北京市海淀區(qū)妊娠期糖尿病和健康孕婦膳食頻次與頭發(fā)中錫水平的關(guān)聯(lián)研究

賈曉倩 任夢(mèng)圓 楊海珊 王斌 張樂 王佳楣 李澤武 劉淑玉 李智文 劉曉紅

近年來，隨著疾病病因研究的不斷深入，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染物可能是多種疾病的重要危險(xiǎn)因素[1-2]。錫(Stannum，Sn)是一種廣泛存在于自然界中的重金屬，世界衛(wèi)生組織將其列入具有潛在毒性的物質(zhì)行列[3]。錫有無機(jī)錫和有機(jī)錫兩種存在形式，飲食是非職業(yè)人群錫暴露的重要途徑，罐裝食物和海產(chǎn)品被認(rèn)為分別是無機(jī)錫和有機(jī)錫的重要來源[4-5]。二者毒性效應(yīng)有所不同，高暴露于無機(jī)錫可能會(huì)引起胃腸道功能異常[6]，而有機(jī)錫暴露則可能引起機(jī)體代謝和神經(jīng)系統(tǒng)不良反應(yīng)[7,8]。一項(xiàng)針對(duì)中國(guó)焦?fàn)t工人的研究發(fā)現(xiàn)，尿液中的錫含量與空腹血糖水平升高有關(guān)[9]；此外，另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境中的錫暴露與美國(guó)成年人的糖尿病發(fā)生顯著相關(guān)[10]?？梢?，對(duì)于一般人群，糖代謝異常者體內(nèi)的錫元素水平有所升高，但妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus, GDM)和健康孕婦這一特殊人群體內(nèi)錫元素水平是否不同尚不明確。本研究旨在描述北京市海淀區(qū)GDM孕婦與健康孕婦頭發(fā)中錫元素的水平，并探討孕婦膳食頻次與體內(nèi)錫含量之間的關(guān)系，為GDM的病因研究以及防治工作提供依據(jù)。

對(duì)象與方法

一、人群募集

研究對(duì)象來源于2017年10月—2018年10月在北京市海淀區(qū)婦幼保健院參加孕期建檔課程的孕婦，符合以下納入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)被募集：(1)在該院建立了孕期健康檔案，并計(jì)劃在該院進(jìn)行后續(xù)健康管理和分娩；(2)孕周小于20周；(3)同意將孕期常規(guī)檢查剩余血樣和發(fā)樣用于本研究，并填寫知情同意書。原隊(duì)列共納入符合標(biāo)準(zhǔn)的研究對(duì)象2 731人，其中2 228人提供了頭發(fā)標(biāo)本。在此隊(duì)列的基礎(chǔ)上開展了本次巢式病例對(duì)照研究設(shè)計(jì)。本研究排除標(biāo)準(zhǔn)為：(1)無頭發(fā)標(biāo)本者；(2)自報(bào)有孕前糖尿病史或一級(jí)糖尿病家族史者；(3)無孕24 ～ 28周75 g口服糖耐量試驗(yàn)(oral glucose tolerance test, OGTT)結(jié)果者。其中，有符合標(biāo)準(zhǔn)的GDM孕婦354人，按照病例∶對(duì)照=1∶1的比例使用隨機(jī)數(shù)字法隨機(jī)挑選出對(duì)照354人，對(duì)其標(biāo)本進(jìn)行分析。剔除頭發(fā)標(biāo)本量不足者，最終有335名病例和343名對(duì)照完成了標(biāo)本測(cè)定。本研究已通過北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批件號(hào)：IRB00001052-17028)。

