孕期锌缺乏及对妊娠结局的影响

李运龙，李 蕊，张玉萍，王 瑞，刘燕萍

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院 临床营养科，北京 100730

锌是人体中一种分布广泛的必需微量元素,其作为金属硫蛋白及多种代谢酶的辅酶,在生殖、发育、免疫、代谢中起重要作用[1]。然而锌缺乏(zinc deficiency,ZD)是在各种微量元素中最常见的,全球有17.3%的人口存在锌缺乏问题[2]。妊娠期间胎盘及其附属物的形成和胎儿的生长发育均需要锌的参与,故孕妇由于对锌的生理需求增加而面临更高的锌缺乏风险。孕期锌缺乏与不良妊娠结局之间的关联已经被广泛研究,目前亟需一种特异、灵敏、便于采集和检测的生物标志物用于临床评价锌的营养状况,本文就锌缺乏与不良妊娠结局及潜在的锌生物标志物予以综述,为未来研究提供思路。

1 锌缺乏概述

人体中约含有2～ 3 g的锌,其在体内的存在形式主要有两种,一种是与蛋白质紧密结合,维持蛋白质的结构和稳定性;另一种是通过金属硫蛋白(metallothineins,MTS)或细胞器存在于细胞质中,其参与哺乳动物生殖发育的全过程[3]。锌在细胞内外转运需要通过锌转运体进行, SLC30转运体家族(如ZnTs)将锌从细胞质转移到细胞外或细胞器内,而SLC39a转运体家族(如ZIPs)控制其从细胞外或细胞器内转移至细胞质中,二者相互拮抗又相互协调,共同调节细胞的锌平衡[4]。

锌从母体到胎儿的运输过程取决于母体血液中的锌浓度,母体缺锌会导致锌向胎盘的转运减少。此外,孕期由于血液稀释和白蛋白水平下降,血清锌浓度也会降低,因此为满足胎儿对锌的额外需求,必须通过增加摄入量来满足[5]。

然而,全球约有82%的孕妇存在锌摄入不足问题[6]。伊朗第二次全国微量营养素调查结果显示,孕妇锌缺乏率达28%,高于15～23个月的儿童(19.1%)及未孕女性(13.3%)[7]。2015年中国成人慢性病营养监测报告显示中国孕妇锌状况良好(中位数为858.9 μg/L)[8],而另一项队列研究显示孕妇血清锌的中位数浓度仅为560.93 μg/L,锌缺乏率高达26.7%[9]。此外,还有一些来自国内的单中心队列研究显示孕早期锌缺乏率最高,约11.26%～16.97%[10-12],提示目前国内孕妇锌的营养状况不容乐观。

2 锌缺乏与不良妊娠结局

近年来,大量流行病学研究显示锌缺乏与自发性早产(spontaneous preterm birth,sPTB)、复发性流产(recurrent abortion,RA)、低出生体重(low birth weight,LBW)、小于胎龄儿(small-for-gestational-age infant,SGA)、子痫前期(preeclampsia,PE)、妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)等不良妊娠结局有关。

2.1 自发性早产(sPTB)

一项病例对照研究[13]发现早产孕妇的血清锌水平显著低于足月分娩孕妇(44.97 μg/dLvs.52.63 μg/dL),国内的研究也发现了血清锌水平增加会降低早产的发生率(r=-0.492)[14]。Ren等[15]基于北京出生队列进行的一项巢式病例对照研究发现,sPTB组头发中的锌含量显著低于对照组(199.0 μg/gvs.246.4 μg/g),且较高发锌水平可以显著降低sPTB的发生风险(OR=0.23,95%CI:0.07～0.72)。

2.2 复发性流产(RA)

Ren等[16]发现RA的孕妇血清锌水平明显低于对照组(SMD=-3.44,95%CI:-5.01～-1.87)。此外,一项基于接受试管婴儿孕妇队列的巢式病例对照研究[17]发现,流产组孕妇的血清锌水平低于对照组(952.00 μg/Lvs.1 131.48 μg/L),同样的结论在自然受孕的孕妇队列中也被得出[18]。基于对锌缺乏与流产之间关联性的研究,有学者提出通过孕早期血清锌水平预测未来流产发生,当截断值设置为54.7 μg/dL时预测准确性较好(灵敏度:91%,特异度:65%)[19]。

2.3 低出生体重(LBW)与小于胎龄儿(SGA)

