广州孕妇孕期硒暴露水平与孕晚期胎儿头围的关系

陈邓周，王嘉琪，周鹤，董墨染，刘欣，马文军，张波，刘涛，曾转萍

1.广东药科大学公共卫生学院，广东 广州 510310

2.广东省疾病预防控制中心广东省公共卫生研究院，广东 广州 511430

3.南方医科大学公共卫生学院，广东 广州 510515

硒（selenium，Se）是人体中必不可少的微量元素［1］，存在于地壳中，可通过土壤进入水和食物链［2-3］。人体血浆中硒的正常水平低于100 µg·L-1，尿液中的浓度在10～85 µg·L-1之间［4］。由于环境污染，中国沿海与河口地区的微量金属含量升高［5］，同时，沿海地区居民的日常饮食常常含有海鲜，而海鲜是硒摄入的主要来源［6］。因此长期在沿海地区生活人群的硒暴露可能过量。过量摄入硒会造成硒中毒，急性硒中毒引起呼吸窘迫、腹痛、腹泻等，慢性硒中毒会引起肝脏、心脏和肾脏等全身多个脏器的损伤［7-8］。硒通过形成氨基酸硒代半胱氨酸参与人体的抗氧化和抗炎过程［4］，并在维持硒依赖性谷胱甘肽过氧化物酶活性中起重要作用［9］。先前的研究已经观察到硒缺乏会导致流产、先兆子痫和不利的儿童神经发育［7-8，10］。但是，孕妇暴露于过量的硒也会产生毒性。研究发现，过量的硒暴露可能会增加宫内生长受限、早产［11］和头围减小的风险［2］。尽管人们对硒致健康的影响进行了广泛研究，但很少有研究分析孕期孕妇硒暴露与胎儿发育之间的关系。

生命早期的人体测量指标可预测不良的妊娠结局，这与婴儿期以及以后生命中的其他慢性疾病的高死亡率、发病率和致残率相关［12］。胎儿的头围（head circumstance）与其脑总量之间有着密切的关系［13］，头围大小直接影响胎儿的神经发育［14］。重金属污染是导致胎儿头围减小的危险因素之一，许多研究发现了头围减小和镉（Cd）、铑（Rh）和铅（Pb）的关系［15-17］。然而，硒暴露与头围的关系仍不清楚。因此，有必要研究产前硒暴露对头围的影响，这可以为制定政策控制硒污染和防止硒暴露对胎儿健康的不利影响提供证据。

本研究基于从2016年开始在广州进行的产前环境和后代健康的出生队列（Birth Cohort Study on Prenatal Environments and Offspring Health，PEOH 出生队列），探讨孕妇孕期硒暴露与孕晚期胎儿的头围的关系。

1 对象与方法

1.1 研究对象选择

所有研究对象来自在广州开展的PEOH 出生队列。选择广州市番禺中心医院作为研究地点，从2016年1月—2017年6月期间在产前保健门诊招募孕妇，纳入标准如下：（1）孕周<13周；（2）年龄>18岁且<50岁；（3）无甲亢、心脏病、慢性肾脏疾病、肺结核、精神疾病等严重疾病。排除标准为：（1）从事硒暴露相关工作；（2）有沟通困难。

该研究得到广东省疾病预防控制中心伦理审查委员会的批准（批准号：W96-027E），所有参与者均签署知情同意书。这项PEOH 出生队列研究已在中国临床试验注册中心进行了注册（注册号：ChiCTRROC-17013496）。

1.2 基线调查、随访和结局指标

所有研究对象均在孕早期（孕周<13 周）被纳入研究，并进行基于面对面采访式的问卷调查，内容包括孕妇的人口社会学特征、生活行为、活动模式、家庭住址、工作地址、家庭环境、饮食和疾病史等，要求对完成基线调查的所有参与者收集15.0 mL 尿液，并为他们建立随访档案。在孕晚期（孕周≥28 周）对每个参与者进行随访，完成第二轮问卷调查，并向每位参与者收集15.0 mL 的尿液。后从医院信息系统中提取参与者的产前护理记录。