二、方法

1.一般人口學(xué)特征及膳食頻次調(diào)查：孕婦在孕早期參加孕期建檔課程時(shí)，如果符合納入標(biāo)準(zhǔn)，則由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的工作人員進(jìn)行知情同意，在簽署知情同意書后通過專門設(shè)計(jì)的問卷收集一般人口學(xué)特征及近一月內(nèi)的膳食頻次。一般人口學(xué)特征包括孕婦年齡、民族、受教育程度、職業(yè)、身高、孕前體重、末次月經(jīng)日期、孕次等；膳食種類包括近一個(gè)月內(nèi)食用肉類及制品、水產(chǎn)品、新鮮蔬菜、新鮮水果、油炸食品(如薯?xiàng)l、油條、炸雞、炸春卷等)、火上燒烤或熏制食品(如烤肉串、臘肉等)、腌制食品(如咸菜、松花蛋、咸魚、泡菜等)、甜點(diǎn)、碳酸飲料(可樂、汽水等)以及飲用水類型(自來水、純凈水和其它)。頻率為“未食用”“<1次/周”“次/周”。最終，根據(jù)各食物實(shí)際食用情況，將肉類及制品、水產(chǎn)品、油炸食品、火上燒烤或熏制食品、腌制食品、甜點(diǎn)以及碳酸飲料分為不食用(<1次/周)和食用(≥1次/周)組，將新鮮蔬菜和水果的食用頻率分為每周≤5次和每周≥6次。孕婦身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)使用孕前體重(kg)/身高(m)2進(jìn)行計(jì)算，并按照是否超過正常體重標(biāo)準(zhǔn)分為BMI≥24 kg/m2組和BMI <24 kg/m2組。

2.OGTT檢查：孕婦于孕24～28周在該院進(jìn)行常規(guī)75g-OGTT來確定是否患有GDM，采用國(guó)際糖尿病與妊娠研究協(xié)會(huì)及美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)推薦的診斷標(biāo)準(zhǔn)[11-12]進(jìn)行判定：即空腹血糖≥5.1 mmol/L,或服糖后1 h血糖≥10 mmol/L，或服糖后2 h血糖≥8.5 mmol/L，即被診斷為患有GDM。

3.頭發(fā)標(biāo)本采集及金屬含量測(cè)定：在孕婦招募時(shí)，征得本人同意并簽署知情同意書后，由接受過專業(yè)培訓(xùn)的調(diào)查員使用不銹鋼剪刀，從其腦后枕部貼近頭皮處，剪取適量發(fā)樣，固定發(fā)根，裝入聚乙烯自封袋中，并標(biāo)記孕婦姓名與病歷號(hào)，完成頭發(fā)樣本采集。保存于-80 ℃低溫冰箱中，直至使用時(shí)才可取出。將發(fā)樣從發(fā)根處剪取24 cm(不足24 cm者全部剪取并記錄實(shí)際長(zhǎng)度)，剪碎、清洗、凍干、研磨并充分混勻后，取60 mg發(fā)樣用0.6 mL濃硝酸于100 ℃硝化1 h，加入5.4mL超純水稀釋10倍，混勻。采用電感耦合-等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS，型號(hào)Nexion350x：德國(guó)PerkinElmer公司)進(jìn)行錫元素的測(cè)定。霧化氣流：0.82 L/min，輔助氣流：1.2 L/min，等離子體氣流量：18.0 L/min，射頻發(fā)生器功率：1 250 W，駐留時(shí)間：50 ms，掃描模式：峰跳躍模式。

4.統(tǒng)計(jì)分析：使用SAS Studio University Edition?完成。使用Pearson卡方檢驗(yàn)和Kruskal-Wallis檢驗(yàn)(受教育程度)比較病例和對(duì)照組一般人口學(xué)特征是否有差異。由于錫元素濃度不服從正態(tài)分布，因此使用中位數(shù)(四分位間距)描述元素分布，使用Mann-Whitney U檢驗(yàn)和Kruskal-Wallis檢驗(yàn)比較不同人群錫元素暴露水平差異。按照該人群錫濃度的中位數(shù)分為高暴露組和低暴露組，使用二元Logistic回歸，調(diào)整孕婦年齡、孕前BMI、是否患有GDM以及頭發(fā)長(zhǎng)度后，計(jì)算膳食頻次與錫元素暴露之間的關(guān)系。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、人口學(xué)特征

本研究共有335名GDM病例和343名對(duì)照進(jìn)行元素測(cè)定并最終納入分析。GDM病例組的超重比例(28.1%)高于對(duì)照組(17.0%)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；病例組的頭發(fā)錫含量(中位數(shù)為0.17 μg/g)高于對(duì)照組(中位數(shù)為0.14 μg/g)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。兩組孕婦的年齡、民族、職業(yè)、受教育程度以及產(chǎn)次差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

