺乏为血清维生素B12<148 pmol/L[12]。

4. 统计学分析：参考Palacin-Arce等[13]建立的营养质量指数(nutrition quality index)，构建本研究所用甲基供体营养质量指数(methyl doner nutrients index， MNQI)，以综合评价甲基供体膳食质量。MNQI主要纳入7个甲基供体相关营养素(蛋白质、叶酸、胆碱、维生素B2、维生素B6、维生素B12和锌)作为条目，下限为2/3的参考摄入量(推荐摄入量RNI或适宜摄入量AI)，上限为可耐受最高摄入量(UL)，若该营养素没有UL值则无上限值，甲基供体营养素(蛋白质、叶酸、胆碱)摄入量在参考范围内计2分，代谢辅助营养素(维生素B2、维生素B6、维生素B12和锌)计1分，低于或高于此范围不计分，MNQI满分为10分。得分越高代表其甲基供体膳食质量越高[14]。详见表1。

表1 甲基供体营养质量指数(MNQI)指标及其评分标准

由于甜菜碱尚没有科学制定的推荐摄入量[15]，且甜菜碱有食物摄入和体内胆碱代谢两种来源途径，因此未将甜菜碱纳入MNQI评价指标。

采用SPSS 21.0进行统计学分析。描述性统计中计量资料用均数和中位数表示集中趋势，用四分位数表示离散趋势，计数资料用频数(频率)表示；组间资料的比较用卡方检验、Mann-Whitney U检验、Kruskal Wallis检验等，相关性分析用Spearman相关性分析；通过K-S检验分析是否服从正态分布。

结 果

一、孕妇甲基供体相关营养素摄入状况

共纳入218名孕妇作为调查对象，其中山东占比71.1%(155/218)，北京占28.9%(63/218)；85.3%(186/218)为孕中期(孕24～27周)，14.7%(32/218)为孕晚期(孕28～30周)；年龄范围为18～43岁，其中35岁及以上比例为15.1%(33/218)。40.4%(88/218)为首次妊娠。其中209名完成膳食调查，218名完成红细胞叶酸、血清同型半胱氨酸和血清维生素B12检测。

膳食调查结果显示，孕妇(n=209)蛋白质摄入中位数为76.44 g/d，摄入不足即小于平均需要量(EAR)的比例为26.8%(56/209)，满足RNI的比例为56.9%(119/209)；叶酸摄入中位数为226.50 μgDFE/d，其中64.1%(134/209)摄入不足，有2例(0.96%)调查对象叶酸摄入量超过UL；所有调查对象的胆碱摄入量均低于AI；甜菜碱摄入中位数为1.21 mg/d，由于缺乏参考摄入量无法进行摄入情况评价。

此外，调查对象维生素B2、B6和维生素B12、锌摄入不足的比例分别为50.2%(105/209)、73.7%(154/209)、58.9%(123/209)和34.9%(73/209)。见表2。

表2 调查对象甲基供体营养素摄入情况(孕24～30周，n=209)

二、甲基供体营养质量指数与一碳单位代谢的关系

调查对象中红细胞叶酸不足比例为3.2%(7/218)，1.4%(3/218)存在高同型半胱氨酸血症，6.0%(13/218)存在维生素B12缺乏。分析甲基供体膳食质量与OCM的相关性，结果显示MNQI得分与红细胞叶酸和血清维生素B12正相关(P<0.05)，与血清tHcy成负相关(P<0.05)。作为主要甲基供体，膳食叶酸摄入与血清tHcy负相关(P<0.05)，与血清维生素B12正相关(P<0.05)。此外，代谢辅助因子维生素B2、B12、锌的膳食摄入均与红细胞叶酸正相关，维生素B6、B12、锌的膳食摄入与血清tHcy负相关(P<0.05)。见表3。

表3 孕妇甲基供体膳食质量与一碳单位代谢指标的相关性(相关系数r)

基于以上，以机体OCM指标异常(血清同型半胱氨酸≥10 μmol/L、红细胞叶酸<400 ng/mL、血清维生素B12<148 pmol/L)作为评价标准，初步确定MNQI界值。所有调查对象中OCM指标1个、2个异常比例分别为9.1%(19/209)和1.0%(2/209)，未见3个指标均异常者，指标异常数量不同时MNQI得分分布如表4所示。如果以OCM指标异常数量≥1作为标准的话，90.5%(19/21)调查对象的MNQI得分<6分，据此初步确定以MNQI评价甲基供体膳食质量的界值，即MNQI≥6分即可初步判定甲基供体膳食质量较好。

表4 一碳单位代谢异常MNQI得分分布情况

三、孕妇甲基供体营养素质量指数得分及其分布

所有调查对象甲基供体营养质量指数(MNQI)的得分范围为0～8分，平均得分(4.89±2.18)分，中位数为5分(P25～P75：3～7分)。其中蛋白质、叶酸、胆碱、维生素B2、B6、B12、锌摄入量在参考范围内(2/3 RNI/AI～UL)的比例分别为92.8%、39.7%、0.0%、66.5%、28.2%、49.3%和79.4%。