Wang等[20]在一项纳入3 187名孕妇的队列研究中发现,血清锌水平低(<56 μg/dL)时,低体重儿和小于胎龄儿发生率分别增加241%和93%,该研究还发现SGA发生可能与母体血清C反应蛋白、TNF-α及IL-8等炎性因子升高有关。此外,也有研究提示低脐带血锌水平与低胎龄和低出生体重有关,且会增加小于胎龄儿的发生率[21]。

2.4 子痫前期(PE)

最近一项纳入51篇研究的meta分析显示,PE孕妇的血清锌水平低于健康孕妇(SMD=-1.00,95%CI:-1.29～-0.70)[22]。Uddin等[23]的研究发现PE孕妇的血清锌水平显著低于健康孕妇(0.34 mg/Lvs.0.52 mg/L),Kurlak等[24]则发现PE孕妇的血清锌和尿锌水平均低于健康孕妇。此外,Raghu等[25]发现PE孕妇的胎盘锌浓度降低,且与ERp44基因表达呈负相关,提示锌缺乏可能导致ERp44/ERAP1复合物异常,从而增加PE的发生风险。

2.5 妊娠期糖尿病(GDM)

一项巢式病例对照研究显示,GDM组的血浆锌水平低于对照组(1.12 mg/Lvs.1.57 mg/L),且较高的血浆锌水平会显著降低GDM的发生风险(OR=0.55,95%CI:0.43～0.71)[26]。Mesdaghinia等[27]研究发现经30 mg/d锌补充10周的孕妇,其血清锌水平显著高于未补充锌的孕妇,且补锌可以显著降低孕妇血清胰岛素水平(β=-1.33 μIU/mL,95%CI:-2.00～-0.67)和胰岛素抵抗(β=-0.30,95%CI:-0.44～-0.15),并增加胰岛素敏感性(β=0.008,95%CI:0.003～0.01)。

2.6 其他

近期少量研究提示孕期锌缺乏会增加神经管缺陷(neural tube defects,NTDs)和贫血的发生风险。Lugo等[28]研究发现NTDs病例组孕妇血清锌水平显著低于对照组(10.30 μmol/Lvs.12.15 μmol/L)。目前证据表明血清锌对血红蛋白浓度的影响不依赖于铁的状态,锌缺乏是儿童贫血发生的独立危险因素(OR=5.49,95%CI:1.95～15.46)[29]。Hennigar等[30]同样发现血红蛋白浓度与血清锌浓度呈正相关(β =1.0),且女性贫血会增加锌缺乏的发生风险(OR=3.4,95%CI:1.7～6.9)。

3 锌缺乏的评价方法及潜在的生物标志物

目前评价孕期锌水平的指标主要包括血清/血浆锌和膳食锌摄入量,由于膳食锌摄入量在临床获取困难且生物利用率受吸收率、生理状态的影响,血浆/血清锌可以反映锌水平且可用于补锌后的效果评价,发育所需营养的生物标志物(biomarkers of nutrition for development,BOND)锌专家组和国际锌营养咨询组(International Zinc Nutrition Consultative Group,IZiNCG)推荐用血浆或血清锌浓度作为锌营养状况的评价指标。IZiNCG建议锌缺乏的诊断标准为孕早期血清锌<56 μg/dL(8.56 μmol/L)、孕中期和孕晚期血清锌<50 μg/dL(7.65 μmol/L)、哺乳期血清锌< 70 μg/dL[31]。

然而,尽管体内锌存在严格的稳态调控机制,Zrt/Irt相关蛋白(Zrt-/Irt-like proteins,ZIPs)和锌转运体(zinc transporters,ZnTs)两类转运体共同调节细胞的锌平衡,研究显示成人锌摄入量每增加1倍,血清锌浓度的差异仅为6%[32]。此外,血清锌浓度受年龄、妊娠状况、种族、采集时间、血清白蛋白及C反应蛋白的影响[33]。因此,国内外学者力求寻找一种特异、灵敏、便于临床采集和检测的生物标志物。