表1 GDM病例組與對(duì)照組的基本人口學(xué)特征比較 [例(%)]Table 1 Characteristics of pregnant women in GDM group and control group [n(%)]

二、病例與對(duì)照組內(nèi)各人群錫元素暴露水平比較

35歲以下孕婦頭發(fā)中的錫濃度在病例組高于對(duì)照組(0.17和0.14 μg/g)，且均高于35歲以上組(0.14和0.13 μg/g)；超重組孕婦發(fā)錫濃度在病例組高于對(duì)照組(0.17和0.16 μg/g)，且略高于未超重組(0.17和0.13 μg/g)；從事工商服務(wù)業(yè)、公共職務(wù)和其它職業(yè)的孕婦病例組發(fā)錫濃度高于對(duì)照組(0.19和0.15 μg/g，0.15和0.13 μg/g，0.18和0.15 μg/g)；各學(xué)歷水平組孕婦發(fā)錫濃度病例組也均高于對(duì)照組(0.15和0.14 μg/g，0.17和0.14 μg/g，0.17和0.13 μg/g)；此外，經(jīng)產(chǎn)婦病例組發(fā)錫濃度高于對(duì)照組(0.21和0.15 μg/g)，且均高于初產(chǎn)婦組(0.16和0.14 μg/g)。總體來看，病例組的發(fā)錫含量高于對(duì)照組，但以上差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。具體結(jié)果見表2。

表2 GDM病例組與對(duì)照組內(nèi)不同特征孕婦錫元素水平(μg/g)Table 2 Concentration of Sn in pregnant women with different characteristics in the GDM and control group(μg/g)

三、頭發(fā)錫元素濃度與膳食頻次之間的關(guān)系

根據(jù)該孕婦人群頭發(fā)中錫元素的中位數(shù)(0.15 μg/g)，將孕婦分為高暴露組和低暴露組，表3展示了孕婦膳食頻次和錫暴露之間的關(guān)系。調(diào)整孕婦年齡、孕前BMI、是否患有GDM以及頭發(fā)長(zhǎng)度之后，結(jié)果顯示食用油炸食品是錫高暴露的危險(xiǎn)因素(OR=1.53, 95%CI: 1.04 ～ 2.27)，肉類及制品、水產(chǎn)品、新鮮蔬菜、新鮮水果、火上燒烤或熏制食品、腌制食品、甜點(diǎn)和碳酸飲料的食用與錫暴露未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的關(guān)聯(lián)。

表3 孕婦頭發(fā)中錫水平與膳食頻次的關(guān)系Table 3 Relationship between Sn in pregnant women′s hair and dietary frequency

討 論

本研究基于原隊(duì)列人群進(jìn)行巢式病例對(duì)照設(shè)計(jì)，測(cè)定GDM病例組與對(duì)照組孕婦頭發(fā)中錫元素的暴露水平，并探討孕婦飲食習(xí)慣與錫元素暴露之間的關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)，GDM病例組的發(fā)錫含量高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在病例組和對(duì)照組中，不同年齡、孕前BMI、民族、職業(yè)、受教育程度以及不同產(chǎn)次孕婦頭發(fā)中的錫元素濃度均無明顯差異。孕婦頭發(fā)中錫濃度升高與食用油炸食品顯著相關(guān)，而與食用肉類及制品、水產(chǎn)品、新鮮蔬菜、新鮮水果、火上燒烤或熏制食品、腌制食品、甜點(diǎn)和碳酸飲料無關(guān)。

本研究對(duì)GDM孕婦與健康孕婦頭發(fā)中錫的長(zhǎng)期暴露情況進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示病例組的暴露水平顯著高于對(duì)照組，提示錫暴露可能是GDM的危險(xiǎn)因素之一。既往少有研究報(bào)道錫與GDM的關(guān)聯(lián)，但Liu等人[10]的研究發(fā)現(xiàn)錫暴露與美國(guó)成年人的糖尿病發(fā)生顯著相關(guān)，且有研究發(fā)現(xiàn)錫可以引起胰島β細(xì)胞功能障礙[13]，抑制胰島素釋放[14]。為進(jìn)一步研究錫與GDM的關(guān)聯(lián)提供了理論依據(jù)。

