肥胖产妇胎儿宫内胰岛素抵抗及炎性标记物研究

冯彩珍， 左 莉， 陈丹亮， 李燕利， 黄新可

(暨南大学附属第一医院产科， 广州 510632)

全球估计有3亿肥胖女性(BMI超过30 kg/m2)[1]。中国城市中超重及肥胖的女性为19.1%，2000年以后开始在大多数农村地区流行[2]。女性肥胖与机体代谢密切相关，脂肪因子增多改变了代谢和转运速度，并对女性内分泌系统及其子代都会产生负面的影响[3-4]。基于胎儿编程(fetal programming)理论[5]，子宫内环境可直接反应母体代谢的变化，也是胎儿出生前生长发育的关键时期，因此不良的宫内状况会导致胎儿长期的物质代谢或结构功能的改变以至持续影响到出生后甚至终生。产妇的营养失衡及代谢紊乱可能对后代的健康，及其肥胖、糖尿病、心血管疾病等疾病的发生风险产生持续的代际影响[5]。

有研究显示，产妇的肥胖会在代际循环中增加肥胖和糖尿病的风险[6]。与正常体质量的女性相比较，肥胖孕妇产下的婴儿体质量更高、脂肪量更多[6-8]。肥胖的产妇即使产下正常体质量的婴儿，婴儿长大后也会出现肥胖和胰岛素抵抗，这又成为青少年肥胖和代谢综合征的重要风险因素[7]。目前研究肥胖产妇母体和胎儿体质量、胰岛素抵抗和炎症标记物之间关系的临床研究较少。本研究的目的是确定肥胖妇女的胎儿是否增加了胰岛素抵抗和炎性标记物。若以上假设成立，这些数据将进一步支持宫内环境是研究预防晚期代谢功能障碍的关键时期，为围产期预防肥胖带来的医学相关问题提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集2018年2月-2019年4月在暨南大学附属第一医院建立产前档案并生产的，单胎足月妊娠(37～40周)的剖宫产产妇102例作为研究对象。按照孕前体质量指数(body mass index，BMI)分为偏瘦组[BMI <25(kg/m2)，50例]和肥胖组[BMI> 30(kg/m2)，52例]。有研究表明，孕12周前体质量与孕前差异无统计学意义[9]，因此计算BMI的体质量采用产检档案里孕12周前的体质量来代替孕前体质量。排除标准：有任何感染迹象的受试者。

1.2 方法

1.2.1 血样的采集 产妇入院后，禁食12 h后采集静脉血液样本。新生儿娩出后5 min内，于脐轮约5～10 cm处用止血钳夹住脐带两端，在两钳之间剪断脐带，选择妇侧脐带一端显露的脐静脉，用75%乙醇消毒，用一次性采血针及5 mL针筒，向胎盘方向进针，穿刺成功后利用子宫阵发性收缩及采血管内负压使胎盘血顺利流入针筒采血管中，轻摇采血管，以防血液凝固。取一滴脐带血,用血糖试纸测脐血血糖后，立即以2 000 r/rain离心10 rain，置于-70℃冰箱内保存。采用电化学发光法检测脐血胰岛素。

1.2.2 新生儿的身体成分测量 新生儿出生24 h内完成人体成分测量。使用皮脂厚度计(上海益联科教设备有限公司)测量皮褶厚度 (skinfold thickness, SFT)，包括二头肌、三头肌、肩胛下角部和髂嵴上部的皮褶厚度厚度之和称为SFT4，单位为mm；通过精度为0.1 cm的软尺测量身长、头围和腹围，每项指标均测量3次，取平均值。采用精度为1 g的电子秤称量体质量。采用Weststrate公式计算出新生儿体脂含量[10]；计算重量指数[ ponderal index，PI，公式为：PI=体质量(g)/身长3(cm3)×100][11]；计算新生儿瘦体质量[即去脂体质量(lean body mass)，公式为：瘦体质量 =体质量(g)-脂肪重量(g)[10]。

1.2.3 胰岛素抵抗指数计算 胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)=空腹血糖(FBG)×空腹胰岛素(FINS)/22.5。

1.2.4 实验室检查 通过葡萄糖氧化酶法检测血浆葡萄糖。采用放射免疫检测试剂盒(购自sigma公司)测量血浆胰岛素。使用ELISA试剂盒(购自sigma公司)测量瘦素、脂联素、血浆肿瘤坏死因子 (TNF-C)、白细胞介素-6 (IL-6)、血浆C反应蛋白(CRP)。