选取孕妇在孕晚期（孕周≥28 周）对胎儿进行超声检查的产检信息，记录胎儿头围，单位为mm。

1.3 研究对象筛选结果

基线调查共招募了4 928 名孕妇，随访到4 279 名孕妇（86.8%）。根据是否提供尿样及所有资料的完整性，孕早期和孕晚期分别剔除部分对象后，最终本研究共纳入2 739 名孕妇。其中：孕早期剔除2 141 人，其中未采集孕早期尿样的孕妇2 053 人，缺失信息包括孕晚期胎儿头围（50 人）、胎儿性别（1 人）、孕前体重指数（body mass index，BMI）（2 人）以及多胎妊娠（35 人），共88 人，最后共2 138 名孕妇被纳入分析孕早期硒暴露与孕晚期胎儿头围的关系；孕晚期共剔除2 896 人，其中未采集孕晚期尿样的孕妇2 827 人，缺失信息包括孕晚期胎儿头围（36人）、胎儿性别（2人）、孕前BMI（3 人）、孕周（16 人）和多胎妊娠（12 人），共69 人，最后共1 383 名孕妇被纳入分析孕晚期硒暴露与孕晚期胎儿头围的关系。研究对象排除与纳入流程见图1。纳入与排除的研究对象的基本特征比较请见补充材料（www.jeom.org/article/cn/10.13213/j.cnki.jeom.2021.20431）。

图1 研究对象排除与纳入流程图Figure 1 Flow chart of subject exclusion and inclusion

1.4 尿硒和肌酐浓度测定

分别在孕早期和孕晚期收集孕妇的尿液，并将所有收集的尿液样本保存在-80℃的聚丙烯试管中。在测量之前，所有尿液样品均在室温下完全融化。根据尿液金属和肌酐浓度测量的详细方法［18］，在广东省疾病预防控制中心的实验室使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）（Agilent 7700x，安捷伦科技公司，中国）测量尿液中的硒浓度。ICP-MS 的测量条件包括RF功率1 550 W，等离子气体流量15.00 L·min-1，载气流量1.14 L·min-1，氦气流量4.5 L·min-1等。硒的检出限为0.1 µg·L-1，未检测到的样品被推定为检测限的一半。采用尿肌酐来校准尿中硒的浓度。根据改良的Jaffe反应，通过自动生化分析仪（Hitachi 7600-020，日本）检测尿肌酐浓度，以校正尿量差异和个体差异。通过尿肌酐校正的尿硒质量分数（后称：浓度；计量单位为：µg·g-1，以肌酐计；后同），以ωSe表示。

1.5 协变量

根据以往的研究［11，19-20］，以下变量被视为潜在的混杂因素：孕妇年龄、教育和家庭收入、孕前BMI、胎次、孕周数、胎儿性别、二手烟暴露、钙片的摄入和肉与海鲜的摄入，并在多因素分析中作为协变量进行校正。

1.6 统计学分析

正态分布资料采用均数±标准差（±s）表示，并采用方差分析或t检验来比较各组的分布差异；偏态分布资料采用中位数（M）和第25、75 百分位数（P25、P75）。由于尿肌酐校正的硒浓度（ωSe）呈偏态分布，以自然对数进行数据转换，即lnωSe。根据lnωSe的四分位数将硒浓度分为四组（Q1～Q4）。采用多重线性回归模型估计lnωSe与孕晚期胎儿头围的关系。报告lnωSe每增加一个单位时，孕晚期胎儿头围的变化b及其95%可信区间（CI）；与Q1 组的lnωSe相比，Q2、Q3和Q4 组lnωSe的孕妇，其孕晚期胎儿头围的变化b（95%CI）；进一步按性别分层，研究不同尿硒暴露水平者不同性别胎儿孕晚期头围的差异，以及男胎与女胎之间的变化差异，以b（95%CI）表示。

所有分析均在R3.6.1 进行。统计检验为双侧检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 孕妇不同特征分布及相应孕晚期胎儿头围

