必需微量金屬元素的胎盤傳輸效能及影響因素分析

王燕俠，劉 倩，毛寶宏，劉 青，劉婧婷，李亞梅

(甘肅省婦幼保健院科研中心，甘肅 蘭州 730050)

鋅(zinc，Zn)、硒(selenium，Se)、銅(copper，Cu)、鉬(molybdenum，Mo)、鉻(chromium，Cr)、鈷(cobalt，Co)、鐵(iron，F(xiàn)e)、碘(iodine，I)是8種人體必需微量金屬元素，是人體生理活性物質(zhì)和有機(jī)結(jié)構(gòu)中的必需成分，該類元素主要通過(guò)食物攝入[1]；與非孕期婦女不同，妊娠婦女生理狀態(tài)及代謝有較大的改變，必需微量元素對(duì)胚胎生長(zhǎng)發(fā)育和母體代謝活動(dòng)均有重要作用[2]。胎盤是保護(hù)胚胎和胎兒免受危害的屏障，通過(guò)采集母血及臍血并進(jìn)行全血微量元素分析，是深入了解胎盤傳輸效能、母兒代謝和營(yíng)養(yǎng)互換的必要手段。

胎盤傳輸效能(placental transfer efficiency，PTE)又被稱為胎盤通透性，是產(chǎn)前金屬元素暴露水平風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)，通過(guò)某元素臍血濃度/母血濃度的比值獲得，以前主要用于環(huán)境健康研究[3-5]。本研究依托于蘭州地區(qū)2012年前瞻性出生隊(duì)列研究，分析母血及新生兒臍血中鋅、鐵、銅、硒、鉬、鉻和鈷水平，利用產(chǎn)時(shí)母胎PTE評(píng)價(jià)母胎必需微量金屬元素營(yíng)養(yǎng)傳遞狀況，以期為預(yù)防母嬰不良妊娠結(jié)局及母胎界面營(yíng)養(yǎng)素失衡提供基礎(chǔ)科學(xué)依據(jù)。

1資料與方法

1.1資料來(lái)源及收集方法

研究對(duì)象資料信息及生物樣本均來(lái)源于2012—2014年在甘肅省婦幼保健院成功建立的“蘭州地區(qū)出生隊(duì)列研究項(xiàng)目”，該隊(duì)列既往通過(guò)“孕婦健康調(diào)查問(wèn)卷”(包括一般人口學(xué)特征、婚育史、個(gè)人生活習(xí)慣、環(huán)境狀況等)對(duì)1萬(wàn)名孕婦于孕期開(kāi)展流行病學(xué)調(diào)查，隨訪記錄妊娠結(jié)局，產(chǎn)時(shí)采集住院分娩孕婦外周靜脈血樣本和新生兒臍帶血樣本，使用不含微量元素的注射器并轉(zhuǎn)移到肝素涂層中通過(guò)反轉(zhuǎn)管混合抗凝管，所有樣本分裝于凍存管后規(guī)范凍存于-80℃深低溫冰箱(DW86L626，海爾)，保存在醫(yī)院科研中心生物樣本庫(kù)。項(xiàng)目經(jīng)甘肅省婦幼保健院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)實(shí)施，所有調(diào)查對(duì)象均簽署知情同意書。

本研究依托于隊(duì)列研究，調(diào)取了孕婦的一般人口學(xué)特征、產(chǎn)時(shí)情況、分娩結(jié)局等記錄信息以探討胎盤傳輸效能及其影響因素。

1.2必需微量金屬元素檢測(cè)

2020年10月至2021年4月，在生物樣本庫(kù)系統(tǒng)抽樣隨機(jī)選擇出院確診為正常妊娠，無(wú)任何基礎(chǔ)疾病、妊娠合并癥及并發(fā)癥，單胎且足月、產(chǎn)時(shí)無(wú)異常狀況的母外周靜脈血及臍血全血生物樣本各100對(duì)，冷鏈運(yùn)輸至中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所采用電感耦合等離子質(zhì)譜系統(tǒng)(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS，Thermo Scientifici CAPRQ，美國(guó)賽默飛公司)進(jìn)行金屬元素檢測(cè)[6]，檢測(cè)前樣本經(jīng)BHW-09A型微波消解儀(上海博通化學(xué)科技有限公司)處理，精確量取200μL全血樣品放入四氟內(nèi)膽中，加入1mL 68%優(yōu)級(jí)純硝酸經(jīng)過(guò)酸純化儀純化后搖勻，密閉入175℃烘箱保持6～8h，冷卻后將提取液轉(zhuǎn)移至10mL試管中，用去離子水稀釋至10mL搖勻后等待上機(jī)測(cè)定，將200μL去離子水按照與血液相同的方法處理后所得為空白溶液。

