孕期叶酸过量补充对子代影响的研究进展

陈万杰综述，储丹丹，陈 晔，顾锦华审校

0 引 言

从上世纪90年代开始，美国、加拿大等多个国家和地区开始实行强制性在谷物添加叶酸(folic acid,FA)的公共措施，以减少神经管缺陷(neural tube defects, NTD)发生；我国从2009年开始启动了一项全国性的公共卫生项目，建议计划怀孕的妇女从孕前3个月到孕12 周，每天服用0.4 mg FA片剂[1]。随着孕期保健意识增强，含FA的各类保健品和补充剂的摄入不断强化，部分人群的血清和红细胞叶酸水平明显升高；过量摄入FA可能导致血流中未代谢的叶酸(unmetabolized folic acid,UMFA)增加[2]。目前，叶酸过量的界定值并未确定。美国医学研究所和欧洲食品安全局建议，FA的摄入上限(upper intake level,UL)为1000 μg，超过UL可能导致或加剧与维生素B12缺乏相关的神经损害[3]。FA补充对后代发生过敏、哮喘，癌症和行为异常等影响的研究结果存在争议；但从剂量或暴露持续时间的角度，人们越来越担心过量补充FA的影响，有必要对围生期FA的临界摄入剂量和暴露时间等进行进一步研究。

1 围生期妇女叶酸补充的作用

1.1 补充叶酸对神经管畸形的预防作用围生期补充叶酸的主要作用是预防和减少NTD，其有效性已经在大量前瞻性和回顾性研究的证据中得到支持。一项中美合作预防NTD的项目组在1993年至1996年间进行了一项前瞻性的研究显示，相对于未服叶酸的对照人群，北方省份的NTD风险降低了79%，南方省份降低了16%[4]。该项目后续的亚组分析发现，叶酸的预防效果在性别上存在差异，其中女性胎儿的NTD的下降幅度(7.6‰)明显高于男性(和2.8‰)[5]。叶酸补充可以显著降低NTD的再发风险，在美国，有NTD背景的孕妇复发率约为3%， 而再次妊娠时使用更高剂量的叶酸(4 mg/d)可减低85%至100%的复发风险[6]。然而，目前叶酸预防NTD的机制尚不清楚，引发NTD风险的叶酸特定代谢途径还不明确，这限制了精确评估NTD风险，并采取针对性对策的能力。

1.2叶酸对其他妊娠结局的改善作用除了预防NTD，补充叶酸还可能改善其他妊娠结局，但现有证据不足以支持这方面的明确获益。2015年Cochrane的一篇系统评价显示，叶酸补充与早产、唇腭裂、先天性心血管畸形等风险降低无显著相关[7]。而加拿大妇产医师协会的指南认为，某些先天性缺陷如心脏缺陷、唇腭裂、泌尿道缺陷和肢体缩短缺陷可能为叶酸敏感性先天畸形，在叶酸强化后这些先天性缺陷的发病率出现了下降[8]。北美洲、欧洲、亚洲的多项研究提示叶酸补充与降低先天性心脏畸形(congenital heart defects,CHD)存在关联[9-11]，目前发现的潜在机制可能与叶酸代谢酶基因，亚甲基四氢叶酸还原酶MTHFR C677T多态性有关[12]；另外一种叶酸代谢酶甲硫氨酸还原酶基因的突变会通过遗传方式导致子代CHD风险的增加[13]。一项荟萃分析显示，叶酸补充可能与子代唇腭裂风险降低相关，但因证据偏倚较高和混杂因素使结论可信度降低[14]。最新的一项研究对挪威全国医疗出生登记处1999年至2013年的所有产妇数据进行了回归分析，结果显示叶酸补充与腹壁缺陷、生殖道缺陷以及肢体缺陷的风险降低相关[15]；但以往的一些研究显示这种关联性并不明确[16-18]。至今为止，尚未发现叶酸补充在唐氏综合征、睾丸未降以及幽门狭窄方面的预防作用[18]。由于相关研究质量较低且样本量不足，证据可信度较低，美国妇产科医师协会不建议增加包含叶酸的膳食和营养补充来预防胎儿生长受限[19]。2016年Cochrane的系统评价发现，补充叶酸对预防自然流产没有明显收益[20]。对于这类高危人群，目前仍建议补充0.4 mg/d的叶酸。