在最终纳入的2 739 位孕妇中，年龄≥30 岁的有1 926人（70.3%），教育程度在高中及以上的有2 313人（84.4%），孕周≥37 周的有2 637 人（96.3%），男胎有1 474 人（53.8%），怀孕期间有二手烟暴露的有871 人（31.8%）。孕晚期胎儿头围的±s为（218.1±41.4）mm。受访者的一般特征分布及相应孕晚期胎儿头围见表1。孕早期和孕晚期孕妇硒暴露水平的中位数分别为38.5 µg·g-1和38.9 µg·g-1，如表2。

表1 不同特征研究对象分布及其孕晚期胎儿头围的比较Table 1 Distribution of subjects with different characteristics and fetal head circumference in the third trimester

续表1

表2 孕妇孕早期和孕晚期的尿硒水平Table 2 Distribution of urinary selenium levels of pregnant women in the first and the third trimesters

相关性分析表明，孕晚期胎儿的头围与孕早期的lnωSe水平（r=-0.001 8，P= 0.958）、孕晚期lnωSe水平（r=-0.029 0，P=0.418）均无相关关系，孕早期的lnωSe水平与孕晚期lnωSe水平呈正相关（r=0.109 4，P=0.002）。

2.2 孕妇孕早、晚期硒暴露与孕晚期胎儿头围的关系

表3 显示了未校正和校正的孕妇孕早、晚期硒暴露与孕晚期胎儿头围的关系。孕晚期孕妇尿液lnωSe每增加1 个单位，胎儿孕晚期头围减小值及其95%CI为7.04（3.41～10.67）mm（P< 0.001）。此外，lnωSe作为分类变量分析时，与lnωSe的Q1 组相比，Q2 组的b及其95%CI为-5.40（-12.36～1.53）（P=0.127），Q3 组为-10.68（-17.59～-3.78）（P= 0.002），Q4 组为-19.47（-26.43～-12.50）（P< 0.001）；与低水平硒暴露相比，高水平硒暴露的孕晚期胎儿头围减小更大，且趋势分析具有统计学意义［-6.60（-4.41～-8.78）（P< 0.001）］。但未观察到孕早期孕妇硒暴露与孕晚期胎儿头围的关联有统计学意义。

表3 孕妇孕期硒暴露水平与孕晚期胎儿头围的关系Table 3 Relationship between selenium exposure level during pregnancy and fetal head circumference in the third trimester

2.3 孕晚期孕妇硒暴露与男、女胎孕晚期头围的关系

表4显示了校正的孕晚期硒暴露与不同性别胎儿孕晚期头围的关系。校正混杂因素后，孕晚期硒暴露与男胎和女胎的头围均呈现减小状态且有统计学关联。孕妇尿液lnωSe每增加1个单位，男胎和女胎的孕晚期头围均有减小。当lnωSe浓度作为分类变量分析时，无论男、女胎，与Q1组相比，Q3、Q4组孕晚期胎儿头围均有减小，但Q2组变化未见统计学意义。趋势性分析男、女胎也均具有统计学意义。男胎与女胎之间的孕晚期头围差异为6.24（1.69～10.79）mm。

表4 孕妇孕晚期硒暴露水平与不同性别胎儿孕晚期头围的关系Table 4 Sex-specific relationship between selenium exposure level in the third trimester and fetal head circumference in the third trimester

3 讨论

本次研究通过一项前瞻性出生队列研究评估了孕妇不同孕期硒暴露对孕晚期胎儿头围的影响，发现孕妇孕晚期的尿硒暴露水平与孕晚期胎儿头围的减小相关，提示孕妇孕晚期较高水平的尿硒暴露可能是影响胎儿生长发育的不良因素。