单因素分析显示，MNQI得分与家庭月收入相关，与家庭人均月收入3 001～6 000元/月组相比，≥6 001元/月组的MNQI得分明显高(P<0.05)。如表5所示。

表5 孕妇甲基供体营养质量指数得分分布

讨 论

甲基供体相关营养素(叶酸、胆碱、甜菜碱、维生素B2、B6、B12、锌等)通过参与机体一碳单位代谢，进而与母子健康密切相关；尤其孕期摄入适宜的甲基供体相关营养素，对于胎儿发育以及妊娠结局影响较大[16]。OCM主要由叶酸循环和蛋氨酸循环构成，很多营养素(氨基酸、葡萄糖、B族维生素、矿物质等)参与其中[6]。既往研究多关注单一营养素与健康结局的关系，但是由于营养素在体内的相互作用及膳食实际摄入的复杂性，单一营养素与健康的关系研究其结论并不稳定。据文献分析，到目前为止并未见综合性评价OCM相关营养素膳食摄入状况的有效指标[6]。本研究首次建立了可用于综合评价甲基供体膳食质量的指数——MNQI，该指数与一碳单位代谢密切相关，以OCM代谢异常(红细胞叶酸、血同型半胱氨酸、血清维生素B12指标异常数量)作为评价标准的话，以MNQI(≥6)作为评价甲基供体膳食质量指标的敏感性为90.5%，特异性为41.5%，该指标未来可应用于不同人群的甲基供体膳食质量评价。虽然甜菜碱是重要的甲基供体，但由于缺乏膳食推荐摄入量，因此本研究并未将其纳入MNQI指标体系内；蛋氨酸缺乏膳食推荐摄入量，且动物研究显示蛋氨酸优先用于蛋白质合成，其次是甲基化反应[17]，整体蛋白质质量也较为重要，因此用蛋白质替代。因为孕早期容易出现呕吐等早孕反应[18]，膳食模式较为不稳定，因此本研究选择孕中晚期进行调查，本研究对象(孕24～30周女性)中，近1/3(38.3%)的孕妇甲基供体膳食质量较好(MNQI得分≥6分)，其中蛋白质膳食摄入情况较好，叶酸、维生素B12和胆碱膳食摄入不足较多。

进一步分析甲基供体相关单一营养素状况，本研究中31.1%孕中晚期孕妇膳食叶酸摄入达到推荐摄入量，64.1%低于平均需要量，红细胞叶酸缺乏(<400 ng/mL)的比例为3.2%，而巴西孕妇叶酸缺乏率仅为0.3%[19]，说明本调查人群叶酸营养状况仍有待提高。本研究叶酸膳食摄入与对兰州地区孕妇的调查结果接近，其研究结果显示孕中、晚期膳食叶酸达到推荐摄入量的比例分别为37.29%和37.08%[20]。仅通过膳食摄入很难达到孕期叶酸的EAR和RNI，需要通过营养素补充剂补充叶酸[21]。因为“育龄妇女增补叶酸预防神经管缺陷”技术的推广(20世纪90年代)以及国家重大公共卫生项目的实施(2009年)，孕妇叶酸补充率明显增加[22]，广州市[23]研究结果显示仅8.87%的孕妇在围孕期从未补充过叶酸，但围孕期每日叶酸服用剂量正常的孕妇仅11.69%。一项2013—2014年在安徽马鞍山的调查结果显示[24]，孕早期叶酸补充率为72.9%，孕中期和孕晚期叶酸补充率较低，均不足20%。综上，膳食叶酸摄入量很难达到EAR和RNI，而孕中晚期叶酸补充率降低，且存在服用不规律的现象，虽然可能因为在膳食记录的3天内未摄入过营养素补充剂而存在部分低估，但综合考虑膳食摄入、红细胞叶酸和血清叶酸水平，目前仍存在叶酸缺乏的问题。

胆碱可以通过氧化反应产生甜菜碱，而甜菜碱代谢产生活性甲基，将同型半胱氨酸甲基化为蛋氨酸参与OCM代谢[13]，且胆碱可能对胎盘形成和发育、婴儿出生体重和神经系统发育产生影响[25]。本研究中孕妇胆碱摄入量均低于适宜摄入量(AI)，与湛永乐等[26]结果相似，其在产后第2天通过膳食频率法调查孕期膳食摄入情况，结果显示孕期胆碱摄入水平多低于推荐量。胆碱摄入量偏低，可能因为胆碱主要存在于肝脏、肉类和蛋类中[14]，而中国的膳食模式以主食为主[27]，因此摄入量可能偏低；其次，孕期营养素补充剂添加胆碱的较少，此外，胆碱不仅可以通过膳食摄入，也可以体内合成，因此仅看胆碱膳食摄入不能完全反应机体的胆碱水平。