2 叶酸过量补充的现状

2.1 叶酸补充的现状《2017年食品强化计划》报告，已经有75个国家实施了强制性在一种或多种谷物加入叶酸，作为强化补充的措施，但我国及许多欧洲国家仍未实行。美国的食物强化可额外增加138 μg/d的叶酸摄入，从20世纪90年代末开始普及强化饮食的10年后，一般人群血清和红细胞(red blood cell,RBC)叶酸浓度分别增加了2.5倍和1.5倍[21]。在加拿大，一项队列研究(n=1533)显示有87%的妇女叶酸总摄入量大于1.0 mg/d[22]；另外有调查显示，在妊娠12～16周以及36周时，平均RBC叶酸浓度大于2300 nmol/L[23](相当于叶酸摄入量2.3 mg/d)。

2.2体内代谢过程中过量叶酸的产生天然叶酸和人工合成的叶酸进入体内后都将被代谢为5-甲基四氢叶酸发挥生物活性。与天然叶酸不同，合成叶酸必须先通过DHFR还原为四氢叶酸，然后通过亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)将四氢叶酸甲基化为5-甲基四氢叶酸[24]。但与其他哺乳动物不同，人类DHFR活性很低，且个体差异较大[25]。研究显示在剂量超过200～400 μg时，叶酸的吸收和生物代谢能力就可到达饱和[26]。这种代谢过程的局限性导致不能代谢高剂量的叶酸，从而导致循环中出现未代谢的叶酸。Pfeiffer等[27]发现，在强制性谷物添加叶酸后，几乎所有美国儿童和成人的血清样本中都检测到UMFA。Bailey等[25]研究显示每日超过1 mg的叶酸可使血清中UMFA明显增加，并且增加的UMFA可使肝中DHFR活性受到抑制，进一步减弱叶酸代谢和清除能力。

3 过量叶酸对子代的影响

3.1 过量叶酸与自闭症自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD)是神经发育障碍中最普遍的一种，我国儿童的患病率约为1.18‰，且近年来呈逐渐上升趋势。既往研究表明，叶酸作为一碳单位的载体参与基因甲基化过程，适量的叶酸可诱导胚胎神经干细胞增殖，促进其向神经元分化，并可增强γ-氨基丁酸(A型)β1受体的表达，促进胎儿神经系统的发育[28]。多项系统评价也显示，孕期补充叶酸可降低子代ASD的患病率。然而也有不一致的观点，西班牙的一项研究发现，妊娠期摄入高剂量的叶酸(≥5 mg/d)，其子代精神运动发育迟缓的风险增加[29]。Shorter等[30]回顾了近年来的文献后发现，随着叶酸饮食的强化，自闭症的发病风险也相对增加(从2000年的1/250增加到2013年的1/68)。波士顿医学中心的研究发现，围生期叶酸补充剂量与子代ASD发生呈“U形”关系，即在低剂量和高剂量的叶酸补充后，子代ASD发病率出现升高，而中等剂量的叶酸则降低了ASD的发生[31]。Egorova等[32]在最近的研究中发现ASD病例组中更多的母体血液中检测到UMFA，推测可能由于ASD患者普遍存在叶酸抗体FRα，该抗体可阻止叶酸转运通过血脑屏障，是而造成细胞中叶酸不足而血液中叶酸水平很高的原因。我们前期的研究发现，孕期补充过量叶酸改变了子代大脑中ASD相关基因的表达，并诱发了类ASD行为增加[33]。作者分析，叶酸以剂量敏感的方式影响DNA甲基化，但过高剂量的叶酸可能抑制DNA甲基化，需要进一步研究来明确其成因。总之，过量或未代谢的叶酸对基因遗传和神经元发育具有负面影响，对于孕期过多补充叶酸应十分谨慎。