PTE計(jì)算[3-5]：個(gè)體PTE=臍帶全血個(gè)體金屬元素濃度(μg/L)對(duì)應(yīng)的母體血全血金屬元素濃度(μg/L)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2結(jié)果

2.1母全血和臍血中鋅、鐵、銅、硒、鉬、鉻、鈷濃度檢測(cè)情況

母血的血鋅、銅濃度高于臍血，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為80.30、66.64，P<0.05)；母血的血硒、鉻中值濃度均低于臍血，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z值分別為-5.44、-4.66，P<0.05)。139份母血鈷的中值濃度為0.85μg/L，而對(duì)應(yīng)的樣本臍血鈷濃度檢測(cè)值低于下限；160例母血和臍血的鉬濃度檢測(cè)值均低于下限，見(jiàn)表1。

表1 母血和臍血中鋅、鐵、銅、硒、鉬、鉻、鈷濃度(μg/L)

2.2母血和臍血中必需微量金屬元素PTE分析

個(gè)體間母血和臍血中必需微量金屬元素PTE值差異大。血鋅、鐵、銅、硒、鉻元素的PTE(中值)分別為0.35、1.40、0.50、1.27、1.47，血鋅、銅元素PTE低(<1)，而血鐵、硒、鉻元素PTE高(>1)，見(jiàn)表2。

表2 母血和臍血中必需微量元素PTE分析表

2.3血鋅、鐵、銅、硒、鉻元素PTE影響因素分析

因血中鉬和鈷元素低于檢測(cè)下限值較多，故僅就產(chǎn)時(shí)因素對(duì)血鋅、鐵、銅、硒、鉻元素PTE的影響進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)分娩時(shí)孕婦體重指數(shù)(body mass index，BMI)、分娩方式、是否使用了縮宮素、羊水顏色、羊水量及胎盤重量、胎盤娩出方式等因素與血鋅、鐵、銅、硒、鉻元素PTE無(wú)關(guān)，是否存在胎膜早破與血鋅、鐵、銅、鉻元素PTE無(wú)關(guān)，但與血硒的PTE有關(guān)(Z=-3.12，P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 必需微量金屬元素PTE的影響因素分析

續(xù)表

3討論

隨著孕程進(jìn)展，妊娠婦女通過(guò)胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)供給胎兒生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)，胎盤作為母胎循環(huán)的界面，可調(diào)節(jié)必需金屬微量元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，也阻止重金屬等有毒物質(zhì)傳遞給胎兒[7]。然而，由于胎兒器官的快速發(fā)育，比成人有更高的吸收需求，加之免疫系統(tǒng)發(fā)育不成熟，胎盤對(duì)各類物質(zhì)的吸收和阻斷效能是值得深入探討的重要問(wèn)題[8]。另一方面，在胎盤發(fā)揮傳輸和屏障作用的過(guò)程中，必需金屬微量元素間的吸收也存在協(xié)同或抑制作用，如改善孕婦的銅和硒營(yíng)養(yǎng)狀況，可能會(huì)增強(qiáng)胎盤對(duì)鎘的屏障作用等[9]。產(chǎn)時(shí)必需金屬微量元素在母、胎血中的濃度差異能夠說(shuō)明PTE及相互作用，故此，本研究通過(guò)對(duì)6種必需金屬微量元素的PTE及影響因素評(píng)價(jià)，希望為母胎營(yíng)養(yǎng)等相關(guān)研究提供科學(xué)依據(jù)。