硒虽然是人群必需微量营养素，但是其安全剂量范围很小，少量或过量摄入均会产生毒性［7，21-22］。目前较少研究探索孕妇孕期硒暴露对胎儿头围的影响，Lozano 等［3］和Tian 等［1］的研究发现孕妇孕期硒暴露与婴儿出生头围呈负相关，这与本次研究的发现相似；但Mikelson 等［15］的研究未发现孕妇孕期硒暴露与婴儿出生头围相关。这些研究发现的不同可能是研究设计、暴露评估方法、研究人群和孕期硒暴露水平等不同所导致。其中，孕期硒暴露水平可能更为重要。此外，一些研究还测量了各种组织（包括尿液，脐带血和胎盘组织）中的硒暴露水平，这也可能导致硒暴露与胎盘重量之间的关系发生变化。例如，有研究发现孕妇的尿液和脐带血样品的硒水平有差异［19］。

本次研究发现孕晚期低水平硒暴露与胎儿头围的关系无统计学意义，高水平的硒暴露会导致头围减小。这可能是因为广州作为沿海城市，这里的孕妇摄入较多含硒食物，如海鲜［6，23］，导致孕妇在孕期硒暴露水平较高，产生了一定影响。目前对孕妇孕期硒暴露水平与胎儿头围关系的生物学机制尚未明晰。Tang等［2］发现在孕晚期孕妇硒暴露水平与新生儿的头围呈负相关。孕晚期是胎儿头围快速生长发育的时期，对其发育的子宫环境比较敏感。一种可能的机制是硒通过降低细胞色素C 氧化酶的活性而导致的氧化应激反应［11］。高水平硒暴露会降低细胞色素C 氧化酶的活性，可能导致胎盘缺氧并影响其正常功能，并最终导致胎儿头围减小［24-26］。另外，硒浓度的增加可能导致人体中铜和锌的浓度降低，并间接影响超氧化物歧化酶的产生［27］，这与胎盘的抗氧化功能密切相关，并最终限制了胎儿的生长［28］。

本研究还发现，孕晚期尿硒暴露水平与男胎、女胎的头围减小风险增高有统计学关联，且女胎的关联程度比男胎的更高。目前还没有孕晚期尿硒暴露水平对不同性别胎儿影响的研究，但有研究表明，在面对不良的子宫环境时，不同性别的胎儿反应不同，男胎会继续发育而产生更高的后续风险，女胎则会减小宫内生长以适应不良的子宫环境［29］。因此在孕期硒暴露较高的情况下，男胎头围可能保持生长，但导致男胎的不良妊娠结局风险增大；女胎头围则可能减缓生长。潜在的生物学机制可能是男胎和女胎在怀孕期间应对不良子宫环境的方式不同，这种差异很可能是由胎盘介导的，并且由胎盘基因、蛋白质、类固醇和结构的调控和表达中的性别特异性差异所造成。在应对母亲的不良子宫环境时，女胎胎盘产生了多种基因改变，这些基因改变与许多信号网络相互连接，其中一些基因的改变可能导致生长缓慢，而男胎则只是最小胎盘基因发生改变，这可能使得男胎在不良子宫环境中继续生长。

本研究的优点如下：首先，这是一项前瞻性出生队列研究，该研究可以为孕妇硒暴露与孕晚期胎儿头围的关系提供更充分的证据；其次，通过详细的问卷调查，充分控制了潜在的混杂因素。本研究的局限性在于所有参与者都是从一家医院招募的，这可能会限制研究结果的推广性；第三，较高水平的硒暴露与早产和流产相关［11，22］，这提示较高水平硒暴露的孕妇可能会提前终止妊娠，导致本研究结果可能存在一定的选择偏倚；此外，研究的样本量不足以确定母体硒暴露的安全阈值。

综上所述，本研究通过一项出生队列研究探讨了广州市孕妇孕期硒暴露与孕晚期胎儿头围的关系，发现孕妇孕晚期暴露于较高水平的硒可能与胎儿头围减小有关。建议孕妇孕期应关注微量元素硒暴露对胎儿的影响，合理控制硒的摄入，从而促进优生优育。然而，鉴于本研究可能存在研究对象的选择偏倚等问题，还需要更多的研究来进一步证实孕妇硒暴露与胎儿头围关系，并阐明其中的生物学机制。