维生素B12作为蛋氨酸合成酶的辅助因子，促进5-甲基四氢叶酸转移甲基给同型半胱氨酸，从而甲基化为蛋氨酸[14]，而孕妇维生素B12缺乏，可能增加常见妊娠并发症的风险，包括自然流产、反复妊娠流产、小于胎龄儿、低出生体重等[28]，且在印度的研究[29]显示孕期维生素B12缺乏女性的妊娠期糖尿病发生率较高，且与5年后随访时的糖尿病患病分析增加有关。维生素B12缺乏在妊娠期人群中并不罕见，目前针对维生素B12缺乏的标准仍有争议，包括148 pmol/L(即200 pg/mL)或259pmol/L(即350 pg/mL)等[30]，以小于148 pmol/L为界值，本研究中维生素B12缺乏率为6.0%，一项巴西孕妇研究显示维生素B12缺乏率为7.9%[19]；美国孕妇研究显示维生素B12缺乏率为9%[31]，在低收入水平的发展中国家，维生素B12缺乏更为严重，印度和土耳其部分地区维生素B12缺乏甚至高于70%[28]。本研究中维生素B12摄入的中位数为1.89 μg/d，利用美国妇女健康研究中的华裔女性FFQ数据分析结果显示[32]，维生素B12摄入量的中位数分别为2.3 μg/d，均低于推荐摄入量。妊娠期维生素B12缺乏率较高[33]，尤其是以素食为主的人群中，可能因为维生素B12主要通过细菌或古细菌通过有氧或厌氧途径产生，合成维生素B12的细菌主要存在动物中，植物性食物中基本不含有维生素B12[34]。从中国居民膳食结构上来看，以主食等植食性食物摄入量为主，因此维生素B12容易出现缺乏。

维生素B2和B6均是一碳单位代谢过程中重要的辅助因子[15]。本研究中维生素B2和维生素B6摄入的中位数分别为1.19 mg/d和0.64 mg/d，美国妇女健康研究中的华裔女性FFQ数据分析结果显示[32]，维生素B2和维生素B6摄入量的中位数分别为1.3 mg/d和1.28 mg/d，维生素B2和维生素B6摄入量水平仍有待提高。锌在一碳单位代谢中为甜菜碱同型半胱氨酸S-甲基转移酶的辅酶，本研究中锌达到推荐摄入量(RNI)的比例为51.7%，与2010—2012年中国居民营养与健康状况监测的孕中期(59.6%)和孕晚期(50.5%)数据相近。此外，本研究中蛋白质摄入量中位数为76.44 g/d，达到推荐摄入量的比例为56.9%。根据2010—2012年中国居民营养与健康状况监测数据显示[27]，孕中期和孕晚期蛋白质摄入量中位数分别为65.1 g/d和60.0 g/d，蛋白质摄入量较其有所提高。

研究的局限性主要包括本研究建立的甲基供体膳食质量指数及其界值，仍有待进一步研究验证其有效性。而且研究 采用3 d 24 h膳食记录法，虽然为提高膳食调查质量采取了多种措施，但是仍然可能存在膳食记录数据存在不足的可能性。其次，因为研究所使用的食物库有待进一步完善，因此针对部分食物和营养素在计算营养素摄入过程中可能存在计算不准确的问题。此外，除了营养摄入外，OCM酶活性的个体间差异(OCM代谢相关基因多态性)可能影响机体代谢水平，在本研究中未能将OCM基因多态性纳入研究分析。最后研究在山东和北京2个省份开展调查，样本量合计218例，因此在外推时样本代表性仍有待提高。

结论

本研究建立了可用于综合评价甲基供体膳食质量的甲基供体营养质量指数(MNQI)，包括蛋白质、叶酸、胆碱、维生素B2、维生素B6、维生素B12和锌，共七个膳食指标，满分10分。用于预测OCM异常(血清同型半胱氨酸≥10 μmol/L、红细胞叶酸<400 ng/mL、血清维生素B12<148 pmol/L)的界值为MNQI≤5分(即<6分)，敏感性为90.5%，特异性为41.5%。调查对象(孕24～30周女性)中，38.3%的孕妇甲基供体膳食质量较好(MNQI得分≥6)，其中叶酸、维生素B12和胆碱膳食摄入不足较多，MNQI得分与家庭月收入相关。在制定营养改善策略时，应注意提高功能代谢相关营养素的联合膳食摄入，而不是仅考虑单一营养素。

致谢：感谢山东省高密市人民医院、北京市海淀区妇幼保健院、首都医科大学附属北京妇产医院怀柔妇幼保健院的现场工作人员；感谢参与本项目的调查对象。