2 结果

2.1 两组产妇及新生儿人体测量学、代谢参数比较与偏瘦组相比较，肥胖组母体胰岛素、葡萄糖和BMI均显著增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。根据产妇吸烟状况、是否患有高血压等情况对数据进行调整后，差异显著性依然存在。两组新生儿在出生时的体质量、瘦体质量[即去脂体质量(lean body mass)]之间的差异无统计学意义(P>0.05)，但脂肪量和体脂百分比显著增加，差异具有统计学意义(P<0.05)。肥胖组的胎盘重量及其新生儿的重量指数(ponderal index, PI)均高于偏瘦组(P<0.05)。肥胖组胎儿的脐带胰岛素、血糖显著高于偏瘦组胎儿(P<0.05)。根据性别、产妇吸烟状况、是否患有高血压等对当新生儿数据进行调整后结果相似，见表1。

表1 两组产妇及其新生儿人体测量学、代谢参数的比较

注：*根据高血压和吸烟情况进行了调整。其中新生儿和脐带的测量数据根据高血压、吸烟和性别进行了调整。

2.2 两组产妇及脐带血中的细胞因子及炎症因子的比较与偏瘦组相比较，肥胖组血清瘦素、IL-6和CRP浓度增加，差异具有统计学意义(P<0.05)，但循环TNF-C、脂联素之间的差异无统计学意义(P>0.05)。根据产妇吸烟状况、是否患有高血压等对当两组产妇数据进行调整后，P值仍未发生显著变化。肥胖组的胎儿脐带血瘦素水平高于偏瘦组(P<0.05)。肥胖组胎儿TNF-C、CRP有增加的趋势，但差异无统计学意义(P>0.05)。肥胖组胎儿脐带血IL-6水平显著高于偏瘦组(P<0.05)。根据性别、产妇吸烟状况、是否患有高血压等对当新生儿数据进行调整时，结果与调整前无显著变化，差异仍无统计学意义(P>0.05)，见表2。

表2 两组产妇及脐带血浆中的细胞因子、炎症因子的比较

注：*根据高血压和吸烟情况进行了调整。其中新生儿和脐带的测量数据根据高血压、吸烟和性别进行了调整。

2.3 两组产妇及胎儿胰岛素抵抗指数相关性分析两组产妇与其胎儿之间的HOMA-IR指数比较结果显示，肥胖组产妇的胰岛素抵抗指数显著高于偏瘦组产妇(P<0.001)。同样，肥胖组胎儿的胰岛素抵抗也显著高于偏瘦组胎儿(P<0.001)。肥胖组产妇与其胎儿的HOMA-IR指数之间呈较强的正相关(r2=0.832，P<0.001)，偏瘦组产妇与其胎儿的HOMA-IR指数呈正相关(r2=0.842，P<0.001)，见图1。

2.4 两组胎儿体脂肪与胰岛素抵抗指数相关性分析肥胖组胎儿(r2=0.348，P<0.000 1)和偏瘦组胎儿(r2=0.472，P<0.000 1)体脂肪百分含量与胰岛素抵抗指数之间均存在较强的相关性，见图2。

图1 产妇与胎儿胰岛素抵抗指数

图2 新生儿体脂肪与胰岛素抵抗指数的相关性

2.5 其他相关性分析两组产妇妊娠前BMI与胎儿体脂百分比之间存在相关性(r2=0.312，P=0.000 8)，但产妇孕期体质量增加(r2=0.931，P=0.331)和BMI指数增加与胎儿体脂百分比之间无相关性(r2=0.611，P=0.254)。产妇妊娠前BMI与胎儿胰岛素抵抗之间存在相关性(r2=0.313，P=0.007)。脐带血瘦素与胎儿HOMA-IR指数(r2=0.303，P=0.001)存在相关性。但脐带血脂联素、TNF-C及IL-6与胎儿HOMA-IR指数之间无相关性(P>0.05)，见表3 。