對(duì)照組(健康)孕婦頭發(fā)中錫元素的含量為0.14 μg/g，遠(yuǎn)低于周珊珊等研究[15]中報(bào)道的內(nèi)蒙古興和縣育齡婦女頭發(fā)中的錫含量2.35～2.62 μg/g，略低于陳小紅等[16]報(bào)道的福建省分娩心臟健康胎兒孕婦的發(fā)錫含量0.163 μg/g。這可能與各地人群的生活環(huán)境、飲食習(xí)慣等的差異有關(guān)，說明北京市海淀區(qū)的孕婦暴露水平較低。另外，周珊珊等[15]的研究認(rèn)為產(chǎn)次越多的孕婦頭發(fā)中錫的含量越低，但本研究人群中初產(chǎn)婦與經(jīng)產(chǎn)婦發(fā)錫暴露水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

錫在自然界中廣泛存在，與人們的生活息息相關(guān)。無機(jī)錫被廣泛應(yīng)用于罐頭食品、罐裝飲料等外包裝的保護(hù)層中[17]，有機(jī)錫是聚氯乙烯塑料中廣泛應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑的添加劑[18-19]。李敏等的研究[20]對(duì)北京市2017年市售罐頭進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)金屬罐裝罐頭中錫含量較高，長(zhǎng)期食用具有一定風(fēng)險(xiǎn)。本研究未收集金屬罐裝食品與飲料的食用情況，但分析中未發(fā)現(xiàn)食用腌制食品和飲用碳酸飲料(可能為金屬罐裝)與孕婦頭發(fā)中錫元素含量相關(guān)，且上述李敏等人的研究中發(fā)現(xiàn)金屬包裝罐頭食品中的錫(30 mg/kg)高于非金屬包裝罐頭食品(<1 mg/kg)，但遠(yuǎn)低于食品中污染物限量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(250 mg/kg)，因此尚無大的食用風(fēng)險(xiǎn)[20]。此外，結(jié)果顯示食用油炸食品可以顯著增加孕婦體內(nèi)錫的暴露水平，推測(cè)可能與油炸過程中金屬容器和餐具中的錫溶出有關(guān)。

本研究具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，GDM組和對(duì)照組孕婦來源于同一隊(duì)列，兩組孕婦基本特征相似，均衡可比；其次，頭發(fā)樣品為無創(chuàng)收集，孕婦配合度高，按照頭發(fā)約為1 cm/月的生長(zhǎng)速度，本研究大部分使用24 cm頭發(fā)，可以代表過去兩年的長(zhǎng)期內(nèi)暴露水平，穩(wěn)定統(tǒng)一。本研究也存在以下不足：首先，僅對(duì)挑選出的GDM病例和對(duì)照人群進(jìn)行了元素測(cè)定，未對(duì)全部人群進(jìn)行測(cè)定，但對(duì)照是從健康孕婦中隨機(jī)挑選所得，故能在一定程度上代表北京市海淀區(qū)健康孕婦的暴露水平；其次，本研究未收集當(dāng)?shù)氐目諝馕廴厩闆r，因此無法探討空氣暴露狀況對(duì)頭發(fā)中錫元素的影響；此外，使用問卷對(duì)孕婦近一個(gè)月內(nèi)的膳食頻次進(jìn)行收集，使用24 cm頭發(fā)標(biāo)本測(cè)定的錫元素的長(zhǎng)期暴露水平，二者在時(shí)間上不完全匹配，但本研究作為一個(gè)探索性研究，假設(shè)該人群的生活條件較為穩(wěn)定，最近一個(gè)月的暴露情況易于回憶，因此，通過使用此相關(guān)分析篩查可能的暴露來源。

綜上，北京市海淀區(qū)孕婦頭發(fā)中錫暴露水平較低，GDM組的暴露水平高于對(duì)照組，且食用油炸食品是錫暴露的危險(xiǎn)因素，未發(fā)現(xiàn)其他膳食攝入頻次影響孕婦頭發(fā)中錫的暴露水平。提示孕婦從孕早期開始便可以通過降低油炸食品的攝入頻次，減少錫的暴露水平，從而進(jìn)一步降低GDM的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。錫與GDM關(guān)系及其致病機(jī)制有待進(jìn)一步的研究。