3.1必需金屬微量元素檢測(cè)濃度及PTE水平探討

Chen等[10]報(bào)道，紅細(xì)胞比血漿更能反映某些微量元素從母親到胎兒的胎盤轉(zhuǎn)移，本研究也采用全血而非血漿樣本進(jìn)行必需微量金屬元素檢測(cè)，具有一定的科學(xué)性和可靠性。本研究共測(cè)試194對(duì)母血和臍血樣本，母外周全血和臍帶血的鋅、鐵、銅、硒、鉻檢出率達(dá)100%，部分血樣鈷和鉬檢測(cè)值低于下限值導(dǎo)致血鈷檢出率為71.60%，而血鉬中檢出率僅17.50%。其中，母血與臍血血鋅濃度均值分別為4 809.27μg/L和1 713.27μg/L，母血與臍血血鐵濃度均值分別為317 811.07μg/L和436 418.53μg/L，母血與臍血血銅濃度均值分別為1 063.45μg/L和535.69μg/L。母血鋅、銅濃度均高于臍帶血(P<0.05)，母血鐵濃度比臍血低，與既往文獻(xiàn)報(bào)道“孕婦血清中鐵濃度低于臍帶血”一致[11]。研究還發(fā)現(xiàn)，母全血的硒、鉻中值濃度均低于臍血。母血與臍血的硒、鉻濃度差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。血鉬和鈷因低于檢測(cè)限低限值較多無(wú)法統(tǒng)計(jì)中值濃度，上述檢測(cè)結(jié)果與既往文獻(xiàn)報(bào)道數(shù)據(jù)結(jié)果一致[9]。本文使用PTE作為產(chǎn)前金屬元素暴露水平風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血鋅、鐵、銅、硒、鉻元素PTE(中值)分別為0.35、1.40、0.50、1.27、1.47，血鋅、銅元素PTE低(<1)，而血鐵、硒、鉻元素PTE高(>1)。血鐵、硒、鉻存在高度的母體-胎兒轉(zhuǎn)移，提示胎盤對(duì)血鐵、硒、鉻的保護(hù)作用有限，血鐵、鉻胎盤屏障作用較其他元素差，母嬰轉(zhuǎn)移可能也是早期生命中鐵、硒和鉻暴露的主要來(lái)源，Horan等人[12]的研究顯示，臍帶血中的硒水平高于孕婦，血硒檢測(cè)結(jié)果與Chen等[10]報(bào)道的“硒的母嬰轉(zhuǎn)移是早期生命中硒暴露的主要來(lái)源”結(jié)論也一致，應(yīng)多關(guān)注這3種必需微量元素的日均攝入量的問(wèn)題，以防止攝入過(guò)量導(dǎo)致的危害效應(yīng)。盧婍等[5]研究報(bào)道硒的PTE為0.91，而本研究硒PTE為1.27，不排除個(gè)體間檢測(cè)值離散度差異較大的原因。未來(lái)的研究需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行深入研究。

3.2必需金屬微量元素PTE的影響因素探討

胎盤是母胎物質(zhì)交換、傳輸和屏障的關(guān)鍵樞紐，對(duì)于孕晚期母體因素、羊水量及性狀、產(chǎn)時(shí)狀況是否會(huì)影響PTE鮮有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，本項(xiàng)目也進(jìn)行了一定的分析，結(jié)果顯示，分娩時(shí)孕婦BMI、分娩方式、是否使用了縮宮素、是否胎膜早破、羊水顏色、羊水量及胎盤重量、胎盤娩出方式等因素與血鋅、鐵、銅、鉻元素經(jīng)胎盤轉(zhuǎn)移效率(transplacental transfer efficiencies，TTEs)均無(wú)關(guān)(P>0.05)，僅胎膜早破因素與血硒PTE有關(guān)?？梢?jiàn)，PTE受機(jī)體內(nèi)環(huán)境及產(chǎn)時(shí)因素影響不顯著，當(dāng)然，考慮到樣本量較小、地理環(huán)境差別、生活習(xí)慣、飲食、空氣、季節(jié)等諸多因素，該結(jié)論的嚴(yán)謹(jǐn)和可靠性仍需要進(jìn)一步的深入研究。

總之，鋅、鐵、硒、銅、鉬、鉻、鈷和碘是人體必需微量金屬元素，母體體內(nèi)微量金屬元素的缺乏和過(guò)量都會(huì)影響妊娠結(jié)局，孕婦體內(nèi)必需微量金屬元素水平增高或降低都與多種妊娠合并癥風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)系，并對(duì)子代發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。了解胎盤傳輸功能及其影響因素有助于為促進(jìn)母嬰安全提供有效保障，母體必需微量元素向胎兒的有效轉(zhuǎn)換是需要繼續(xù)深入探討的話題，期待更為深入和大樣本、多中心的研究結(jié)果誕生，以期為生殖健康促進(jìn)提供更精準(zhǔn)的預(yù)防方向。