表3 其他相关性分析

3 讨论

过量的脂肪组织、轻度炎症以及胰岛素功能受损是肥胖成人代谢失调的核心特征[12]。根据“健康与疾病发育起源”(developmental origins of health and disease, DOHaD)学说[13]和胎儿编程理论(fetal programming)[5]，生命在发育过程的早期(包括胎儿和婴幼儿时期)经历不利因素将会增加其成年后患肥胖、糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的发生，这种影响甚至会持续好几代人。而胎儿时期是受宫内生长环境和能量代谢障碍影响的脆弱时期。由此推论胎儿发育过程中，脂肪组织过多会导致与成人相同的病理生理过程，如出现胎儿期的胰岛素抵抗。本研究旨在通过检测脐带血糖和胰岛素的浓度，考察肥胖母亲的胎儿在子宫内是否出现胰岛素抵抗。

由于糖异生所需的酶磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK)直至出生后才增加，因此通过脐带血估计的胰岛素抵抗主要反映外周而非肝胰岛素抵抗，故其测量值会低于实际水平[14]。但目前研究胎儿和新生儿代谢状态的文献中，对于胰岛素抵抗的测量方法较少。目前的研究一般都采用这种检测方法[15]作为胎儿胰岛素抵抗水平的合理估算。本研究是在孕妇空腹状态下采血检测母体的血糖和胰岛素水平。而在宫内发育期间，胎儿主要依靠葡萄糖作为能量的来源。因为妊娠晚期母体肝葡萄糖产量增加30%[16]，因此即使在孕妇禁食期间也存在稳定的葡萄糖供应。

妊娠期母体胰岛素抵抗导致脂肪分解增加，作为胎儿脂肪生成底物的游离脂肪酸也会增加。同时，胰岛素的合成代谢作用增强有助于增加子胎儿的脂肪量。Susa等[17]研究表明，在不改变母体饮食的情况下，在恒河猴胎儿体内植入一个输送胰岛素的Alzet泵可以促进胎儿生长，包括脂肪组织的增加。胎儿的高胰岛素血症可导致胎儿过度生长，这一现象在糖尿病孕产妇的胎儿表现更为突出[18]。肥胖孕妇胎儿研究队列中，发现脐带胰岛素也有类似的增加。胎儿肥胖与胎儿胰岛素抵抗的增加密切相关。同时，母体肥胖与胎儿胰岛素抵抗也具有强烈的正相关性。这些数据表明，与胎儿胰岛素抵抗有关的遗传或潜在表观遗传因子的可能在发挥作用。

本研究中，肥胖组产妇的血清IL-6和CRP含量均高于偏瘦产妇组，但肥胖组产妇胎儿脐带血中仅IL-6含量高于偏瘦组产妇的胎儿。除了胎儿脂肪组织合成的瘦素外，胎儿循环细胞因子与胰岛素抵抗无相关性。目前尚无证据表明肥胖胎儿的白色脂肪组织炎症与肥胖成年个体相似。然而，胰岛素抵抗儿童的白色脂肪组织中存在巨噬细胞浸润[19]。这表明发生胰岛素抵抗的胎儿存在轻度的炎症反应。肥胖女性的妊娠期均具有炎症特征，孕妇肥胖除了使正常妊娠的胰岛素抵抗显著增加60%外，还会导致炎症状态的增加[3]。但是大多数细胞因子不会通过胎盘屏障，因此肥胖相关的母体炎症不会直接转化为胎儿炎症，母体和胎儿之间炎症状态传递的机理尚需深入研究。Mingrone等[20]报告称肥胖女性后代的胰岛素抵抗显着高于偏瘦孕妇的后代。同样有研究报道，与非肥胖组新生儿相比，糖耐量值正常的肥胖母亲的新生儿在11岁时发生代谢综合征的风险增加了近两倍(OR=1.81，95%CI:1.03～3.19)[21]。本研究将这些风险发生的起始时间扩展至产前发育期，并强调肥胖母亲的胎儿已代表一个患有晚期疾病的高风险群体。但本研究尚无法回答胎儿体脂肪过多是否是胰岛素抵抗的直接原因。了解胎儿在营养丰富的环境中形成胰岛素抵抗的机制尚需要深入研究母体和胎儿相互作用的潜在遗传倾向、病理和生理学机制。

综上所述，母亲肥胖会给子代带来巨大的风险，并在胎儿出生前，就已存在显著的代谢性损害。因此，需在围产期进行介入预防肥胖带来的医学相关问题。