3.1 锌相关蛋白

近年来,MTs被认为是反映锌水平较为敏感和特异的生物标志物。锌通过金属调节转录因子1(metal-responsive transcription factor 1,MTF-1)调控MTs表达,MTs表达与细胞外锌水平呈正相关,锌缺乏时MTs会被降解从而释放所结合的锌。Cao等[34]的研究发现锌缺乏会引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平增加,该作用可能由于MT-1和MT-2的表达被抑制。Hennigar等[35]研究发现人外周血单核细胞(peripheral blood monon-uclear cells,PBMCs)中的MT2A mRNA表达水平与膳食锌摄入量呈正相关(r=0.306)。此外,Hennigar等[36]总结了MTs的表达与锌水平的关系,当每日锌摄入小于5 mg时,白细胞MTs水平降低239%,而当每日锌摄入量在15～22 mg及50 mg时,其水平分别增加35%和267%,白细胞(T淋巴细胞、中性粒细胞、PBMCs)中的MTs是锌缺乏的可靠和敏感的生物标志物。锌转运体(ZnTs和ZIPs)也常被提及可以评估锌水平变化,但锌转运体种类众多且研究结论缺乏一致性,其暂时不能被作为评价锌水平的有效指标[36]。

3.2 锌相关酶

脂肪酸去饱和酶1(fatty acid desaturases 1,FADS1)和脂肪酸去饱和酶2(fatty acid desaturases 2,FADS2)是一种锌依赖性酶,其是将亚油酸(linoleic acid,LA)代谢为花生四烯酸所必需的。现有研究表明油酸与二羟甲基γ-亚麻酸的比值(LA/DGLA)可以用来测量FADS活性[37],红细胞LA/DGLA比值会在1～2周内对膳食锌摄入变化作出反应,可用来检测早期锌缺乏[38]。一项纳入1 500名研究对象的横断面研究显示,男性血清LA/DGLA比值与血清锌水平呈负相关,提出高锌膳食和低多不饱和脂肪酸膳食会降低血清LA/DGLA比值[39]。Cheng等[40]提出用锌状态指数(zinc status index,ZSI)来评价人体锌水平,该模型涵盖LA/DGLA比值、锌相关蛋白(ZnTs和ZIPs)的mRNA表达和肠道菌群谱三类指标。然而,还需进一步的研究和膳食干预试验来充分验证LA/DGLA比值在预测锌缺乏的特异度和灵敏度,以及评估锌摄入量和FADS1/FADS2的相关关系。

4 锌缺乏的治疗措施

临床治疗孕期锌缺乏的措施主要包括增加膳食摄入量和锌剂。贝类等水产品中含有丰富的锌且生物利用率较高,是优质膳食锌来源。硫酸锌、葡萄糖酸锌、吡啶甲氨酸锌等是临床常用的锌剂。然而,目前锌缺乏孕妇进行补锌的意义仍存在一定争议。一项双盲随机对照试验揭示了孕期补锌对预防发育迟缓的作用,每日补锌20 mg的孕妇血清锌、脐带血骨钙素水平、新生儿身长均显著高于安慰剂组(59.1 μg/dLvs.50 μg/dL,131.8 ng/mLvs.90.6 ng/mL, 49.3 cmvs.48.3 cm)[41]。此外,一项纳入5项随机对照试验的meta分析同样认为,补锌可以有效降低妊娠期糖尿病患者的空腹血糖、胰岛素水平,缓解胰岛素抵抗并增加胰岛素敏感性[42]。然而,一项纳入25项随机对照试验的系统评价指出补锌对降低早产风险的影响较小(RR=0.87,95%CI:0.74～1.03)[43]。因此,需要进一步进行锌缺乏孕妇的随机对照试验,为锌缺乏治疗提供证据。

5 总结与展望

综上所述,孕期锌缺乏目前是一项十分严峻的公共卫生问题,大量流行病学证据显示孕期锌缺乏会增加sPTB、RA、LBW、SGA和GDM等不良妊娠结局的发生风险,也有少量证据提示其和NTDs及妊娠期贫血的关联。然而血浆/血清锌水平受多种因素影响,并不能很好地反映孕妇锌的营养状况,目前缺乏更具有灵敏性和特异性的锌水平评价指标。白细胞(尤其是PBMCs)的金属硫蛋白水平、LA/DGLA比值可能是能够用于临床诊断个体锌缺乏和评价锌的补充效果的生物标志物,但仍需要进一步的研究确定。此外,关于锌缺乏的锌剂治疗仍存在一定争议,未来可能需要立足于多中心、大样本的队列研究或随机对照试验进行研究,以便更精准、有效地进行围产期营养指导。