3.2过量叶酸与子代代谢异常印度的一项研究表明，孕期妇女摄入高剂量叶酸后，较高的红细胞叶酸浓度与后代儿童较高的脂肪量和胰岛素抵抗增加相关，叶酸过量导致子代肥胖和2型糖尿病的增加[34]，杨雪等通过动物研究发现[35]，高剂量叶酸通过诱导后代甘油三酯脂酶和脂蛋白脂酶DNA的甲基化水平升高，引起肝甘油三酯脂酶和脂肪脂蛋白脂酶活性降低。Kintaka等[36]研究发现，给予高剂量叶酸的大鼠后代在口服葡萄糖耐量试验时血糖升高，其胰岛素抵抗与胰岛β细胞质量减少，胰岛素分泌降低，以及过量叶酸降低子代肝对葡萄糖的利用率有关。影响可能由于高剂量叶酸降低参与胰岛素分泌β细胞成熟的基因的表达，例如胰岛素表达和转录启动子因子Pdx-1和Ins。

3.3过量叶酸与子代过敏性疾病叶酸在重要生物学机制中的作用，支持了对胎儿免疫反应的潜在影响在生物学上的合理性。叶酸代谢产生的四氢叶酸是合成S-腺苷甲硫氨酸中作为甲基供体，而S-腺苷甲硫氨酸是DNA甲基化的关键甲基来源。研究发现DNA甲基化与其它表观遗传机制一起，会影响T辅助细胞的发生和调节，并可能导致哮喘和过敏性疾病的易感性增加[37]。已有的研究集中在母体产前叶酸摄入量或叶酸水平与儿童呼吸道和特应性疾病的发展的关系。Dunstan等[38]研究发现，妊娠晚期服用高剂量叶酸与婴儿湿疹发生增加有关。目前的流行病学研究中叶酸与子代呼吸系统过敏性疾病关联性并不一致，最近的系统评价认为，妊娠晚期补充高剂量叶酸可能会增加后代发生哮喘等过敏性疾病的风险[39]。

3.4过量叶酸与子代肿瘤由于叶酸在合成快速分裂的细胞中用于DNA合成的核苷酸的作用；以及通过抑制叶酸化学治疗药物(甲氨蝶呤，培美曲塞和5-氟尿嘧啶等)已成功用于治疗多种类型的肿瘤。因此有人担心，通过增加核苷酸合成来促进细胞增殖，过量的叶酸可以增加肿瘤的发生并加快肿瘤生长[40]。Ly等[41]研究发现，在妊娠和哺乳期间暴露于高水平的叶酸(5 mg/kg饮食)可能会增加大鼠后代乳腺肿瘤的风险，这种作用可能部分由于改变DNA甲基化和DNA甲基转移酶活性介导。但需要注意的是，这种促进作用表现为增加后代对化学诱导的乳腺癌致癌作用的敏感性[41]；因为在使用相同高剂量的叶酸后，子代自发性乳腺癌发生率出现下降[42]。另一项研究发现，孕期减少叶酸摄入可降低子代小鼠成髓细胞瘤的发病率[43]。人类资料中并未发现这种消极作用，反而发现叶酸补充可能减少子代脑癌、淋巴细胞白血病等发病率[44-45]。然而，这些研究并未很好的分析叶酸摄入量与儿童肿瘤之间的相关性。孕期过量摄入叶酸与子代肿瘤的关联，需要更多的临床研究来验证。

3.5过量叶酸与子代癫痫叶酸及其相关化合物都是基于L-谷氨酸共轭的蝶酸结构。而谷氨酸是大脑中主要的兴奋性神经递质，叶酸本身已被证明具有兴奋作用[46]。由于早在孕期中期，海马中就存在谷氨酸能突触[47]；并且神经元活性与突触发育之间存在紧密联系，因此在子代神经元发育过程中，叶酸的持续存在可能会改变正常神经网络的平衡。Girotto等[48]的一项动物研究显示，过量补充叶酸增加后代突触传递的物质密度，癫痫发作的阈值降低了42%。因此推断，过量的叶酸可能增加子代癫痫发作的风险。

4 结 语

叶酸对于正常的代谢，繁殖和发育过程是必不可少的，适当补充叶酸可预防NTD，降低心脏缺陷、唇腭裂等先天性畸形发生。然而，长期过量摄入叶酸后，其吸收和代谢达到饱和而在体内蓄积，由此可能增加子代肥胖、2型糖尿病、过敏性疾病、自闭症、癫痫甚至肿瘤疾病的发生风险。 因此，应就叶酸摄入的合理时间和剂量，以及过量补充引起不良妊娠的机制等作进一步研究；对于特殊人群，可通过代谢基因检查和血药浓度监测等手段，实现叶酸补充的精准化。